ISO 5151:2010
(Main)Non-ducted air conditioners and heat pumps — Testing and rating for performance
Non-ducted air conditioners and heat pumps — Testing and rating for performance
ISO 5151:2010 specifies the standard conditions for capacity and efficiency ratings of non-ducted air-cooled air conditioners and non-ducted air to air heat pumps. It is applicable to ducted units rated at less than 8 kW and intended to operate at an external static pressure of less than 25 Pa. ISO 5151:2010 also specifies the test methods for determining the capacity and efficiency ratings.
Climatiseurs et pompes à chaleur non raccordés — Essais et détermination des caractéristiques de performance
L'ISO 5151:2010 spécifie les conditions normalisées de caractérisation de la puissance et de l'efficacité de climatiseurs par air refroidi non raccordés et pompes à chaleur air/air non raccordées. Elle est applicable aux éléments raccordés de moins de 8 kW conçus pour fonctionner à une pression statique extérieure de moins de 25 Pa. L'ISO 5151:2010 spécifie également les méthodes d'essai à appliquer pour la détermination de puissance et d'efficacité.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5151
Second edition
2010-06-15
Non-ducted air conditioners and heat
pumps — Testing and rating for
performance
Climatiseurs et pompes à chaleur non raccordés — Essais et
détermination des caractéristiques de performance
Reference number
ISO 5151:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 5151:2010(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 5151:2010(E)
Contents Page
Foreword .v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols.5
5 Cooling tests.8
5.1 Cooling capacity test .8
5.2 Maximum cooling performance test.11
5.3 Minimum cooling, freeze-up air blockage and freeze-up drip performance tests.12
5.4 Freeze-up drip performance test .14
5.5 Condensate control and enclosure sweat performance test.14
6 Heating tests .15
6.1 Heating capacity tests.15
6.2 Maximum heating performance test.20
6.3 Minimum heating performance test.21
6.4 Automatic defrost performance test .22
7 Test methods and uncertainties of measurements .23
7.1 Test methods .23
7.2 Uncertainties of measurement.24
7.3 Test tolerances for steady-state cooling and heating tests.24
7.4 Test tolerances for performance tests.25
8 Test results .26
8.1 Capacity results.26
8.2 Data to be recorded.27
8.3 Test report.27
9 Marking provisions.30
9.1 Nameplate requirements.30
9.2 Nameplate information.30
9.3 Split systems .31
10 Publication of ratings.31
10.1 Standard ratings .31
10.2 Other ratings .31
Annex A (normative) Test requirements .32
Annex B (informative) Airflow measurement .33
Annex C (normative) Calorimeter test method .39
Annex D (normative) Indoor air enthalpy test method.48
Annex E (informative) Compressor calibration test method.54
Annex F (informative) Refrigerant enthalpy test method.57
Annex G (informative) Outdoor air enthalpy test method.59
Annex H (informative) Indoor calorimeter confirmative test method .62
Annex I (informative) Outdoor calorimeter confirmative test method.64
Annex J (informative) Balanced-type calorimeter confirmative test method .66
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ISO 5151:2010(E)
Annex K (informative) Cooling condensate measurements .67
Annex L (informative) Pictorial examples of the heating capacity test procedures given in 6.1.68
Bibliography .73
iv © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 5151:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 5151 was prepared by Technical Committee ISO/TC 86, Refrigeration and air-conditioning,
Subcommittee SC 6, Testing and rating of air-conditioners and heat pumps.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5151:1994), which has been technically revised.
© ISO 2010 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5151:2010(E)
Non-ducted air conditioners and heat pumps — Testing and
rating for performance
1 Scope
This International Standard specifies the standard conditions for capacity and efficiency ratings of non-ducted
air-cooled air conditioners and non-ducted air to air heat pumps. This International Standard is applicable to
ducted units rated at less than 8 kW and intended to operate at an external static pressure of less than 25 Pa.
This International Standard also specifies the test methods for determining the capacity and efficiency ratings.
Residential, commercial and industrial single-package and split-system air conditioners and heat pumps are
included. The equipment (taken to mean non-ducted air conditioners or non-ducted heat pumps, as well as
ducted air conditioners and/or ducted heat pumps, rated at less than 8 kW and intended to operate at external
static pressures of less than 25 Pa) shall be factory-made, electrically driven and use mechanical
compression. This International Standard is applicable to equipment utilizing one or more refrigeration
systems, one outdoor unit and one or more indoor units, controlled by a single thermostat/controller. It is
applicable to equipment utilizing single, multiple and variable capacity components.
This International Standard is not applicable to the rating and testing of the following:
a) water-source heat pumps or water cooled air conditioners;
b) multi-split-system air conditioners and air-to-air heat pumps (see ISO 15042 for the testing of such
equipment);
c) mobile (windowless) units having a condenser exhaust duct;
d) individual assemblies not constituting a complete refrigeration system;
e) equipment using the absorption refrigeration cycle;
f) ducted equipment except for those specified in this clause (see ISO 13253 for the testing of such
equipment).
