ISO 19967-22024 空气-水热泵性能试验和额定值第2部分空间加热和或空间冷却标准立项发展报告

空气-水热泵性能试验和额定值第2部分：空间加热和/或空间冷却标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Airtowaterheatpumps—Testingandratingforperformance—Part2:Spaceheatingand/orspacecooling摘要本报告旨在系统阐述国际标准ISO19967-2:2024《空气-水热泵性能试验和额定值第2部分:空间加热和/或空间冷却》的立项背景、制定过程、核心内容、技术先进性及其对全球热泵产业发展的深远影响。随着全球能源转型和碳中和目标的推进，空气-水热泵作为高效的可再生能源利用技术，在建筑供暖与制冷领域扮演着日益重要的角色。然而，市场对热泵产品性能评估的准确性和可比性提出了更高要求。本标准作为ISO19967系列标准的第二部分，专注于规范空气-水热泵在空间供暖和/或空间制冷工况下的性能试验方法和额定值确定规则。报告深入分析了标准中定义的关键试验工况、测试流程、计算方法以及对环境温度、部分负荷性能等因素的考量。研究结论表明，ISO19967-2:2024的发布统一了国际间对空气-水热泵性能评价的尺度和方法，有效解决了不同国家及地区的标准差异问题，为制造商提供了明确的设计与测试指引，为消费者提供了可靠的选型依据，并为全球范围内的能效标识、绿色建筑认证及碳排放核算提供了坚实的标准化基础。该标准的实施将极大促进高效热泵技术的发展、市场准入便利化以及国际贸易的顺畅进行，是推动全球供热制冷领域低碳转型的重要里程碑。关键词空气-水热泵；性能试验；额定值；空间加热；空间冷却；国际标准ISO19967-2；能效评价；部分负荷性能Keywords:Air-to-WaterHeatPump;PerformanceTesting;Rating;SpaceHeating;SpaceCooling;InternationalStandardISO19967-2;EnergyEfficiencyEvaluation;PartLoadPerformance正文1.引言在应对全球气候变化、实现《巴黎协定》温控目标的背景下，建筑领域的脱碳成为关键议题。热泵技术作为一种高效的热量传递装置，能够以较低的电力消耗从自然环境（空气、水、土壤）中提取热量或冷量，其能效通常是传统电加热或燃煤锅炉的数倍。特别是在“双碳”战略驱动下，热泵被认为是替代化石燃料供暖、实现电气化和可再生能源应用的核心技术路径。空气-水热泵作为热泵家族中应用最广泛、安装最便捷的类型之一，其市场渗透率在全球范围内呈爆发式增长。然而，热泵性能受环境温度、运行工况、控制策略等多种因素影响，不统一的测试与额定方法导致产品声称的能效数据差异巨大，给消费者的选择带来困扰，也阻碍了高效产品的市场准入和国际贸易。在此背景下，国际标准化组织（ISO）启动了ISO19967系列的制定工作，旨在建立一个全球统一的、科学的、可重复的热泵性能评估标准体系。ISO19967-2:2024是该系列的第二部分，重点聚焦于空气-水热泵在空间供暖（冬季）和空间制冷（夏季）两种核心应用下的性能测定。本报告将对该标准的立项动因、技术框架、关键条款及预期影响进行全面剖析。2.标准立项背景与必要性2.1全球能源转型与热泵市场爆发根据国际能源署（IEA）的预测，到2030年全球热泵装机容量相比2020年将增长近三倍。欧盟在“REPowerEU”计划中明确提出，到2027年将新增1000万台热泵安装。中国、北美、日本等主要经济体也纷纷出台政策鼓励热泵替代燃煤/燃气供暖。市场的快速扩张迫切需要一套权威、统一的标准来界定产品性能，防止低效或虚假宣传的产品扰乱市场秩序。2.2原有标准体系的碎片化与局限性在ISO19967-2发布前，全球范围内主要存在以下几类重要的热泵性能测试标准：*欧洲体系（EN14511系列）：被欧盟及多国广泛采用，定义了空气-水热泵在典型工况下的能效比（COP）和能效等级（EER），但未充分覆盖部分负荷及变工况的影响。*美国体系（AHRI550/590及ANSI/ASHRAE标准）：侧重于空调与热泵的综合能效比（SEER2,HSPF2）评价，引入了部分负荷测试点，但其测试条件和计算方法与欧亚市场存在差异。*中国体系（GB/T23137及GB37480系列）：结合了欧洲和美国的优点，并考虑了中国的气候分区的特点，但与国际标准的互通性有待提升。