案例研究：模拟系统性能不足

Mar 17, 2026

Eurovent Certification 发布的新白皮书《Beyond the brochure: Exposing the reality of refrigeration product underperformance》呈现了基于对选定排热设备（包括测试时未通过第三方认证的产品）进行的测试所得出的最新研究成果。研究表明，在某些气候条件下，制造商宣称的性能与实验室测得的性能可能存在显著差异。事实上，针对未经认证的二氧化碳（CO₂）气体冷却器的测试发现，在中欧和北欧地区，测得的排热能力可能比宣称值低达53%；而在温暖气候地区，则可能低达37%。

基于气体冷却器研究的数据以及此前关于 HFC 风冷冷凝器性能的研究结果，Eurovent 认证机构利用仿真软件评估了性能欠佳的 HFC 和 CO₂ 热排放组件对整个超市系统可能产生的影响。以下是这些仿真结果。

案例研究目标

本研究旨在：

1) 确定性能不足在以下方面的潜在影响：

额外能耗
额外运行成本
额外二氧化碳排放量

2) 模拟不同程度的性能不足，以评估其在 1 年、10 年及 15 年（整个生命周期）内的影响。

方法

利用仿真软件，针对超市应用的两种典型技术方案，计算了热排放设备性能不足的影响：

系统 1：CO₂ 跨临界系统
系统 2：中温 (MT) 和低温 (LT) HFC 系统

对两个系统均进行了系列仿真，基于以下配置计算性能不足的影响：

系统规模：

中温 (MT)：Teva = -8°C；Qeva = 180 kW
- 来自货架的热量：112 kW（62%）
- 来自冷藏室的热量：68 kW（38%）
低温 (LT)：Teva = -30°C；Qeva = 50 kW
- 来自柜体：23 kW（46%）
- 来自冷库：27 kW（54%）

基准： 接近点温差 +2K（冷凝器/气冷器出口 – 环境温度）

气候特征 [1]： 慕尼黑（德国）

机组类型： CO₂ 增压机 & R448a

排放因子 [2]： 338 gCO₂/kWh（2020–2023 平均值）

电费：0.18 €/kWh

图 1：每日年度最高温度

来源：[1] https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html#TMY [2] https://www.eea.europa.eu/en/analysis/indicators/...

案例研究系统 1：CO₂ 跨临界系统

在该系统中，热量由CO₂气体冷却器排出。在白皮书研究中，CO₂气体冷却器在五种市场工况下均进行了测试，其中工况3和4的偏差最大。

表 1：标称与实测排热能力之间的偏差

运行条件	气体冷却器 1	气体冷却器 2
工况 1（标准工况 SC20：气冷器）	8%	8%
条件 2（气冷器）	-33%	-37%
条件 3（气冷器）	-39%	-41%
条件 4（气冷器）	-50%	-53%
条件 5（标准工况 SC25：冷凝器）	-32%	-23%

符号 “-” 表示性能不足

在本案例研究中，性能评估依据表 2 所列的选定工况进行，这些工况基于白皮书研究中得出的平均容量缺口。

在模拟中，性能不足表现为温差（delta T）的增大。这将损失的容量转化为气体冷却器两侧温差的减小。其结果是出口温度显著升高，这可能导致高压侧压力和压缩机能耗增加，并可能降低整个系统的容量和效率。

温差的增加导致在系统设置中规定的基准值基础上额外增加了+2K。因此，模拟采用+4K的接近点温差（冷凝器/气体冷却器出口温度减去环境温度）进行计算。

表 2：基于测试结果的各工况性能不足情况

运行工况	与实验室测试相比的平均容量偏差	相对于基准值的接近点温度增加量
工况 3（气冷器）	-40%	+ 2 K（气冷器出口温度为 34°C 而非 32°C）
工况 4（气冷器）	-51.5%	+ 2.6 K（气冷器出口温度为 34.6°C 而非 32°C）
工况 5（冷凝器）	-32%	+ 3.5 K（CO₂冷凝温度为18.5 °C，而非15°C）

当环境温度 T ≤18°C 时，气体冷却器作为冷凝器运行；当 T >18°C 时，则进入跨临界模式。

结果

在条件3和条件4下均对系统性能进行了模拟，同时考虑了亚临界模式（条件5）运行时出现的性能下降情况。模拟评估了在1年、10年和15年期间的额外能耗、额外运行成本以及额外CO₂排放量。