This International Standard does not cover the determination of seasonal efficiencies which can be required in
some countries because they provide a better indication of efficiency under actual operating conditions.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 817, Refrigerants — Designation system
© ISO 2010 – All rights reserved 1
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ISO 5151:2010(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
non-ducted air conditioner
encased assembly or assemblies, designed primarily to provide free delivery of conditioned air to an enclosed
space, room or zone
NOTE 1 It can be either single-package or split-system and comprises a primary source of refrigeration for cooling and
dehumidification. It can also include means for heating other than a heat pump, as well as means for circulating, cleaning,
humidifying, ventilating or exhausting air. Such equipment can be provided in more than one assembly, the separated
assemblies (split-systems) of which are intended to be used together.
NOTE 2 An enclosed space, room or zone is known as a conditioned space.
3.2
non-ducted heat pump
encased assembly or assemblies designed primarily to provide free delivery of conditioned air to an enclosed
space, room or zone and includes a prime source of refrigeration for heating
NOTE 1 It can be constructed to remove heat from the conditioned space and discharge it to a heat sink if cooling and
dehumidification are desired from the same equipment. It can also include means for circulating, cleaning, humidifying,
ventilating or exhausting air. Such equipment can be provided in more than one assembly; the separated assemblies
(split-systems) of which are intended to be used together.
NOTE 2 An enclosed space, room or zone is known as a conditioned space.
3.3
standard air
3
dry air at 20 °C and at a standard barometric pressure of 101,325 kPa, having a mass density of 1,204 kg/m
3.4
indoor discharge airflow
rate of flow of air from the outlet of the equipment into the conditioned space
See Figure 1.
3.5
indoor intake airflow
rate of flow of air into the equipment from the conditioned space
See Figure 1.
3.6
ventilation airflow
rate of flow of air introduced to the conditioned space through the equipment
See Figure 1.
3.7
outdoor discharge airflow
discharge rate of flow of air from the equipment
See Figure 1.
3.8
intake outdoor airflow
rate of flow of air into the equipment from the outdoor side
See Figure 1.
2 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 5151:2010(E)
3.9
exhaust airflow
rate of flow of air from the indoor side through the equipment to the outdoor side
See Figure 1.
3.10
leakage airflow
rate of flow of air interchanged between the indoor side and outdoor side through the equipment as a result of
its construction features and sealing techniques
See Figure 1.
3.11
bypassed indoor airflow
rate of flow of conditioned air directly from the indoor-side outlet to the indoor-side inlet of the equipment
See Figure 1.
3.12
bypassed outdoor airflow
rate of flow of air directly from the outdoor-side outlet to the outdoor-side inlet of the equipment
See Figure 1.
3.13
equalizer opening airflow
rate of flow of air through the equalizer opening in the partition wall of a calorimeter
See Figure 1.
3.14
total cooling capacity
amount of sensible and latent heat that the equipment can remove from the conditioned space in a defined
interval of time
NOTE Total cooling capacity is expressed in units of watts.
3.15
heating capacity
amount of heat that the equipment can add to the conditioned space (but not including supplementary heat) in
a defined interval of time
NOTE Heating capacity is expressed in units of watts.
3.16
latent cooling capacity
room dehumidifying capacity
amount of latent heat that the equipment can remove from the conditioned space in a defined interval of time
NOTE Latent cooling capacity and room dehumidifying capacity are expressed in units of watts.
3.17
sensible cooling capacity
amount of sensible heat that the equipment can remove from the conditioned space in a defined interval of
time
NOTE Sensible cooling capacity is expressed in units of watts.
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ISO 5151:2010(E)
3.18
sensible heat ratio
SHR
ratio of the sensible cooling capacity to the total cooling capacity
3.19
rated voltage
voltage shown on the nameplate of the equipment
3.20
rated frequency
frequency shown on the nameplate of the equipment
3.21
energy efficiency ratio
EER
ratio of the total cooling capacity to the effective power input to the device at any given set of rating conditions
NOTE Where the EER is stated without an indication of units, it is understood that it is derived from watts/watt.
3.22
coefficient of performance
COP
ratio of the heating capacity to the effective power input to the device at any given set of rating conditions
NOTE Where the COP is stated without an indication of units, it is understood that it is derived from watts/watt.
3.23
total power input
P
t
average electrical power input to the equipment as measured during the test
NOTE Total power input is expressed in units of watts.
3.24
effective power input
P
E
average electrical power input to the equipment obtained from
⎯ the power input from the compressor(s),
⎯ the power input to electric heating devices used only for defrosting,
⎯ the power input to all control and safety devices of the equipment, and
⎯ the power input for operation of all fans
NOTE This is expressed in units of watts.
3.25
full-load operation
operation with the equipment and controls configured for the maximum continuous duty refrigeration capacity
specified by the manufacturer and allowed by the unit controls
NOTE Unless otherwise regulated by the automatic controls of the equipment, all indoor units and compressors
operate during full-load operations.