*日本体系（JISB8613系列）：强调APF（全年性能系数）评价，对低温制热工况有严格规定。这些标准在测试工况（如室外干/湿球温度、室内回风温度、进出水温度）、带附加值的计算方法（如是否计入辅助电加热能耗、水泵能耗）以及声明方法（名义工况额定值vs.全年综合能效）上存在显著差异。这使得同一台热泵在不同标准下测得的性能数据不可比，增加了制造商的生产成本和认证负担，也为国际贸易设置了技术壁垒。2.3ISO19967-2的立项目标为了解决上述问题，ISO/TC86（制冷和空气调节技术委员会）下设工作组启动了ISO19967系列标准的起草工作。该项目旨在：*实现互认与协调：在尊重各国既有技术的基础上，提炼并统一最关键的测试方法和评价指标，为全球互认提供技术框架。*提升评价精度与真实性：引入或强化部分负荷测试、变流量测试等更贴近实际使用情况的评价方法，避免单纯额定值高但实际运行效率低的问题。*适应技术发展：针对新型压缩机、变频控制技术、高效换热器及R290（丙烷）等环保制冷剂的应用，制定适应性强的测试规程。*服务全球碳减排：为各国制定能效标识、绿色建筑标准、碳交易规则提供统一的性能数据基础。3.标准核心内容与技术要点分析ISO19967-2:2024标准全称为“Airtowaterheatpumps—Testingandratingforperformance—Part2:Spaceheatingand/orspacecooling”。标准文本共包含超过100页的详细技术规范和附录。其核心技术内容可归纳为以下几个方面：3.1适用范围与标准架构标准明确适用于所有以空气为热源/冷源、以水（或盐水）为载冷剂/载热剂的热泵机组，包括风冷式、水环式等。它涵盖了单冷型、单热型以及冷热双供型机组。标准将测试分为两大类：*名义工况测试（NominalTest）：在指定的标准工况点（如室外干球温度-7℃、出水温度35℃用于低温制热；室外干球温度35℃、出水温度7℃用于名义制冷）进行，用于确定机组的额定COP/EER（能效比）。*部分负荷测试（PartLoadTest）：模拟机组在实际运行中大部分时间处于非满负荷状态的特点，设置了多个部分负荷测试点（如室外温度-2℃、+2℃、+7℃等制热工况；室外温度27℃、20℃等制冷工况），并结合特定的运行控制策略（如压缩机启停、变频降频等）进行测试。3.2关键试验工况与边界条件标准对测试的环境条件、水力条件、电网条件等进行了极其严格的界定，以确保不同实验室间测试结果的可比性。*环境条件：详细规定了测试间的温度场均匀度、气流速度、湿度（特别是针对室外盘管结霜、融霜影响的模拟）。*水力条件：*左入水位（WaterInletTemperature）*和*右出水位（WaterOutletTemperature）*的温升/降是决定性能的关键。标准明确了在名义工况下，制热时出水温度通常设定为35℃、45℃或55℃（代表不同应用需求），制冷时出水温度通常为7℃、12℃。*控制策略：对于变频机组，标准要求测试在不同转速/频率下的性能，并用数学方法拟合出全工况性能曲线。标准还明确了如何处理机组在测试期间发生的“融霜”循环，规定了融霜能量损失的扣除方法（ISO19967-2采用积分法或分段法计算融霜对平均COP/EER的影响）。3.3核心性能指标的重新定义*名义制热COP（COP_h）：在名义制热工况下（如A-7/W35），机组输出的制热量与输入功率（含压缩机、风机、水泵、电控等所有辅助功耗）的比值。*部分负荷综合效率：这是本标准的重大创新。引入综合性季节性能系数（SeasonalPerformanceFactor,SPF或综合部分负荷性能系数，IPLV）的概念，但实际上更倾向于采用基于加权平均的全年性能计算方法。标准给出了不同气候区（如较暖、平均、较冷）的全年运行权重系数，要求制造商根据标准规定的权重计算全年综合性能系数（APF），从而提供更贴近实际使用能耗的评价指标。*制冷能效比（EER）：对应名义制冷工况的测试结果。*能量效率等级（EfficiencyClass）：标准并未定义能效等级（这通常由各国能效标识法规自行规定），但提供了获取“能效比”这一基础数据的技术路径。3.4对新型技术的适应性*变频技术：要求在不同频率/转速点进行多次测试，形成“性能-频率”曲线，然后通过插值或算法计算任意中间点的性能。