基于数据库的房间空调器季节能效比计算

1.前言

房间空调器经历了三个发展阶段：60、70年代，空调器作为一种可制冷的空气调节设备而进行普及型的开发设计阶段；70年代，由于石油危 机，能源紧缺，开发节能型空调器是这一时期的设计方向；90年代，房间空调器开发了新一代舒适性空调，以最大限度地满足用户的需求[1]。中国房间空调行 业经历了20多年的快速发展，到2003底城市居民家庭空调普及率已达48.9%，比2002年增长2.4个百分点。房间空调器在人民日常生活中的地位日 渐重要。

国内用EER衡量空调器的能效比性能。EER是在额定工况下测得的空调器稳态时的制冷量与能耗之比。但房间空调器在工作过程中室外气象条件是变化的，用EER不能准确地反映空调器的能效比。美国ARI210/240-2003标准[2]最早提出用季节能效比评价空调器的节能性能，日本1999年的JRA4046标准[3]较早的提出了季节能效比评价方法。

空调器是用能大户，随着空调器产量和销量的增加，电力供应不足问题突出，能源问题需妥善解决。对空调器的节能分析和更客观地评价其能效比 日益重要。本文结合Visual Basic可视化编程语言和Access，开发房间空调器季节能比数据库计算平台，运用全国各大城市的气象参数，针对中国房间空调器的季节性能系数计算分 析。

2.季节能效比计算模型

根据中国标准GB/T 7725[4]，季节能效比分为制冷季节能效比SEER（Seasonal Energy Efficiency Ratio）和制热季节能效比HSPF（Heating Seasonal Performance Factor）。根据建筑物负荷和空调器的运转能力划分空调器在各个环境温度下的运转能力。首先统计出各个城市的各温度发生时间（以小时为单位）。然后分 别计算出各温度发生时间内空调器的容量（制冷量或制热量）和消耗功率。

SEER计算公式如（1）所示，

（1）

—在制冷季节的制冷温度 时间内，空调器对应房间负荷的制冷量（W·h）

—在制冷季节的制冷温度 时间内，空调器制冷消耗的电量（W·h）

该公式表示制冷季节期间，空调器进行制冷运行时从室内除去的热量总和与消耗电量的总和之比。公式中CSTE(制冷季节耗电量 Cooling Seasonal Total Energy)表示制冷季节期间，空调器进行制冷运转时所消耗的电量总和，CSTL(制冷季节制冷量 Cooling Seasonal Total Load)表示制冷季节期间，空调器进行制冷运转时制冷量总和。

各分量计算公式如下：

(2)

—温度 时房间热负荷与空调器制冷运行时的制冷量之比。

—温度 时的部分负荷率。

—制冷季节中制冷的各温度下工作时间(h)。

—温度 时，空调器制冷运行所消耗的功率(W)。

(3)

—温度 时，空调器运行的制冷能力(W)。

HSPF计算公式如（2）所示，

（4）

—空调器在温度 制热运行时的建筑负荷（W·h）

—在制热季节的温度 时间内，空调器制热所消耗的电量（W·h）

—空调器在温度 时，空调器对应于房间负荷的制热能力不足时，加入电热装置的消耗电量（W·h）

该公式表示制热季节期间，空调器进行热泵制热运行时，送入室内的热量总和与消耗电量的总和之比。公式中HSTE(制热季节耗电量 Heating Seasonal Total Energy)表示制热季节期间，空调器进行制热运转时所消耗的电量总和，HSTL(制热季节制热量Coolin g Seasonal Total Load)表示制热季节期间，空调器进行制热运转时制热量总和。

3.数据库应用

Visual Basic（简称VB）是一种可视化、事件驱动的面向对象编程语言，与其他数据库管理系统相比，用VB作为数据库开发平台有以下优点：1）简单性。VB为 每种数据访问模式提供了相应控件，用户只要编写少量的代码甚至不编写任何代码就可以访问和操作数据库。2）灵活性。VB不局限于特定的应用程序结构，也不 需要用某些指令对当前打开的数据库进行操作。3）可扩充性。VB是一种可以扩充的语言，其中包括在数据库应用方面的扩充。在VB中，可以使用 ActiveX控件，很容易地在VB中增加新功能，扩充VB数据存取控制的指令系统[5]。

Access 是一个关系数据库管理系统，与其他的关系数据库管理系统相比，Access 具有简单易学、方便实用等特点，易于开发小型的数据库应用程序。本文采用Access的动态捆绑，捆绑就是用户定义的类的数据跟数据库中的数据联系起来。 采用动态捆绑和动态记录集可以事先不知道数据表字段的情况下增删记录，且查找记录速度快。