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ISO 5151:2010(E)
Key
1 outdoor side 7 equalizer opening
2 outdoor discharge 8 indoor intake
3 exhaust 9 ventilation
4 leakage 10 bypassed indoor
5 bypassed outdoor 11 indoor discharge
6 outdoor intake 12 indoor side
Figure 1 — Airflow diagram illustrating the definitions given in 3.4 to 3.13
4 Symbols
Symbol Description Unit
A coefficient, heat leakage J/s °C
l
2
A area, nozzle m
n
C discharge coefficient nozzle —
d
c specific heat of air, of moist air J/kg °C
pa
c specific heat of water J/kg °C
pw
D nozzle throat diameter mm
n
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ISO 5151:2010(E)
Symbol Description Unit
D outside diameter of refrigerant tube mm
t
f factor, dependent on temperature, for Re —
h specific enthalpy of air entering indoor side J/kg of dry air
a1
h specific enthalpy of air leaving indoor side J/kg of dry air
a2
h specific enthalpy of air entering outdoor side J/kg of dry air
a3
h specific enthalpy of air leaving outdoor side J/kg of dry air
a4
h specific enthalpy of refrigerant liquid entering the expansion device J/kg
f1
h specific enthalpy of refrigerant liquid leaving condenser J/kg
f2
h specific enthalpy of refrigerant vapour entering compressor J/kg
g1
h specific enthalpy of refrigerant vapour leaving condenser J/kg
g2
h specific enthalpy of steam entering calorimeter evaporator J/kg
k1
h specific enthalpy of fluid leaving calorimeter evaporator J/kg
k2
h specific enthalpy of refrigerant entering indoor side J/kg
r1
h specific enthalpy of refrigerant leaving indoor side J/kg
r2
h specific enthalpy of water or steam supplied to indoor-side compartment J/kg
w1
h specific enthalpy of condensed moisture leaving indoor-side compartment J/kg
w2
h specific enthalpy of condensate removed by air-treating coil in the outdoor-side J/kg
w3
compartment reconditioning equipment
h specific enthalpy of the water supplied to the outdoor-side compartment J/kg
w4
h specific enthalpy of the condensed water (in the case of test condition, high) and J/kg
w5
the frost, respectively (in the case of test conditions low or extra-low) in the test
unit
K latent heat of vaporization of water (2 500,4 J/g at 0 °C) J/kg
1
L length of refrigerant line m
Re Reynolds number —
p pressure, barometric kPa
a
p compartment equalization pressure kPa
c
p pressure, at nozzle throat kPa abs
n
p velocity pressure at nozzle throat or static pressure difference across nozzle Pa
v
φ heat removed from indoor-side compartment W
ci
φ heat removed by cooling coil in the outdoor-side compartment W
c
φ heat leakage into indoor-side compartment through partition separating indoor W
lp
side from outdoor side
φ heat leakage into indoor-side compartment through walls, floor and ceiling W
li
φ heat leakage out of outdoor-side compartment through walls, floor and ceiling, W W
lo
φ line heat loss in interconnecting tubing W
L
φ heat input to calorimeter evaporator W
e
φ latent cooling capacity, (indoor-side data) W
lci
6 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 5151:2010(E)
Symbol Description Unit
φ sensible cooling capacity W
sc
φ sensible cooling capacity, (indoor-side data) W
sci
φ latent cooling capacity (dehumidifying) W
d
φ heating capacity, indoor-side compartment W
hi
φ heating capacity, outdoor-side compartment W
ho
φ total cooling capacity, (indoor-side data) W
tci
φ total cooling capacity, (outdoor-side data) W
tco
φ total heating capacity, (indoor-side data) W
thi
φ total heating capacity, (outdoor-side data) W
tho
P power input, indoor-side data W
i
∑ P other power input to the indoor-side compartment (e.g. illumination, electrical and W
ic
thermal power input to the compensating device, heat balance of the
humidification device)
∑ P sum of all total power input to the outdoor-side compartment, not including power W
oc
to the equipment under test
∑ P power input to the equipment W
E
P power input to compressor W
K
P total power input to equipment W
t
q air mass flow rate kg/s
m
3
q airflow, outdoor, measured m /s
mo
q refrigerant flow rate kg/s
r
3
q refrigerant and oil mixture flow rate m /s
ro
3
q air-volume flow rate m /s
v
q condenser water flow rate kg/s
w
q water mass flow supplied to the outside compartment for maintaining the test kg/s
wo
conditions
q rate at which water vapour is condensed by the equipment g/s
wc
t temperature, ambient °C
a
t temperature of air entering indoor side, dry bulb °C
a1
t temperature of air leaving indoor side, dry bulb °C
a2
t temperature of air entering outdoor side, dry bulb °C
a3
t temperature of air leaving outdoor side, dry bulb °C
a4
t temperature of surface of calorimeter condenser °C
c
t temperature of water entering calorimeter °C
w1
t temperature of water leaving calorimeter °C
w2
t temperature of water entering outdoor side °C
w3
t temperature of water leaving outdoor side °C
w4
v velocity of air, at nozzle m/s
a
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ISO 5151:2010(E)
Symbol Description Unit
3
v specific volume of dry air portion of mixture at nozzle m /kg
n
3
v′ specific volume of air-water vapour mixture at nozzle m /kg
n
µ kinematic viscosity of air kg/m⋅s
W specific humidity of air entering indoor side kg/kg of dry air
i1
W specific humidity of air leaving indoor side kg/kg of dry air
i2
W specific humidity at nozzle inlet kg/kg of dry air
n
W flow rate, indoor air kg/s
a1
W water vapour (rate) condensed by the equipment g/s
r
W mass of cylinder and bleeder assembly, empty g
1
W mass of cylinder and bleeder assembly with sample g
3
W mass of cylinder and bleeder assembly with oil from sample g
5
X concentration of oil —
o
x mass ratio, refrigerant to refrigerant-oil mixture —
r
5 Cooling tests
5.1 Cooling capacity test
5.1.1 General conditions
5.1.1.1 All equipment within the scope of this International Standard shall have the cooling capacities and
energy efficiency ratios determined in accordance with the provisions of this International Standard and rated
at the cooling test conditions specified in Table 1. All tests shall be carried out in accordance with the
requirements of Annex A and the test methods specified in Clause 7. All tests shall be conducted with the
equipment functioning at full-load operation, as defined in 3.25. The electrical input values used for rating
purposes shall be measured during the cooling capacity test.
