现行的评价居室空调特性的测试过程是稳态测试， 此稳态测试可以确定被测试空调器的能效比（ EER） （ 美国联邦簿记办公室 1995a） .将空调的制冷能力除以其全部输入电流就可得到 EER.测试过程中的室外环境温度应保持在 95 F（ 35 ） .由于循环作用（ 空调自行关闭和启动以达到一固定温度） 可以忽略不计， 因此对居室空调没有采用季节性评价过程。从中可以看出在过去 20 年里居室空调货运加权 EER 值持续增长的趋势。
一、居室空调的分类标准
在美国国家家用电器节能法 （ NAECA） 中， 对12 种居室空调的*低能效标准进行了规定。这 12 种空调的类型是按照下列标准进行分类的：制冷能力。
空调室外部分箱体是否具有百叶窗式侧边（ 如果空调室外部分具有百叶窗式侧边， 则可以增进室外冷凝器冷却处的空气流动， 因此空调的性能会有所提高） .
是否具有方向阀 （ 即该空调是否是可以作为热泵作用） .
在 DOE 提出的 NOPR 中， 另外规定了两类居室空调类型， 这两类空调是专门为了在门式窗和滑轨式窗户上安装空调而设计的。增加了这两类空调，是因为窗式空调具有与性能相关的特征（ 适合门式以及所占的相应比例。
重点用能单位前 500 户， 年综合能源消费量在24 1353 万 tce 准煤之间， 涉及 21 个行业， 耗能总量 50394 万吨标准煤， 占 7283 户重点用能单位耗能总量的 65. 4% ， 占全国总耗能量的 37. 1% .
通过分析， 可以看出， 抓好 7283 户重点用能单位， 就能抓住能源管理工作的重点。在 7283 户单位中， 还可以优先抓好前 500 户用能大户。要制定鼓励政策， 激励这些企业抓好能源管理工作， 节能降耗，提高能源利用效率， 促进环境的改善， 为实现我国经济可持续发展打好基础。
产品能效标准AHAM 是一个可以代表大多数美国居室空调制造商的商业协会。
窗户） ， 而其它种类的空调不具有这样的特征。在DOE 和 NOPR 中， 新提出了 （ NAECA 规定的） 12种空调的*低能效值 （ 对门窗式空调和滑轨窗式空调并未提出相关标准） .给出了上述 14 种空调及其现行*低能效标准和 DOE 的 NOPR 中提出的*低能效标准。
二、居室空调的设计选择
在设计居室空调时可以采用下面所述的改进措施来提高其能效。利用美国橡树岭国家实验室（ ORNL） 热泵设计模型 （ HPDM ） 的改进版本Mark % （ Fischer 和 Rice， 1983； Fischer 等， 1988）可以确定出大多数采取改进措施后能效增加的数值。美国家用电器制造商协会（ Association of Home Appliance M anufacturers）提供了采用设计改进措施后的制造成本估算值， 此估算值符合 DOE 的NOPR 中的要求（ AHAM ， 1994a） .
增大正面热交换面积使用正面面积较大的热交换管圈是增大热交换表面面积的*为通用的方法之一。随着管圈正面面积的加大， 管圈的热交换性能也随之提高。增强蒸发器或冷凝器管圈的热交换性能可以提高空调系统的效率。在现行的大多数居室空调的机体设计中， 如果要加大管圈正面面积就需要空调箱体也随之扩大。由于增大箱体的成本较高， 因此制造商在采取此方法之前还会考虑其它的提高热交换性能的方法。
在假设箱体体积的增加是不可避免的前提条件下， AHAM 给出了加大蒸发器和冷凝器管圈正面面积的制造成本估算值（ AHAM ， 1994a） .成本的增长和箱体体积的加大与空调产品的制冷能力相关。在设计数据的基础上， AHAM 给出了实际的正面管圈面积的增大量。由此而提高的系统效率是由修正后的 ORNL 热泵模型估算出来的。
增加热交换器的深度加大管圈的圈数也可以扩大热交换器的表面面积。大多数居室空调的设计允许具有*大深度的蒸发器和冷凝器装入箱体， 垂直地增加管道的圈数会导致设计中预留深度进一步加大。在不增大箱体尺寸的前提条件下， 对管道的圈数有着严格的规定， 因此， 大多数制造商在不得不增大管圈深度之前， 都采用其它方法来提高系统效率。再者， 新增管圈的效率只为上一圈效率的 70% ， 因此， 对于系统的总体效率来说， 通过增加管圈圈数来提高系统效率的方法并不是很有效。