图1是VB和 Access结合的房间空调器季节能效比数据库计算平台流程图，该流程图自上而下，由内核到外观地展示了内部各模块之间的相互关系。气象参数数据库提供各 个城市的气象资料，通过该数据库能计算各个城市的季节能效比。实验数据数据库存储和释放计算需要的空调器实验数据。DAO（Data Access Object）数据库引擎存在于应用程序与物理数据库之间，可以使用户“透明”地操作本地数据库。Visual Basic用户接口编制VB与数据库连接需要的接口代码和程序，实现VB与Access地无缝连接。再下面是四个季节能效比计算程序，其分别计算不同季节 和定变频空调器的能效比，以模块化的方式编制程序，使计算分类明确，便于以后升级完善。最下面的部分是VB用户界面，用户可以在界面上调用两个数据库，实 现空调器季节能效比计算。该数据库计算平台集数据库的海量存储，程序计算的快速、精确和界面友好、方便操作于一体，为工程计算简化计算时间提供帮助。

图1 数据库计算平台流程图

接着介绍数据库计算平台界面，如图2所式，该界面右边区域是气象参数数据库，可把数据库中的气象参数显示在表格中，同时可在界面上操作后 台数据库，如添加新的数据，编辑已存在的数据和删除不需要的数据。通过对数据库的控制操作，使数据库保持最完备的状态，为季节能效比计算提供有力的支持。 界面左边区域是实验数据数据库，其功能和气象参数数据库相同。其是对空调器实验数据进行存储管理。当用户调出两个数据库中的数据，即可计算季节能效比，其 结果在界面上直接显示。

图2 数据库计算平台界面

数据及结果分析

实验数据采用空气焓差法测试采集，空气焓差法为房间空调器冷量的法定测试方法，其根据瞬时测定值确定空调器的冷量，适合用来测量不稳定状态的冷量[6]。

实验采用的房间空调器夏季使用时间从6月15日至9月23日，冬季使用时间从11月1日至第二年3月12日。空调器室内外测试工况如表1所示。表中显示了制冷和制热条件下，室内外侧的干、湿球温度。

表1 空调器测试工况

表2是计算季节能效比时制冷和制热工况的实验数据，这些数据在表1测试工况下测得，包括制冷量和制热量及其对应的消耗功率。

表2 季节能效比中各个工况的实验数据

表 3是中国四个典型气候城市北京、上海、南京、广州的季节能效比。把表2的实验数据输入实验数据数据库，再结合数据库计算平台中四个城市的气象参数数据库计 算，计算结果如表3中所示。图3和图4形象化的表示季节能效比计算结果。其中Non-inverter表示定频空调器，Inverter表示变频型空调 器。图中可以直观得到制冷季节能效比和制热季节能效比有地域差异，北方的SEER值偏大，南方偏小，北方HSPF偏小，南方HSPF偏大。季节能效比在定 频和变频时也有很大的差异，变频时季节性能系数比定频时高出很多，体现出变频时在相同制冷量下更节能，有利于提出缓解电力紧张的措施。

表3 季节能效比计算结果

图3 定频型和变频型空调器SEER 图4 定频型和变频型空调器HSPF

4.结论

分析了房间空调器的季节能效比计算模型，重点说明用Visual Basic和Access建立的数据库计算平台，这是一个功能强大的计算分析平台，使用户更方便，更省力的计算空调器季节能效比。通过数据库计算平台对全 国四大城市季节能效比的计算分析，各城市的气象参数对结果有重大影响，获得准确的气象参数非常重要。季节能效比评价空调器的综合性能非常客观，能全面反映 空调器所有可能运行状态下的运行结果。

5.参考文献

[1] 梁伟,朱冬生.房间空调器设计技术状态.低温与特气.1994(3)

[2] ARI210/240-2003, 2003 Standard for unitary air-conditioning and air-source heat pump equipment,Air-conditioning&refrigeration institute,America

[3] JRA4046:1999,Calculating method of annual power consumption for room air conditioners

[4] GB/T 7725 房间空调器

[5] 童爱红,侯太平.Visual Basic 数据库编程

[6] 刘圣春,马一太.变速房间空调器区域性季节能效比分析.工程热力学与能源利用.041036:P401-407

[7] 王光庆.变频空调器的测试与计算探讨.家用电器科技.2002(2):63-66

[8] 石文星,彦启森.论变频空调器性能评价体系.暖通空调.2004-34(5):52-58

[9] 周子成.定转速压缩机的房间空调器的季节能效比.制冷.1995(2):14-18

[10] 周子成.定转速压缩机的房间空调器的季节能效比(续).制冷.1995(3):19-24