空调器设定温度与耗电量关系

2023年4月20日发(作者：天地和装饰公司为什么倒闭了)

家用空调器设定温度与耗电量关系的

实验研究

同济大学楼宇设备工程与管理系 黄治钟 周 辉

摘要：通过对一普通办公室中家用空调器多种制冷工况下耗电量测试，并分析其相关关系，

找出了影响空调器输入功率的主要影响因素，得出了设置温度与输入功率之间的关系，估

算了改变设置温度对节约电力的贡献。

关键词：家用空调器 设置温度 耗电量

1 概述

2003年夏天，上海遭受了60年未遇的高温天气，夏季气温超过35℃的高温天数达41

天，其中绝大多数在38℃以上，最高达到39.9℃，都已接近历史最高记录。为了抵御热浪

的袭击，无论是商业建筑还是居民住宅，大量的空调设备纷纷开启，从而给电网造成了巨

大的压力，上海电网的最高负荷达到了创记录的1362万kW。为了保证人民生活不受影响，

有关部门不得已采取了限电、拉电措施。与此同时，市政府号召居民将空调器的设置温度

适当调高，以节约电力。究竟将空调器的设置温度调高能不能节约电力？在什么条件下能

够节约电力？能节约多少电力？笔者以回答这些问题为目的，进行了下述测试。

2 测试过程

测试在2003年8月21日至24日进

走廊

行，地点为一间普通办公室，位于六层

教学楼的第五层，面积为14.78m

2

(2.82m×5.24m)，南偏西朝向，室内挂有

邻室

浅色塑料百叶窗帘。其平面布置见图1。

室内装有KFR-22GWA型分体壁挂

式家用空调器一台，1997年2月生产，

额定输出功率2200W。温度控制方式为

带死区的压缩机启、停控制（死区宽度

约为±0.5℃），无变频装置。

邻室

根据空调器额定输出功率和房间面

积计算，每平方米的空调设备容量约为

150W，接近目前居民住宅和一般办公室

图1 测试场地布置

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的平均水平。

由于这台空调器已经使用了七年，因此除了

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在测试前进行了清洗滤网等日常维护工作外，在测试过程中还测量了它的EER值，以

确定制冷量衰减的情况。测试表明，这台空调器在实际运行条件下的EER值约为2.05。

测试期间的天气为晴到多云，最高气温35℃～37℃。空调器运行时间为每天8:30～

19:30，共11小时，四天的设置温度分别为26℃、27℃、28℃和29℃。

由于测试期间室内基本无人，因此为了模拟室内负荷，在室内开启了两台计算机和台

灯，加上照明灯具和测试仪器，室内热负荷约为400W。

为了连续记录室内外温湿度的变化，分别在室内安放了RHLOG-II型温度自记仪两只，

室外一只（加简单遮阳以防止太阳直接照射和雨淋），采样间隔为15分钟；同时，在室内

和另一间办公室的北窗外（图1中未示出）分别安放了RHLOG-H型湿度自记仪两只，采

样间隔同样为15分钟。

电能的测量和记录采用了一台DZFC-1型电能综合分析仪，除了即时显示电压、电流、

功率因数、电源频率、瞬时功率和电能积算值以外，还以30分钟的间隔打印输出测试结果。

3 测试数据

四天的测试数据汇总见图2～图5，其中包括每一天的室外温度、室内温度，以及60

分钟平均输入功率。

401

35

451

40

6

0

分

钟

平

均

输

入

功

率

(

k

W

)

室

内

外

温

度

(

℃

)

室

内

外

温

度

(

℃

)

30

25

20

15

10

5

0.8

35

30

25

20

15

10

5

0.8

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

0.2

00

09:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

00

09:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

时间

室外温度室内平均温度

室外温度室内平均温度

时间

图2 设置温度为26℃时测试结果

451

40

图3设置温度为27℃时测试结果

501

45

6

0

分

钟

平

均

输

入

功

率

(

k

W

)

6

0

分

钟

平

均

输

入

功

率

(

k

W

)

35

0.8

6

0

分

钟

平

均

输

入

功

率

(

k

W

)

400.8

室

内

外

温

度

(

℃

)

室

内

外

温

度

(

℃

)

30

25

20

15

10

5

00

09:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

0.2

0.6

35

300.6

25

200.4

15

100.2

5

00

09:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:00

0.4

时间

室外温度室内平均温度

时间

室外温度室内平均温度

由于四天中的室内外相对湿度变化规律极为相似，因此仅给出设置温度为28℃时的相

对湿度数据作为代表，见图6。

图4 设置温度为28℃时测试结果 图5 设置温度为29℃时测试结果

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在这些数据中有两点需要说

80

明：(1) 记录到的室外最高温度

70

60

与气象部门报告的当天实际最高

50

温度不符，笔者认为这是由于测

40

试条件不同造成的；(2) 当设置

30

20

温度为26℃时，室温并没有保持

10

在26℃附近，大部分时间都是在

0

8:309:3010:3011:3012:3013:3014:3015:3016:3017:3018:30

26.1℃～27.5℃之间波动，其原因

时间

见以下数据分析部分。

室内湿度室外湿度

根据电能综合分析仪的电能

图6 设置温度为28℃时的室内外相对湿度

积算记录，可得到设置温度与每

天总耗电量及每小时平均耗电量

的关系，如表1。

表1 设置温度与耗电量的关系

设置温度 (℃) 11小时总耗电量 (kWh) 每小时平均耗电量 (kWh)

