1  背景

截至目前，全国冷冻空调设备标准化技术委员会（SAC/TC238，以下简称“冷标委”）已经制定了三十余项热泵产品的标准，构建了较为完善的技术标准体系。依据热源侧传热介质的类型，热泵可分为空气源和水源两大类；依据使用侧不同的需求特性，也可将热泵分为冷热风型和冷热水型两大类（图1）。其中GB/T 18430作为冷热水型热泵的基础性标准（亦称元标准）不但统领了整个标准族的发展，也通过其自身的变化在不断影响着整个冷冻空调设备技术标准体系的构建。
2017年，为了迎合和推动制冷剂的替代进程，该标准的第二部分GB/T 18430.2率先做了小幅修订。2021年，为了加速技术标准体系的升级，冷标委在总结多年相关标准制修订经验的基础上，开始着手标准第一部分GB/T 18430.1的全新升级。2022年，为了配合标准第一部分的修订，冷标委又提出了对GB/T 18430.2的修订申请，目前正在立项审批中。
GB/T 18430.1的修订虽未完成但已接近尾声，透过现有的草案和已经展开地研讨，标准的框架、思路俨然已经十分明晰。考虑到本次修订改动非常大，标准全文超3万字，难以迅速把握和全面理解，笔者特提炼出4对关键词，通过对标准关键节点的解读以帮助使用者更快地上手，更好地理解，更精准地把握标准的原始意图。

图1  热泵产品的基本分类

2  关键词1：舒适型与工艺型


清晰描绘出标准化的对象并界定其范围是标准制修订迈向成功的第一步，也是厘清各标准关系，构建科学标准体系的关键。
GB/T 18430通过拆分成两个部分标准从而强调了工商业与户用的区别，但是在老版GB/T 18430.1的范围中，虽然明确了“适用于制冷量为50 kW以上的集中空调或工艺用冷水的机组”，但是在正文中并未对这两种不同的应用加以区分，所有的技术要求仍相同，即仍然把工艺型机组和舒适型机组视为同一种类型的产品，而工艺型机组满足不同的工艺和生产过程，服务于特殊的应用场景，其出水温度、负荷变化、乃至热量来源和废热处置等均有别于舒适型机组，采用统一的评价要求既不科学又不合理，尤其在舒适型评价模型逐步细化的趋势下，使工艺型机组承受了本不该承受之重。
因此，本次GB/T 18430.1修订之初就首先从整体框架上将工艺型机组单独拿出来，不但予以明确的定义、分类，还给出了通用的工况条件，其主要性能的评价也摆脱了基于舒适性环境要求的APF季节性能评价模型，回归到相对简单的单点COP评价，且均按明示值进行合格判定。机组的型式分类及各类型机组对应的典型工况如表1所示。
表1  工艺型机组的标准工况条件

对于各类工艺型机组，理论上应有对应的不同产品标准，并结合各自的应用场景，给出更加科学、合理的技术要求和评价方法（如JB/T 12325—2015《高出水温度冷水机组》、GB/T 25142—2010《风冷式循环冷却液制冷机组》等）。对于没有细分标准的工艺型机组，才应执行本标准。即GB/T 18430.1给出的仅为通用型的、最基本的要求，且标准允许优先按制造商明示的工况进行性能考核，没有明示具体工况的才按本标准考核。在这个方面，标准给予了相当的自由度，也从侧面体现了GB/T 18430.1作为统领整个冷热水机组标准族的基础性地位。
蓄冷、热回收等作为机组的附加功能，相关要求采用附录的形式单独给出，有则依标准考核，无则直接跳过。当然，也不排除有针对特殊应用场景专门设计的蓄冷型或热回收型产品，此时应归为工艺型机组，并制定专门的标准予以对应。同样，数据中心专用型机组作为工艺型机组的一种，也是因为没有专门对应的标准，故暂且被纳入到了GB/T 18430.1中。


3  关键词2：部分热泵与全热泵

如果说第一对关键词从外部形态上勾勒出了整个冷热水机组标准族的体系框架，那么这第二对关键词则从性能内涵上明确了整部标准所要秉持的评价技术路线。部分热泵与全热泵的概念是行业首次提及，标准的第3章给出了明确的定义：
1）部分热泵：以满足建筑物制冷需求为主要设计目标，但无法完全满足制热需求的机组，一般称为冷水（热泵）机组；
2）全热泵：以满足建筑物制热需求为主要设计目标，且同时也能满足制冷需求（若有制冷功能）的机组，一般称为热泵（冷水）机组。
注1：以上热泵概念是基于制热的分型，单冷型产品未包含在内，单热型产品属于全热泵。
2：在当前“双碳”目标的大背景下，热泵标准体系的构建中已经越来越弱化电辅热的存在，新版的GB/T 18430.1也不再涉及电辅热制热。
服务场景不同，设计目标不同，最终机组的能力特性肯定也不同。以满足制冷为主要设计目标的机组，则重点考查其制冷性能；以满足制热为主要设计目标的机组，则重点考查其制热性能；对于制冷制热并重的全热泵（如冷热水两联供机组），则制冷制热需并重考查。标准作为一种产品设计的导向，在这个方面如果不能很好地加以区分和约束，就会对市场造成误导，对消费者造成欺瞒，这也正是为何家用空调冬天制热总是不尽人意的根本原因。通常只有当冬季的制热不保证率低于3%时，才认为是满足了全热泵对制热的要求。
冷标委在对我国热泵技术标准体系的多年探索中，已逐步建立了热泵分区的理念，石文星等也通过研究提出了空气源热泵室外侧名义工况分区方案。只有针对服务于不同气候区域的产品进行有的放矢的评价，才能确保评价结果的真实性与科学性。我国不同气候区域的热泵分型及其典型工况可大致概括如表2所示。
表2  不同气候区域的热泵分型及其典型工况