5.1.1.2 If the manufacturer of equipment having a variable-speed compressor does not provide
information on the full-load frequency and how to achieve it during a cooling capacity test, the equipment shall
be operated with its thermostat or controller set to its minimum allowable temperature setting.
5.1.2 Temperature conditions
5.1.2.1 The temperature conditions stated in Table 1 (columns T1, T2 and T3) shall be considered
standard rating conditions for the determination of cooling capacity. For equipment intended for space cooling,
testing shall be conducted at one or more of the standard rating conditions specified in Table 1.
5.1.2.2 Equipment manufactured only for use in a moderate climate similar to that specified in Table 1,
column T1, shall have ratings determined by tests conducted at T1 conditions and shall be designated as
type T1 equipment.
5.1.2.3 Equipment manufactured only for use in a cool climate similar to that specified in Table 1,
column T2, shall have ratings determined by tests conducted at T2 conditions and shall be designated as
type T2 equipment.
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ISO 5151:2010(E)
5.1.2.4 Equipment manufactured only for use in a hot climate similar to that specified in Table 1,
column T3, shall have ratings determined by tests conducted at T3 conditions and shall be designated as
type T3 equipment.
5.1.2.5 Equipment manufactured for use in more than one of the climates defined in Table 1 shall have
marked on the nameplate the designated type (T1, T2 and/or T3). The corresponding ratings shall be
determined by the standard rating conditions specified in Table 1.
5.1.3 Airflow conditions
5.1.3.1 Indoor-side air quantity — Air enthalpy test method
5.1.3.1.1 Tests shall be conducted at standard rating conditions (see Table 1) with 0 Pa static pressure
maintained at the air discharge of the equipment and with the refrigeration means in operation. All air
3
quantities shall be expressed as cubic metre per second (m /s) of standard air, as defined in 3.3.
5.1.3.1.2 Airflow measurements should be made in accordance with the provisions specified in Annex B, as
appropriate, as well as the provisions established in other appropriate annexes of this International Standard.
NOTE Additional guidance for making airflow measurements can be found in ISO 3966 and ISO 5167-1.
Table 1 — Cooling capacity rating conditions
Standard rating conditions
Parameter
T1 T2 T3
Temperature of air entering indoor side:
⎯ dry-bulb 27 °C 21 °C 29 °C
⎯ wet-bulb 19 °C 15 °C 19 °C
Temperature of air entering outdoor side:
⎯ dry-bulb 35 °C 27 °C 46 °C
a
⎯ wet-bulb 24 °C 19 °C 24 °C
Condenser water temperature:
⎯ inlet 30 °C 22 °C 30 °C
⎯ outlet 35 °C 27 °C 35 °C
b
Test frequency Rated frequency
Test voltage See Table 2
NOTE
T1 Standard cooling capacity rating conditions for moderate climates.
T2 Standard cooling capacity rating conditions for cool climates.
T3 Standard cooling capacity rating conditions for hot climates.
a
The wet-bulb temperature condition shall only be required when testing air-cooled condensers which evaporate the condensate.
b
Equipment with dual-rated frequencies shall be tested at each frequency.
© ISO 2010 – All rights reserved 9
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ISO 5151:2010(E)
Table 2 — Voltages for capacity and performance tests
a b
Rated (nameplate) voltage Test voltage
V V
90 to 109 100
110 to 127 115
180 to 207 200
208 to 253 230
254 to 341 265
342 to 420 400
421 to 506 460
507 to 633 575
a
For equipment with dual-rated voltages, such as 115/230 and 220/440, the test voltages would be 115 V and 230 V in the first
example, and 230 V and 460 V in the second example. For equipment with an extended voltage range, such as 110 V to 120 V or 220 V
to 240 V, the test voltage would be 115 V or 230 V, respectively. Where the extended voltage range spans two or more of the rated
voltage ranges, the mean of the rated voltages shall be used to determine the test voltage from this table.
EXAMPLE For equipment with an extended voltage range of 200 V to 220 V, the test voltage would be 230 V, based on the
mean voltage of 210 V.
b
The voltages in this table are for capacity and performance tests other than the maximum cooling and the maximum heating
performance tests.