*R290等可燃制冷剂：标准专门增加了附录，指导如何在安全前提下对充注R290等A3类可燃制冷剂的热泵进行性能测试，包括最小通风量、防爆措施等安全测试程序，体现了标准的前瞻性和风险控制能力。*混合系统：适用于与太阳能集热器、燃气锅炉联动的空气-水热泵系统。4.主要起草单位与标准化组织介绍国际标准化组织制冷和空气调节技术委员会（ISO/TC86）ISO19967-2:2024的起草和最终发布，核心推动力量是国际标准化组织/制冷和空气调节技术委员会（ISO/TC86）。该委员会是国际标准化领域内负责制冷、空调、热泵及相关系统与组件标准制定的最高级别技术组织，其工作范围覆盖了从家用冰箱、商用冷柜到大型中央空调、工业制冷系统以及日益重要的热泵系统。组织机构与运作模式：ISO/TC86下设多个分委会（SCs）和工作组（WGs），其中SC6“空气调节和热泵”是负责本标准起草的直接机构。该分委会的秘书处由美国国家标准学会（ANSI）承担，这充分体现了美国在制冷与热泵技术标准化领域的领导地位。分委会汇聚了来自全球数十个国家的标准化机构代表、行业领军企业的技术专家、高校与研究机构的学者以及政府监管机构的人员。在ISO19967-2的制定过程中，工作组成员进行了长达数年的技术辩论与协调。来自中国、美国、德国、日本、加拿大、法国、瑞典等热泵生产和使用大国的专家提供了丰富的实测数据和实践经验。关键技术贡献与影响力：1.协调全球分歧：ISO/TC86SC6的核心贡献在于成功协调了欧洲、美国、中国、日本等主流热泵性能测试方法之间的根本分歧。例如，在部分负荷测试方法上，欧洲倾向使用“箱式”或“焓差法”，而美国更偏重“风洞”和“水循环”组合测试。工作组最终在附件中保留了两种主流方法的等效性，并规定了统一的加权计算规则，使得不同方法得出的结果可以通过标准算法互转，这是标准化史上的一项重大突破。2.建立普适性模型：该委员会开发并推广了一套热泵机组“性能模型”，通过有限的离散测试点（如名义工况、融霜工况、部分负荷点）即可构建出*全覆盖温度-负荷-流量*的三维性能图谱，该模型已成为全球热泵设计和仿真领域的通用参考。3.推动环保制冷剂应用：在R290（丙烷）、R32、R1234yf等低GWP（全球变暖潜能值）制冷剂逐步替代传统HFC（氢氟碳化物）的背景下，ISO/TC86主动将涉及可燃或微燃制冷剂的特殊测试安全规范纳入标准正文及附录，既确保了环保转型的推进，又严格地控制了安全风险。4.数字标准倡导者：委员会率先倡导“数字孪生”与标准化结合的理念，支持开发基于标准测试数据的数字性能模型。这意味着未来热泵的性能评估可以不再完全依赖实体测试，而是可以通过认证的软件进行计算，极大地降低了研发成本。通过ISO/TC86SC6的努力，ISO19967-2:2024不是简单地复制或折中既有标准，而是通过深入的技术研究和全球范围内的验证测试，形成了一套更具科学性、适应性和前瞻性的评价体系。5.标准实施的指导价值与挑战5.1对制造商的指导意义1.明确研发导向：制造商可以依据标准中定义的关键工况和权重系数（如不同气候区的APF计算权重），针对性地优化产品设计，例如强化低温制热能力、提升部分负荷效率、改进融霜逻辑。2.降低认证成本：获得ISO认证后，理论上可以较容易地转化为部分国家的国家/区域认证（通过双边互认协议），从而降低多次重复测试的费用。标准化测试报告格式和内容，使产品全球上市流程更加统一。3.公平竞争平台：所有制造商都遵循同一把“尺子”进行性能标定，这使得技术实力的比拼回归到产品设计的本真，遏制了通过“曲线救国”或“特定工况优化”进行误导性宣传的行为。5.2对消费者与用户的益处1.精准选型：消费者可以通过标准化的APF、COP及低温性能数据，结合当地气候特征和建筑负荷，更精准地选择最适合且最节能的热泵产品。2.预期节能效益透明：标准提供了仿真全年能耗的工具，用户可借此估算年运行电费，实现能源消费的数字化管理。3.维权依据：一旦产品实测性能与标称的ISO额定值不符，消费者有明确的国际标准作为衡量和维权的依据。5.3面临的挑战与应对策略1.测试复杂度与成本：部分负荷测试和全工况性能测定需要复杂的实验室环境和较长的测试周期，对中小型制造商的测试能力提出了较高要求。对策：推动区域性联合实验室建设，支持高性能计算机仿真与有限验证测试结合的方法（如标准中允许的模型法）。2.标准更新与政策衔接：各国能效标识法规（如欧盟ErP指令、美国DOE标准、中国能效国标）可能会滞后于或部分偏离ISO标准。对策：ISO/TC86应加强与各国政策制定