为了对这种改进的设计措施给予适当的评价，AHAM 给出了在不加大空调箱体的前提下， 每一组管圈所允许的*大管道圈数。AHAM 还以附加管道和翅片材料成本的形式给出了制造成本估算值产品能效标准与标识（ AHAM ， 1994a） .通过增加管道圈数而提高的系统效率是由修正后的热泵模型估算出来的。
加大翅片密度加大翅片密度也可以增加表面面积， 从而提高管圈的热交换性能。但是， 叶片密度对风扇的能耗、排水量以及灰尘的集结都有着直接的影响， 因此，在不削弱性能的前提下， 对可增加的翅片密度有一定的限制。排列过分密集的叶片通常将导致管圈气流循环部分压降的加大， 这样会增大风扇的能耗。
显然， 优化翅片密度时必须将由此导致的所有后果考虑进去， 例如不能加大系统的负担等。为了确定实用的*大翅片密度， 对于不同的管圈， 制造商们规定了不同的叶片密度的*大值， 它们依照不同的管圈类型 （ 即， 蒸发器还是冷凝器） 、叶片类型（ 即， 波浪状、百页窗状还是窄槽状） 、管道直径以及管道圈数而定。AHAM 以附加叶片材料成本的形式给出了制造成本估算值（ AHAM ， 1994a） .通过增加叶片密度而提高的系统效率是由修正后的热泵模型估算出来的。
给冷凝器管圈增加过冷却器过冷却器可以进一步地冷却从冷凝器中出来的制冷剂， 因此， 本质上， 它将加大冷凝器管圈的尺寸。通常情况下， 过冷却器被放置在冷凝器的出口和毛细管道的入口之间的位置上， 并且被蒸发器所产生的冷凝物所淹没。在不扩大居室空调基体空间的前提下， 该空间的大小决定了是否可以向系统中安装过冷却器。
改善翅片设计翅片设计的改善可以提高管圈空气循环部分的热交换系数。通过改善翅片的设计， 可以增加管圈上空气的湍流， 而管圈上空气湍流的增加是热交换性能改善的部分原因。在管圈设计中， 几乎所有的制造商都采用某种形式的叶片增强设计措施， 例如将翅片形状设计成皱纹状、波浪状、百页窗状或窄缝状等。
按照热泵模型提出的方法， 翅片造型设计经改善后所具有的空气循环部分热交换系数， 可以通过平滑叶片条件下的热交换系数的计算公式乘以一改善因子而得到。制造商提供了有关波浪状和窄缝状叶片的改善因子， 以便通过热泵模型计算出居室空调采用此改进措施后的热交换系数。AHAM 以平滑翅片制造成本的增长值的形式给出了改善翅片设计的制造成本估算值（ AHAM ， 1994a） .
改善制冷剂管道的设计提高管圈的带螺旋槽的方法改变制冷剂管道内表面的平滑度， 可以改善制冷剂一侧的热交换系数。这种类型的制冷剂管道通常被称为来复式或槽式管道。虽然来复式管道可以改善管圈的热交换性能， 但必须指出的是， 这种方法具有副作用增大管圈制冷剂侧的压降。
向冷凝器的管圈上喷洒冷凝物向冷凝器上喷洒冷凝物可以提高冷凝器空气循环部分的热交换系数。这些冷凝物质首先在蒸发器上形成， 然后从蒸发器上滴落下来， 并被收集在位于冷凝器风扇下面的冷凝物收集盘中。如果在冷凝器风扇叶片的顶端安装上一个吊环， 当风扇转动时， 它就可以将少量的冷却物质带起并将其喷向冷凝器。
这种方法比较实用， 现在大多数的居室空调都已采用了此方法。
提高风扇马达的效率在居室空调中， 只需一个风扇马达就可带动蒸发器风扇和冷凝器的风扇。一般地， 蒸发器风扇是一个鼓风轮 （ 离心式前向弧形） ， 而冷凝器风扇的叶片是螺旋推进形的， 且其顶部带有吊环， 可以将冷凝物质喷向冷凝器。现在大多数制造商已不在使用效率在 30% 40%的低效阴级（ 感应） 异步电机， 而使用效率在 50% 70%的高效的分相电容式 （ PSC）电机。电子整流式电机（ ECM ， 也被称作无电刷恒磁式电机） 的效率在 70% 80% 之间， 使用这种电机可使风扇马达的效率进一步地提高。ECM 的电机的重量约是标准 PSC 电机的两倍， 如果空调使用ECM 电机， 会增加空调整体的重量。