5.1.3.2 Outdoor side air quality
If the outdoor airflow is adjustable, all tests shall be conducted at the outdoor-side air quantity or at the fan
control setting that is specified by the manufacturer. Where the fan is non-adjustable, all tests shall be
conducted at the outdoor-side air volume flow rate inherent
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5151
Deuxième édition
2010-06-15
Climatiseurs et pompes à chaleur non
raccordés — Essais et détermination des
caractéristiques de performance
Non-ducted air conditioners and heat pumps — Testing and rating for
performance
Numéro de référence
ISO 5151:2010(F)
©
ISO 2010
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ISO 5151:2010(F)
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ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 5151:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Symboles.6
5 Essais frigorifiques .8
5.1 Essai de détermination de la puissance frigorifique .8
5.2 Essai de puissance frigorifique maximale.11
5.3 Essais de performance en refroidissement minimal, essais d'obstruction sur l'air et de
ruissellement dus au givrage.13
5.4 Essai de ruissellement dû au givrage .15
5.5 Essai de contrôle des condensats et de condensation sur l'enveloppe .15
6 Essais de chauffage .17
6.1 Essais de détermination de la puissance calorifique.17
6.2 Essai de fonctionnement maximal en chauffage .22
6.3 Essai de fonctionnement minimal en chauffage.23
6.4 Essai de dégivrage automatique .24
7 Méthodes d'essai et incertitudes de mesure.24
7.1 Méthodes d'essai.24
7.2 Incertitudes de mesure .25
7.3 Variations admises lors des essais de puissance calorifique et frigorifique en régime
stabilisé .25
7.4 Tolérances d'essais pour les essais de performance .27
8 Résultats d'essai .27
8.1 Calcul des puissances.27
8.2 Données à enregistrer.29
8.3 Rapport d'essai.29
9 Marquage.32
9.1 Caractéristiques requises pour la plaque signalétique.32
9.2 Indications à porter sur la plaque signalétique.32
9.3 Appareils à deux blocs .33
10 Annonce des valeurs nominales .33
10.1 Valeurs normalisées.33
10.2 Autres valeurs de puissances.33
Annexe A (normative) Exigences d'essai.34
Annexe B (informative) Mesure des débits d'air.35
Annexe C (normative) Méthode d'essai calorimétrique.41
Annexe D (normative) Méthode d'essai enthalpique sur l'air intérieur.50
Annexe E (informative) Méthode d'essai d'étalonnage de compresseur.56
Annexe F (informative) Méthode enthalpique sur le fluide frigorigène.59
Annexe G (informative) Méthode d'essai enthalpique sur l'air extérieur .61
Annexe H (informative) Méthode d'essai de confirmation au calorimètre intérieur .64
Annexe I (informative) Méthode d'essai de confirmation au calorimètre extérieur .66
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ISO 5151:2010(F)
Annexe J (informative) Méthode d'essai de confirmation au calorimètre à ambiances équilibrées .68
Annexe K (informative) Mesures des condensats de réfrigération.69
Annexe L (informative) Exemples illustrés de modes opératoires pour l'essai de détermination de
la puissance calorifique selon 6.1.70
Bibliographie .75
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 5151:2010(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 5151 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 86, Froid et climatisation, sous-comité SC 6, Essai
et étalonnage des climatiseurs et pompes à chaleur.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5151:1994), qui fait l'objet d'une révision
technique.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5151:2010(F)
Climatiseurs et pompes à chaleur non raccordés — Essais et
détermination des caractéristiques de performance
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les conditions normalisées de caractérisation de la puissance et de
l'efficacité de climatiseurs par air refroidi non raccordés et de pompes à chaleur air/air non raccordées. La
présente Norme internationale est applicable aux éléments raccordés de moins de 8 kW conçus pour
fonctionner à une pression statique extérieure de moins de 25 Pa. Elle spécifie également les méthodes
d'essai à appliquer pour la détermination de la puissance et de l'efficacité.
Les climatiseurs et pompes à chaleur monobloc ou à deux blocs, à usages résidentiel, commercial et
industriel sont inclus. Les appareils (sous-entendu «climatiseur et/ou pompe à chaleur non raccordés» et
«climatiseur et/ou pompe à chaleur raccordés» de moins de 8 kW conçus pour fonctionner à une pression
statique extérieure de moins de 25 Pa) doivent être fabriqués en usine, pilotés électriquement et utiliser une
compression mécanique. La présente Norme internationale est applicable aux appareils utilisant au moins un
système de réfrigération, une unité extérieure et au moins une unité intérieure, contrôlés par un
thermostat/régulateur. Elle couvre les appareils utilisant des composants simples, multiples et à puissance
variable.
La présente Norme internationale n'est pas applicable aux essais ou à la détermination des caractéristiques
des:
a) pompes à chaleur à source d'eau et climatiseurs refroidis par eau;
b) climatiseurs à système multi-split et pompes à chaleur air/air (voir l'ISO 15042 pour l'essai de tels
appareils);
c) appareils mobiles (sans fenêtre) ayant un condenseur à conduit d'évacuation;
d) éléments individuels ne constituant pas un système de réfrigération complet;
e) appareils utilisant le cycle de réfrigération d'absorption;
f) appareils raccordés, à l'exception de ceux cités dans le présent article (voir l'ISO 13253 pour l'essai de
tels appareils).