26 7.86047 0.71459

27 7.59626 0.69057

28 6.32146 0.57468

29 5.98682 0.54426

相

对

湿

度

(

%

)

4 数据分析

4.1 采用简单的带死区压缩机启、停控制能够较好地保持室内温度。在绝大部分时间

内，控温误差均小于±0.6℃，接近死区的宽度，这对于家用空调器来说是一个可以接受的

结果。但是，当设置温度为26℃时，在一天的大部分时间内，室温在26.1℃～27.5℃之间

波动，日平均温度为26.54℃，这与其它几天的室内日平均温度均低于设置温度0.4℃～0.6℃

形成了鲜明的对照。之所以出现这种情况，笔者认为可以从图2中得到解释：测试日当天

室外温度有超过10℃的变化，但空调器的60分钟平均输入功率仅变化70W。这表明由于

负荷很大，启、停控制已经基本不起作用，压缩机处于连续运行状态，空调器的输出功率

已接近最大值。在这样的运行状态下，室温不能保持在设置温度附近也就可以理解了。当

然，如果进一步降低设置温度，室温更不可能保持在设置温度附近。另外，尽管没有单独

的湿度控制功能，但是从图6可以看出，室内相对湿度仍然能够保持在50%～70%的舒适

范围内。

4.2 由于在四天的测试期间中，每天的气象条件不尽相同，为了尽量减少由于气象条

件不同对耗电量的影响，笔者在每一天中选取了平均温度为34℃和37℃的时段各一小时，

读取与之相对应的60分钟平均输入功率，可以得到如图7所示的关系。

从图3～图5中可以知道，当设置温度在27℃至29℃的范围内时，室温基本上保持不

变，而且压缩机不是处于连续运行状态下，因此无论是设置温度在此范围内变化，抑或室

外气温发生变化，实际上都是

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室内外温差发生了变化，

0.8

从而对建筑负荷造成影响。为

了对建筑负荷的变化做出响

0.7

应，压缩机需要相应改变输出

0.6

功率，即改变其启、停时间比，

这就最终影响到压缩机的平均

0.5

输入功率。这样，尽管室外气

0.4

温不同，同样幅度的设置温度

26272829

变化对空调器平均输入功率的

设置温度 (℃)

影响就应当是相同的。从图7

室外平均气温34℃室外平均气温37℃

中恰好能够清楚地印证这一

点：当室外气温为34℃时，当

图7 输入功率、设置温度与室外平均气温的关系(1)

设置温度从27℃变化到28℃

时，60分钟平均输入功率减少了173.8W；当设置温度从28℃变化到29℃时，60分钟平均

输入功率又减少了32.2W。如果在室外气温为37℃时重复这一过程，则 60分钟平均输入

功率将分别减少170.5W和50.0W，两者的变化几乎相同。如果我们将其用曲线的方式来表

示，可以看到这两条曲线几乎是相互平行的，见图8。这一结果表明，在室内负荷保持基

本不变的前提下，室内外温差

0.8

是影响空调器平均输入功率的

主要因素之一。

0.7

但是根据图8中的曲线，

当室外温度为34℃、设置温度

0.6

为27℃时，60分钟平均输入功

0.5

率为0.6783kW，此时的室内外

温差为7℃；但是当室外温度为

0.4

37℃、设置温度为29℃时，尽

26.52727.52828.52929.5

管室内外温差增加到8℃，但此

设置温度 (℃)

时的60分钟平均输入功率反而

室外平均气温34℃室外平均气温37℃

降低到0.5316kW。显然前者的

建筑负荷要大于后者，因此室

图8 输入功率、设置温度与室外平均气温的关系 (2)

内外温差并不是决定空调器输

入功率的唯一因素。

笔者认为，出现这一“反常”的情况，是由于在不同的设置温度下，空调器的除湿量不

同所造成的。在进行EER值测试时，笔者注意到，当空调器处于连续运行状态时，每小时

的凝结水量在0.4kg左右，其汽化潜热约900kJ。为了除去这些热量，在不计盘管传热效率

的情况下，所需潜冷量约为0.25kW，占空调器输出功率的15%～20%左右。这样，由于测

试所用家用空调器的温度控制采用压缩机启、停方式，当设置温度提高后，在一个启－停

周期内，由于压缩机运行时间所占的比例减少，除湿量随之降低，其平均输入功率将比保

持设置温度不变、而室外气温降低同样幅度时为小。

6

0

分

钟

平

均

输

入

功

率

(

k

W

)