提高电机效率的制造成本估算值应参照电机制造商提供的信息而定。使用 ECM 电机时， 应对空调箱体作出相应调整以适应电机的重量， 但是， 无论是AHAM 还是电机制造商都未给出相应的制造成本。
提高压缩机的效率大多数空调制造商使用转子式压缩机。虽然现在压缩机的*大效率已经达到 10. 7 11. 1EER（ 旋转式压缩机的 EER 值是在下列 ASRE T 条件下测定的： 蒸发温度， 45 F ； 冷凝温度， 130 F ； 回流气体温度， 95 F ； 液体温度，115 F ； 环境温度， 95 F .）， 但是到了1994 年， 已经有不止一家的制造计划开发效率在12. 0EER 的旋转式压缩机（ SA， 1990） .但是这些开发计划不得不予以终止， 因为很难找到制造高效压缩机所需的材料。其它一些制造商希望研制出效率在 11. 1 11. 3EER 之间的旋转式压缩机， 但这需要使用高效的电机、高级的压缩机材料以及新的压缩机制造方法和设备。大功率空调可以使用高效涡旋式压缩机和往复式压缩机。涡漩式压缩机的效率可达 11. 0EER 以上， 而采用新技术后的往复式压缩机的效率接近 12. 0EER（ Duffy， 1991） .但由于涡漩式压缩机和往复式压缩机的体积和重量都超出旋转式压缩机， 因此采用上述这两种压缩机器会给出空调制造商带来更高的制造成本。
AHAM 提供了使用高效旋转式压缩机和涡漩式压缩机后的估算制造成本（ AHAM ， 1994a） .
提高季节效率的设计改进措施使用变速压缩机、温度调节阀、电子膨胀阀以及温控装置都可提高空调设备的季节效率。但是一般认为循环影响较小， 因此以提高季节效率为目的的改进措施并不会节省多少空调能耗。另外， 居室空调效率 （ 即 EER 值） 是在稳态条件下测定的， 因此只是用来提高季节效率的改进措施对空调的能效设计值没有什么影响。
更换制冷剂所有居室空调现在使用的制冷剂都是 R 22.由于它是一种含氯氟碳氢化合物（ HCFC） 并具有臭氧消耗潜能（ ODP） ， 美国环保署（ EPA） 已下令在 2020年 1 月 1 日起停止生产和使用这种制冷剂（ 美国联邦簿记办公室， 1995b） .因此， 空调工业领域现在在大力研制新型的制冷剂。现已有两种制冷剂的研制取得令人满意的结果： （ 1） R 407C， 三种氟碳混合物 R 32、R 125、R 134a 按比重 23% 、25% 、52% 的混合物； （ 2） R 401A， 氟碳混合物 R 32 和 R 125 按比重 50% 和 50% 的共沸（ 点） 混合物。但与 R 22 相比， 它们仍有显著不足。使用 R 407C 的空调的效率要比使用 R 22 的空调低 5%， 而使用 R 401A 的空调的压缩机泄流压力要高于使用 R 22 的空调（ Godwin， 1994） .
三、基准型号
如前所述， 来自不同制造商（ 未经确认） 的工程数据描述了实际基准型号的结构补充和它们的性能（ 即， 现行*低能效标准下的型号） .AHAM 为 14种空调中的九种提供了基准型号， 并为九种空调的每一种都提供了具有代表性的基准型号。在确定基准型号时， 制冷能力和效率是两项选择标准。A HAM 列出了该类型中*具代表性的制冷能力值，并且 EER 值应非常贴近在 1990 年生效的 NAECA中规定的*低允许值。
四、模型仿真
模拟过程是用修正后的 M ark %版的 ORN L热泵设计模型来实现的。该模型有一套综合的程序， 用来模拟电气驱动的空气热泵。该模型是稳态模型， 能够计算出被模拟设备在各种特定环境条件下的 EER 值。
仿真模型的校准和校准结果讨论在此省略不谈。
五、成本效益数据
这一节我们分析九类空调中的四种的制造成本和能效数据。这 4 种空调（ 无反向循环、有百叶窗式侧边、且制冷能力在 20， 000 Btu/ h 以下）在 1994 年占了空调市场的 85%（ AHAM ， 1994b） .