表 3：CO₂ 装置在条件 3 和条件 5 下的性能不足情况

条件 3 & 5	1 年	10 年	15 年
与基准差异 [%]	+11.5%	+11.5%	+11.5%
额外能耗 [kWh]	43586	435864	653795
额外成本 [€]	7846	78455	117683
额外 CO₂ 排放量 [吨]	14.7	147.3	221

表 4：CO₂ 装置在条件 4 和条件 5 下的性能不足情况

条件 4 & 5	1 年	10 年	15 年
与基准差异 [%]	+11.6%	+11.6%	+11.6%
额外能耗 [kWh]	43935	439354	659031
额外成本 [€]	7908	79084	118625
额外 CO₂ 排放量 [吨]	14.9	148.5	222.8

案例研究系统 2：HFC 系统

在本案例研究中，热量由使用 R448a 制冷剂的 HFC 冷凝器排出，其性能下降了 32%。这一数值基于此前关于 HFC 冷凝器的研究。在本次模拟所采用的全年工况假设下，这将导致冷凝器出口温度升高 +3.5K。

结果

模拟结果显示了在1年、10年和15年期间的额外能耗、额外运行成本以及额外二氧化碳排放量，具体如下。

表 5：HFC 系统性能不足情况

	1 年	10 年	15 年
与基准差异 [%]	+11.7%	+11.7%	+11.7%
额外能耗 [kWh]	43360	433603	650404
额外成本 [€]	7805	78048	117073
额外 CO₂ 排放量 [吨]	14.7	146.6	219.8

对于HFC和CO₂系统而言，根据案例研究中采用的假设，低效的排热组件每年会导致超过43,000千瓦时的额外能耗，每年增加超过7,800欧元的成本，并至少增加14.7吨的CO₂排放量。

图 2：性能不足的 HFC 与 CO₂ 系统之间的 CO₂ 排放对比

不同性能偏差率的测算

上述案例研究基于 Eurovent 认证机构分析的研究中性能偏差最大的若干系统，说明了冷凝器和气体冷却器性能不足的问题。为了更全面地了解不同性能不足率对制冷系统的影响，模拟了以下场景以供比较和说明：

S1：CO₂ 制冷剂，-10%：跨临界 +0.5K；亚临界 +2.5K

S2：CO₂ 制冷剂，-20%：跨临界 +1K；亚临界 +3K

S3：CO₂ 制冷剂，-30%：跨临界 +1.5K；亚临界 +3.5K

S4：R448a 制冷剂，-10%：全年 +2.5K

S5：R448a 制冷剂，-20%：全年 +3K

S6：R448a 制冷剂，-30%：全年 +3.5K

模拟结果涵盖1年、10年和15年三个时间段，以模拟HFC冷凝器和CO₂气冷器的生命周期。

图 3：与基准值的差异（百分比）

表 6：不同工况下 1 年周期的性能偏差

1 年	S1	S2	S3	S4	S5	S6
与基准差异 [%]	+8.1%	+9.8%	+11.4%	+8.5%	+10.1%	+11.7%
额外能耗 [kWh]	29776	36448	43301	30214	36707	43360
额外成本 [€]	5360	6561	7794	5438	6607	7805
额外 CO₂ 排放量 [吨]	10.1	12.3	14.6	10.2	12.4	14.7

表 7：不同工况下 10 年周期的性能偏差

10 年	S1	S2	S3	S4	S5	S6
与基准差异 [%]	+8.1%	+9.8%	+11.4%	+8.5%	+10.1%	+11.7%
额外能耗 [kWh]	297760	364479	433009	302138	367071	433603
额外成本 [€]	53597	65606	77942	54385	66073	78048
额外 CO₂ 排放量 [吨]	100.6	123.2	146.4	102.1	124.1	146.6

表 8：不同工况下 15 年周期的性能偏差

15 年	S1	S2	S3	S4	S5	S6
与基准差异 [%]	+8.1%	+9.8%	+11.4%	+8.5%	+10.1%	+11.7%
额外能耗 [kWh]	446640	546719	649514	453207	550607	650404
额外成本 [€]	80395	98409	116912	81577	99109	117073
额外 CO₂ 排放量 [吨]	151	184.8	219.5	153.2	186.1	219.8