从表2可见，对于制冷各地的需求趋近于一致，但对于制热，一来地区差异非常之大，二来只要声称适用于某区的产品均须承诺3%的制热不保证率，因此，在冷标委目前的标准体系中，对于全热泵的产品趋向于直接采用按气候区域的分型（如B类热泵、C类热泵等），并分别设定考核工况，而部分热泵由于只保证制冷，故一般不按气候分型，并采用统一的考核工况。
通过调研GB/T 18430.1所辖产品的实际应用得知：首先，产品未基于不同的气候区域进行针对性的设计，而是在A区、B区甚至C区均存在实际应用；其次，只有应用于A区的产品可满足当地的制热需求，而对于B区、C区的制热，要么需要增加其他补热手段，要么其本身就是作为过渡季节的补热来使用。综上，GB/T 18430.1所辖的热泵产品属于部分热泵，其优先解决地是建筑物的制冷需求，制热仅作为附带产出，故风冷式热泵机组地性能考核以制冷为主，而对其制热能力地考核则会相对地放低要求。该思路在GB/T 18430.1的修订版中体现得非常清晰：首先，在名义工况下制冷制热不但要满足常规的要求（制冷/热量和性能系数≥明示值的95%，消耗功率≤明示值的110%），制冷比制热还多了一个最低限值的要求（表3）；其次，在限值要求中还采用了“双通道”考核，在季节性能地考核中也放弃了全年的APF而是只关注制冷季的CSPF。
表3  舒适型机组的能效参数限值（风冷式）

需要说明的是GB/T 18430.1所辖的部分热泵虽然不做进一步分型，但不排除产品也存在针对低环温市场的特别设计，尤其配合工程应用中的其他手段，产品也有在C区应用的案例。因此，标准给出的名义制热工况包含了3种，常规的7 ℃/6 ℃为必测点，2 ℃/1 ℃和-7 ℃/-8 ℃为选测点，如果制造商认为有必要向客户传递产品的低温性能，则可以额外明示相应工况的性能系数，标准会以明示值来进行考核。此番修订后，风冷式冷水热泵机组全年能效指标地考核已不再包含制热，对应用于A区的机组，制造商若希望突出其制热方面的能效水平，则建议采用全热泵标准JB/T 14077—2022。

4  关键词3：季节性能与部分负荷性能

关于舒适型机组的性能评价，水冷式和蒸发冷却式机组采用IPLV的部分负荷性能评价，风冷式机组采用APF的季节性能评价，如今已经基本达成行业共识。
本次GB/T 18430.1的修订首先将风冷舒适型的评价体系按上述思路做了调整，基于前述的原因，这次改用的是CSPF指标，测试工况如表4所示。
表4  制冷季节性能试验的标准工况条件

虽然从IPLV转为了CSPF，但测试仍然沿用了IPLV在A、B、C、D 4个负荷率下进行测试的思路（且热源侧工况不变，使用侧把低负荷率下的水温按实际情况做了适当地提高），然后用4个工况下的测试数据逐一计算所有温度区间的制冷量和耗电量，最后得出CSPF的值，计算思路和方法与先前的GB/T 25127.1等均保持一致。
为了建立统一的可比较的平台，标准是以南京的公共建筑—办公建筑为代表来给定评价限值的，所以，如果需要计算其他城市某典型建筑下机组的CSPF，则应采用相应的制冷温度区间发生时间（可参考GB/T 17758等标准），且如果目标城市对应的典型建筑在36 ℃~43 ℃之间还有制冷发生时间，则还需要在43 ℃补测一个工况的数据（应注意机组的实际负荷率可能达不到157%）。
从与国际对标的角度来看，水冷式机组的性能评价指标和试验方法与AHRI 550/5902020基本保持一致，因此，本次修订前后变化不大。但不论是风冷式还是水冷式机组，当需要通过内插法测试75%、50%和25%负荷点下的性能时，两个内插点的工况条件均应与要求的目标负荷点工况保持一致，而不再像从前那样采用线性插值的算法确定新的工况条件（图2）。

图2  内插点工况变化示意图
从2022年4月1日起，建筑领域的GB 55015—2021正式实施，该标准给出了不同于产品标准的IPLV计算公式（权重系数不同，见表5），对行业产生了较大影响，而且也没有区分风冷与水冷的不同。虽说建筑节能的角度更多考虑地是整体或系统效应（多台联动的效果），产品评价更侧重于单台性能，但GB 55015对其IPLV的表征内涵并未给出明确的解释（反倒是GB/T 18430.1中注明了是表征平均的单台机组的运行情况），从字面上理解依然是对单台机组的约束指标。
表5  IPLV各负荷率下运行时间加权系数