除了制造成本和能效外， 还列出了制冷能力、年耗能量、零售价格、生命周期成本以及投资回收期等数据。
为了确定不同改进措施的投资回收期和生命周期成本， 首先必须确定它们的年能耗量。经过测试，DOE 提出了居室空调年能耗量（ 美国联邦簿记办公室， 1995c） 表达式：AEC= （ 制冷能力/ EER）小时数 0. 001式中AEC 年能耗量（ kWh/ 年） ；制冷能力 单位为 Btu/ h；EER 能量效率（ （ Btu/ h） / W） ；小时数压缩机工作时间（ 750h/ a） ；0. 001 转换系数（ kW/ W） .
为了确定每项改进措施的年能耗量， 假设空调设备的制冷能力是恒定的， 即不考虑不同改进措施对空调制冷能力的影响。将空调的基本制冷能力乘以 750h 就可以得到年制冷能力。750h 是一个全国平均值 ， 是 AHAM 通过概率统计而确定的（ 1982） .基本型号的年制冷能力除以某一改进措施的制冷能力的商就是此改进措施的年工作时间。改进措施的年工作时间乘以其总功率（ 制冷能力被EER 值除） 就得到此改进措施的年能耗量。
虽然现已广泛采用 DOE 提供的测试方法来计算年能耗量， 但也有现场数据表明空调实际年能耗量远低于以 750h（ 所计算出的年能耗量。相对比地， 用测试数据所计算出的货运加权年能耗量为930kWh/ 年（ 美国 DOE， 1996a） ， 而 实地（ 现场）本效益， 而且获得此*佳成本效益时， 无须加大空调的箱体体积。这些空调采用了如下改进措施： 高效旋转式压缩机， PSC 风扇马达、改进后的热交换器 （ 窄槽状叶片/ 槽式冷却管道） 以及过冷却器等。与现行的*低效率设计相比， EER 值在 10（ Btu / h） / W（ 2. 93W/ W） 左右的空调具有较低的生命周期成本和不超过产品寿命一半的投资回收期。
据是测试数据的 71%， 这可以简单地理解为实际工作时间是估算时间750h 的 71%， 即 553h.因此， 基于计算（ 的年能耗量乘以 71%就可得到 基于现场（的年能耗量。
为了便于比较， 现对 4 种*常见空调的效率、制冷能力、能耗、制造成本、零售价格、投资回收时间以及生命周期成本进行了比较。其中， 按照单一投资回收期（ PBP） 对改进措施进行了排序。在数学上， PBP 等于零售价格的增长值 （ 在基本型号上附加改进措施） 除以年能量支出的降低值， PBP 的值用年数来表示。例如， 3 年的 PBP 表示： 节能空调在3 年里节约的电费可以弥补在购买节能空调时多支付的开支。如果 PBP 值高于产品的有效使用寿命，则说明在产品的有效使用时间内， 在购买时多付出的资金无法得到弥补。在四种*常用的居室空调类型中， 只有 EER 值在 10. 0（ Btu/ h） / W （ 2. 93W/ W） 附近的空调类型， 其 PBP 值为产品寿命的一半或更低。特别值得一提的是， EER 值在 10. 0（ Btu/ h） / W （ 2. 93W/ W） 附近的空调类型无须对箱体设计进行修改。
生命周期成本（ LCC） 是零售价格及其使用寿命内花费折扣率的总和。一般地， 一台居室空调的使用寿命约是 12. 5 年 （ 美国 DOE， 1996a） .如果以1999 年为准， 按照 6% 的折扣率， 可以计算出常用类型空调的 LCC 值。在 4 种*常用的居室空调类型中， 只有 EER 值在 10. 0（ Btu/ h） / W （ 2. 93W/ W）左右的空调类型， 其 LCC 值*小， 且无须对箱体设计进行修改。
中可以看出， 采用相应技术改进措施后的空调能源效率不断递减， 生产成本却不断增加， 回收期也不断增加， 其中第七种技术选择， 回收期*长， 达到 44. 8 年。从采取不同技术措施后的产品生命周期成本变化曲线来看， 它是一个由高到低， 再由低到高的谷形曲线。在各种技术选择中， 以第三种措施为*佳， 它的全寿期成本仅为 678 美元， 比能效基准型号节约 24 美元， 比效率*高的第七种措施节省 369 美元； 成本回收期约不到产品寿命的 1/ 4.
对于四种*常见的居室空调类型（ 占据 1994 年美国市场所售空调种类的 85% 以上） ， EER 值在10（ Btu/ h） / W（ 2. 93W/ W） 左右的空调， 具有*佳成产品能效标准与标识