La présente Norme internationale ne couvre pas la détermination de rendements saisonniers qui peuvent être
exigés dans certains pays car ils fournissent une meilleure indication de l'efficacité dans des conditions réelles
de fonctionnement.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 817, Fluides frigorigènes — Système de désignation
© ISO 2010 – Tous droits réservés 1
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ISO 5151:2010(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
climatiseur non raccordé
ensemble, constitué d'un ou de plusieurs éléments capotés, principalement conçu pour fournir de l'air
conditionné à un espace, une chambre ou une zone fermés
NOTE 1 Il peut s'agir d'un appareil monobloc ou à deux blocs comprenant une source principale de froid pour le
refroidissement et la déshumidification. L'appareil peut également comprendre des dispositifs assurant le chauffage autres
qu'une pompe à chaleur, ainsi que des dispositifs assurant la circulation, la filtration, l'humidification, la ventilation et
l'extraction de l'air. Un tel appareil peut être constitué de plusieurs éléments, ces éléments (blocs) étant destinés à être
utilisés ensemble.
NOTE 2 L'espace, la chambre ou la zone fermés sont dénotés par le terme «espace conditionné».
3.2
pompe à chaleur non raccordée
ensemble, constitué d'un ou de plusieurs éléments capotés, principalement conçu pour fournir de l'air
conditionné à un espace, une chambre ou une zone fermés et qui comprend une source primaire de froid
pour le chauffage
NOTE 1 L'appareil peut être conçu pour prélever la chaleur du local à traiter et la rejeter dans une source de froid
lorsque le refroidissement et la déshumidification sont demandés par le même appareil. Il peut également comprendre des
dispositifs assurant la circulation, la filtration, l'humidification, la ventilation et l'extraction de l'air. Un tel appareil peut être
constitué de plusieurs éléments, ces éléments (blocs) étant destinés à être utilisés ensemble.
NOTE 2 L'espace, la chambre ou la zone fermés sont dénotés par le terme «espace conditionné».
3.3
air normal
air sec à 20 °C et à la pression atmosphérique de référence de 101,325 kPa, ayant une masse volumique de
3
1,204 kg/m
3.4
air intérieur refoulé
débit d'air s'écoulant de l'orifice de sortie de l'appareil vers l'espace à traiter
Voir Figure 1.
3.5
air intérieur aspiré
débit d'air aspiré depuis l'espace à traiter par l'appareil
Voir Figure 1.
3.6
débit d'air neuf
débit d'air introduit à travers l'appareil dans l'espace à traiter
Voir Figure 1.
3.7
air extérieur refoulé
débit d'air sortant de l'appareil
Voir Figure 1.
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 5151:2010(F)
3.8
air extérieur aspiré
débit d'air entrant dans l'appareil depuis le côté extérieur
Voir Figure 1.
3.9
débit d'air évacué
débit d'air s'écoulant à travers l'appareil du côté intérieur vers le côté extérieur
Voir Figure 1.
3.10
fuite d'air
débit d'air échangé entre le côté intérieur et le côté extérieur, à travers l'appareil, par suite de ses
caractéristiques de construction et d'étanchéité
Voir Figure 1.
3.11
débit d'air intérieur dérivé
débit d'air conditionné passant directement de l'orifice de sortie côté intérieur à l'orifice d'entrée côté intérieur
de l'appareil
Voir Figure 1.
3.12
débit d'air extérieur dérivé
débit d'air passant directement de l'orifice de sortie côté extérieur à l'orifice d'entrée côté extérieur de
l'appareil
Voir Figure 1.
3.13
débit d'air à travers l'ouverture d'équilibrage
débit d'air traversant l'ouverture d'équilibrage dans la cloison d'un calorimètre
Voir Figure 1.
3.14
puissance frigorifique totale
quantité de chaleur sensible et de chaleur latente que l'appareil peut soustraire de l'espace à traiter pendant
un intervalle de temps défini
NOTE La puissance frigorifique totale est exprimée en watts.
3.15
puissance calorifique
quantité de chaleur que l'appareil peut ajouter à l'espace à traiter (excluant toute chaleur supplémentaire)
pendant un intervalle de temps défini
NOTE La puissance calorifique est exprimée en watts.
3.16
puissance frigorifique latente
puissance de déshumidification de la chambre
quantité de chaleur latente que l'appareil peut soustraire de l'espace à traiter pendant un intervalle de temps
défini
NOTE La puissance frigorifique latente et la puissance de déshumidification de la chambre sont exprimées en watts.
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ISO 5151:2010(F)
3.17
puissance frigorifique sensible
quantité de chaleur sensible que l'appareil peut soustraire de l'espace à traiter pendant un intervalle de temps
défini
NOTE La puissance frigorifique sensible est exprimée en watts.
3.18
coefficient de chaleur sensible
SHR
rapport de la puissance frigorifique sensible à la puissance frigorifique totale
3.19
tension nominale
tension portée sur la plaque signalétique de l'appareil
3.20
fréquence nominale
fréquence portée sur la plaque signalétique de l'appareil
3.21
coefficient d'efficacité frigorifique
EER
rapport de la puissance frigorifique totale à la puissance absorbée effective de l'appareil pour tout ensemble
donné de conditions d'essai
NOTE Lorsque le coefficient EER est spécifié sans indication d'unités, il est sous-entendu qu'il s'agit de watts/watt.
3.22
coefficient de performance
COP
rapport de la puissance calorifique à la puissance absorbée effective de l'appareil pour tout ensemble donné
de conditions d'essai
NOTE Lorsque le COP est donné sans indication d'unités, il est sous-entendu qu'il s'agit de watts/watt.