表5列出了各有关标准中IPLV的加权系数，此次修订后的GB/T 18430.1仍然沿用了老版的系数。从表5中可见，中美两国的冷水机组产品标准相差无几，而2015年后的建筑标准在降低中间负荷占比的同时，大幅提升了低负荷率下的时间占比，至26.3%。如果该调整来源于可靠的调研数据，这只能说明目前系统存在严重超配现象，但系统的低负荷率不代表每一台机组都长期运行在低负荷状态。因此，笔者认为虽然25%加权系数的提升会让最终的IPLV数值更好一些，但并不能真正反应单台机组的实际运行状况，也不能真正促进冷水机组产品能效地提升。
这里，可以借用转型后更加科学合理的风冷CSPF的评价模型来间接验证两种IPLV加权系数的准确性。表6给出了3台风冷机组的CSPF数据，同时按两种加权系数算出对应的IPLV后发现，GB/T 18430.1的数据与CSPF的契合度明显更高，进而说明GB/T 18430.1所维持的原IPLV加权系数应该更加贴近实际情况。
表6  不同加权系数下的性能系数对比


5  关键词4：标准工况条件与使用工况条件

本次标准修订给出了一对全新的定义：
1）标准工况条件：基于本文件规定的一个或一组能建立具有可比性基准的运行条件。
2）使用工况条件：基于机组可运行范围内的任意一个或一组能产生唯一性能水平的机组运行条件。
标准工况条件基于标准给出的统一平台，目的在于可以进行横向地比较；使用工况条件基于客户需求的实际运行范围，目的在于显示机组在非标准工况条件下的实际运行性能。显然，使用工况条件对应了原标准中的“变工况”概念。
在旧版标准中（包括其他很多的产品标准），只给出了变工况的范围，只要求绘制曲线或图表，对于机组的实际性能表现其实并没有给出任何要求。其次，对于产品的使用者而言，尤其是舒适型应用场合，均希望机组在可能预见的工况范围内能有高效、节能的表现，而不是仅关注名义工况下的性能。再者，对于有特殊需求的设计场合，希望拿通用型的产品来满足非标的使用需求，此时也需要了解机组在偏离标准工况点处的性能表现。总而言之，非标的使用工况条件不论从其本身意义还是实际应用价值，都不应受到标准的“冷落”。
修订后的GB/T 18430.1给出的使用工况条件下的性能要求包括以下两个方面：
1）要有数据库，要能输出至少一组非标准工况条件下的性能数据。考虑到中小企业较难自有选型软件，该要求降到最低，可以是电子图表之类的任何计算机输入文档。
2）机组100%负荷时的实测性能相对于数据库的输出值，其偏差不应超出±8%；机组部分负荷时的实测性能不应低于数据库输出值的（100—σ）%，极限偏差σ按公式（1）计算。

式（1）中：%load 为负荷率的100倍，如负荷率75%时为75；ΔTFL为使用侧换热器100%负荷运行时的进出水温差（℃）。
从关注标准工况条件性能到重视使用工况条件性能的转变，也是以产品为中心的理念向以客户为中心的理念的转变，其与前文3对关键词所展现的以人为本，围绕使用侧做文章，围绕客户的真实体验思考问题同出一辙，在当下云技术、大数据、物联网等智能化的大背景下也预示着空调标准化可能正经历着一个时代的转型，未来产品定制化的需求也会在标准中有更多地体现。
如果说标准工况体现了一部标准的水平，反映地是制定者拿捏的关键点准与不准，那么使用工况的要求则体现了一部标准的价值，反映地是使用者可否利用标准对产品的质量拿捏得更准。

6  结束语

GB/T 18430.1作为“冷热水机组（系统）”标准体系分支中的元标准，其升级换版不但影响面宽，几乎涉及冷冻空调设备的“半壁江山”，而且，新版标准所反应的思路、趋势和方向将对制冷与空调行业未来的标准化之路产生深远影响：
1）以GB/T 18430.1为蓝本，鼓励行业以包括团体标准在内的各种方式，大力推动工艺型冷热水机组的标准化进程；
2）热泵的制热评价不能脱离最初的设计目标，只有冬季制热不保证率低于3%的机组才能称之为全热泵，全热泵采取气候分区评价更科学，部分热泵可不分区；
3）风冷式机组采用APF的季节性能评价，水冷式机组采用IPLV的部分负荷性能评价，依然是当下冷水机组乃至单元机的主流评价模型；
4）满足标准的要求很重要，满足客户的实际需求更重要，以客户的真实体验为终极目标，不断丰富产品的数据库信息，这才是标准所要引导的高质量和可持续发展的道路；
5）在标准体系的完善过程中，须进一步突出元标准的基础性地位，发挥元标准的引领性作用，缩小国内外差距，夯实标准化基础。