6

0

分

钟

平

均

输

入

功

率

(

k

W

)

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综上所述，笔者认为在改变空调器设置温度的时候，影响其输入功率的途径有两条：

首先，改变设置温度后，经过一段时间的运行后，室温随之改变，这将影响围护结构的传

热量，从而影响空调器的平均输入功率；其次，当设置温度改变以后，将改变压缩机的启、

停时间比，也就改变了空调器的除湿量，进而影响空调器的平均输入功率。由于这两项影

响的作用是相互叠加而不是相互抵消，因此，当改变空调器设置温度时，将对其输入功率

有显著的影响。

同时，笔者认为尽管当设置温度发生变化（从而影响到室内温度）和室外气温发生变

化时都改变了室内外温差，但是它们对空调器平均输入功率的影响程度是不同的。根据以

上分析，当设置温度发生变化时，同时改变了建筑负荷和除湿量；而当室外气温发生变化

时，则仅改变了建筑负荷。显然，前者对空调器输入功率的影响要大于后者。

4.3 为了考虑全天的运行情况，将表1中的数据绘制成图表如图9。从图中可以看出，

当空调器设置温度分别为26℃、

0.75

27℃、28℃和29℃时，其每小时

平均耗电量基本上与设置温度

0.70

y = -0.0627x + 2.355

成线性关系，可以拟合为一直线

R = 0.9255

2

0.65

方程，如图9所示。

考虑到当空调器的设置温

0.60

度降低到一定程度以后，压缩机

0.55

的启、停控制将不起作用，压缩

机处于连续运行状态，此时无论

0.50

25.52626.52727.52828.52929.5

设置温度再怎么降低，输入功率

Tp (℃)

都不会再增加。因此，仅在空调

器的启、停控制能够起作用的范

图9 设置温度与耗电量的关系

围内，设置温度才与每小时平均

耗电量基本上成线性关系；而当启、停控制不再起作用、压缩机处于连续运行状态时，每

小时平均耗电量将保持为定值，与设置温度没有关系。

如果以笔者在这次测试中观察到的空调器最大瞬时输入功率0.779kW作为空调器连续

运行时的输入功率，则图9所表示的空调器设置温度与每小时平均耗电量之间的关系可以

拟合为：





0.779(T25.1)

p

W







0.0627T2.355(25.1T29)

pp

每

小

时

平

均

耗

电

量

(

k

W

h

)

其中：W为输入功率 (kW)

T为设置温度（℃）

p

此方程的方差R= 0.9255。

2

根据这一拟合方程，在设置温度处于25.1℃到29℃的范围内，设置温度每升高或者降

低1℃，空调器的每小时平均耗电量将相应减少或者增加62.7W。当设置温度低于25.1℃

时，改变设置温度对空调器的耗电量没有影响。如果将设置温度提高到30℃甚至更高，则

已经不能满足一般的舒适要求，没有实际意义了。

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利用这一拟合方程，可以粗略推算出在上海地区适当调高家用空调器的设置温度时，

能够减少的电能消耗。

根据上海市统计年鉴(2002)中提供的数据，到2002年末，上海地区每户平均人口为2.8

人。城市人口为1018.81万人，计363.86万户，平均每百户拥有家用空调器117.6台；农

村人口为315.42万人，计112.65万户，平均每百户拥有家用空调器24台。以此计算，可

推算出上海地区总共拥有家用空调器455万台。这些空调器在高温季节按90%开启计算，

则设置温度每调高1℃，每小时可节电25.7万千瓦。

当然，这一估算是建立在上海地区所有的家用空调器的额定输出功率都是2200W（即

所谓的一匹机）、且它们的控温方式都是采用压缩机启、停控制这种方法的基础之上的。实

际上，有相当部分的家用空调器的额定输出功率为3200W～3500W，甚至更大，而且有一

些采用了更为节能的变频控制方式，在适当调高设置温度后节省的电力也会更多。因此上

述数字只是一个偏于保守的估计

5 结论

5.1 房间空调器采用带死区的压缩机启、停控制能够较好地保持室内温度在设置值附

近。同时，尽管没有单独的湿度控制功能，室内相对湿度也能够保持在满意的范围内。

5.2 当压缩机启、停控制正常工作时，改变空调器设置温度会显著影响其平均输入功

率，影响的途径为围护结构传热量和机器除湿量。当设置温度过低，压缩机处于连续工作

状态时，设置温度与其平均输入功率无关。

5.3 由于改变设置温度将同时改变围护结构传热量和机器除湿量，其对空调器平均输

入功率的影响将大于室外温度的改变。这样，如果适当调高空调器的设置温度，将能够显

著减少空调器的平均输入功率。

5.4 在全天运行时，空调器设置温度与每小时平均输入功率的关系可以较好地拟合为

一分段直线方程。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准 GB/T 7725-1996《房间空气调节器》

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）

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