3.23
puissance absorbée totale
P
t
puissance électrique moyenne absorbée par tous les composants inclus dans l'appareil au moment de sa
livraison
NOTE La puissance absorbée totale est exprimée en watts.
3.24
puissance absorbée effective
P
E
puissance électrique moyenne absorbée par l'appareil composée de
⎯ la puissance absorbée pour le fonctionnement du (des) compresseur(s),
⎯ la puissance absorbée par les dispositifs de chauffage électrique utilisés uniquement pour le dégivrage,
⎯ la puissance absorbée par tous les dispositifs de commande et de sécurité de l'appareil, et
⎯ la puissance absorbée pour le fonctionnement de tous les ventilateurs
NOTE La puissance absorbée effective est exprimée en watts.
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ISO 5151:2010(F)
3.25
fonctionnement à pleine charge
fonctionnement avec l'appareil et les commandes configurés pour la puissance de réfrigération de service
continu maximale spécifiée par le fabricant et permise par les contrôles des unités
NOTE Tous les équipements et compresseurs d'intérieur sont en marche pendant le fonctionnement à pleine charge
à moins qu'ils ne soient régulés par les contrôles automatiques de l'équipement.
Légende
1 côté extérieur 7 ouverture d'équilibrage
2 refoulement extérieur 8 air intérieur repris
3 évacuation 9 ventilation
4 fuite 10 dérivation intérieure
5 dérivation extérieure 11 refoulement intérieur
6 air extérieur repris 12 côté intérieur
Figure 1 — Diagramme de débit d'air illustrant les définitions données de 3.4 à 3.13
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ISO 5151:2010(F)
4 Symboles
Symbole Description Unité
A coefficient de déperdition de chaleur J/s⋅°C
l
2
A aire d'entrée de la tuyère m
n
C coefficient de décharge de la tuyère —
d
c capacité thermique massique de l'air, de l'air humide J/kg⋅°C
pa
c capacité thermique massique de l'eau J/kg⋅°C
pw
D diamètre du col de la tuyère mm
n
D diamètre extérieur de la canalisation de fluide frigorigène mm
t
f facteur dépendant de la température, pour Re —
h enthalpie massique de l'air entrant côté intérieur J/kg d'air sec
a1
h enthalpie massique de l'air sortant côté intérieur J/kg d'air sec
a2
h enthalpie massique de l'air entrant côté extérieur J/kg d'air sec
a3
h enthalpie massique de l'air sortant côté extérieur J/kg d'air sec
a4
h enthalpie massique du liquide frigorigène entrant dans le dispositif d'expansion J/kg
f1
h enthalpie massique du liquide frigorigène sortant du condenseur J/kg
f2
h enthalpie massique de la vapeur frigorigène entrant dans le compresseur J/kg
g1
h enthalpie massique de la vapeur frigorigène entrant dans le condenseur J/kg
g2
h enthalpie massique de la vapeur frigorigène entrant dans l'évaporateur du J/kg
k1
calorimètre
h enthalpie massique de la vapeur frigorigène sortant de l'évaporateur du J/kg
k2
calorimètre
h enthalpie massique du fluide frigorigène entrant côté intérieur J/kg
r1
h enthalpie massique du fluide frigorigène sortant côté intérieur J/kg
r2
h enthalpie massique de l'eau ou de la vapeur fournie à l'enceinte côté intérieur J/kg
w1
h enthalpie massique de l'eau condensée quittant l'enceinte côté intérieur J/kg
w2
h enthalpie massique des condensats évacués par l'échangeur de traitement d'air J/kg
w3
dans le dispositif de reconditionnement de l'enceinte côté intérieur
h enthalpie massique de l'eau fournie à l'enceinte côté extérieur J/kg
w4
h enthalpie massique de l'eau condensée (dans le cas de la condition d'essai J/kg
w5
haute) et du givre, respectivement (dans le cas des conditions d'essai basse ou
extra-basse) dans l'élément en essai
K chaleur latente d'évaporation de l'eau (2 500,4 J/g à 0 °C) J/kg
1
L longueur de la canalisation de fluide frigorigène m
Re nombre de Reynolds —
p pression atmosphérique kPa
a
p pression d'égalisation de la cellule kPa
c
p pression au col de la tuyère kPa abs
n
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ISO 5151:2010(F)
Symbole Description Unité
p pression de vitesse au col de la tuyère ou différence de pression statique à Pa
v
travers la tuyère
φ chaleur extraite dans l'enceinte intérieure W
ci
φ chaleur extraite par l'échangeur de refroidissement dans l'enceinte côté W
c
extérieur
φ fuite thermique vers l'enceinte côté intérieur à travers la paroi séparant le côté W
lp
intérieur du côté extérieur
φ fuite thermique vers l'enceinte côté intérieur à travers les murs, le plancher et le W
li
plafond
φ fuite thermique vers l'enceinte côté extérieur à travers les murs, le plancher et le W
lo
plafond
φ pertes thermiques de tuyauteries de liaison W
L
φ chaleur absorbée par l'évaporateur du calorimètre W
e
φ puissance frigorifique latente (côté intérieur) W
lci
φ puissance frigorifique sensible W
sc
φ puissance frigorifique sensible (côté intérieur) W
sci
φ puissance frigorifique latente (de déshumidification) W
d
φ puissance calorifique (côté intérieur) W
hi
φ puissance calorifique (côté extérieur) W
ho
φ puissance frigorifique totale (côté intérieur) W
tci
φ puissance frigorifique totale (côté extérieur) W
tco
φ puissance calorifique totale (côté intérieur) W
thi
φ puissance calorifique totale (côté extérieur) W
tho
P puissance absorbée, côté intérieur W
i
∑ P autres flux d'énergie apportés dans l'enceinte côté intérieur (par exemple W
ic
éclairage, apports électriques et thermiques au dispositif de compensation, bilan
thermique du dispositif d'humidification)
∑ P somme de tous les apports de puissance dans l'enceinte côté intérieur, à W
oc
l'exclusion de la puissance absorbée par l'appareil en essai
∑ P puissance absorbée par l'appareil W
E
P puissance absorbée par le compresseur W
K
P puissance totale absorbée par l'appareil W
t
q débit massique d'air kg/s
m
3
q débit d'air extérieur, mesuré m /s
mo
q débit du fluide frigorigène kg/s
r
3
q débit du mélange fluide frigorigène/huile m /s
ro
3
q débit volumique d'air m /s
v
q débit d'eau au condenseur kg/s
w
q débit massique d'eau fourni à l'enceinte extérieure pour maintenir les conditions kg/s
wo
d'essai
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ISO 5151:2010(F)
Symbole Description Unité
q taux auquel la vapeur d'eau est condensée par l'appareil g/s
wc
t température ambiante °C
a
t température de l'air intérieur à l'entrée, sèche °C
a1
t température de l'air intérieur à la sortie, sèche °C
a2
t température de l'air extérieur à l'entrée, sèche °C
a3
t température de l'air extérieur à la sortie, sèche °C
a4
t température de surface du condenseur du calorimètre °C
c
t température de l'eau entrant dans le calorimètre °C
w1
t température de l'eau sortant du calorimètre °C
w2
t température de l'eau entrante côté extérieur °C
w3
t température de l'eau sortante côté extérieur °C
w4
v vitesse d'air, à la tuyère m/s
a
3
v volume massique de la portion d'air sec du mélange à la tuyère m /kg
n
3
v′ volume massique du mélange air - vapeur d'eau à la tuyère m /kg
n
µ viscosité cinématique de l'air kg/m⋅s
W humidité massique de l'air entrant côté intérieur kg/kg d'air
i1
sec
W humidité massique de l'air sortant côté intérieur kg/kg d'air
i2
sec
W humidité massique à l'entrée de la tuyère kg/kg d'air
n
sec
W débit de l'air, air intérieur kg/s
a1
W vapeur d'eau (taux) condensée par l'équipement g/s
r
W masse de l'ensemble cylindre — circuit d'évacuation, vide g
1
W masse de l'ensemble cylindre — circuit d'évacuation, avec l'échantillon g
3
W masse de l'ensemble cylindre — circuit d'évacuation, avec l'huile de l'échantillon g
5
X concentration en huile —
o
x rapport massique fluide frigorigène/mélange de fluide frigorigène et d'huile —
r
5 Essais frigorifiques
5.1 Essai de détermination de la puissance frigorifique
5.1.1 Conditions générales
5.1.1.1 Pour tous les appareils couverts par la présente Norme internationale, les puissances
frigorifiques et l'efficacité frigorifique doivent être déterminées conformément aux dispositions de la présente
Norme internationale et aux conditions d'essai nominales fixées dans le Tableau 1. Tous les essais doivent
être effectués conformément aux exigences de l'Annexe A et aux méthodes d'essai spécifiées à l'Article 7.
Tous les essais doivent être conduits avec un appareil fonctionnant à pleine charge, comme défini en 3.25.
Les grandeurs électriques utilisées pour ces déterminations doivent être mesurées pendant l'essai de
puissance frigorifique.
8 © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 5151:2010(F)
5.1.1.2 Si le fabricant de l'appareil ayant un compresseur à vitesse variable ne fournit pas d'information
sur la fréquence à pleine charge et la façon de l'atteindre lors d'un essai de puissance frigorifique, l'appareil
doit fonctionner avec son thermostat ou contrôle réglé sur le réglage de température minimale autorisée.
5.1.2 Conditions de température
5.1.2.1 Les conditions d'essai fixées dans le Tableau 1, colonnes T1, T2 et T3, doivent être considérées
comme étant les conditions nominales normalisées pour déterminer la puissance frigorifique. Pour l'appareil
destiné pour le refroidissement du local, les essais doivent être conduits à au moins une des conditions de
performance nominale spécifiées dans le Tableau 1.
5.1.2.2 Les caractéristiques des appareils construits en vue d'être utilisés dans un climat modéré
analogue à celui correspondant aux conditions dans le Tableau 1, colonne T1 exclusivement, doivent être
déterminées dans ces conditions et les appareils doivent être désignés appareils du type T1.
5.1.2.3 Les caractéristiques des appareils construits en vue d'être utilisés dans un climat frais analogue à
celui correspondant aux conditions dans le Tableau 1, colonne T2 exclusivement, doivent être déterminées
dans ces conditions et les appareils doivent être désignés appareils du type T2.
5.1.2.4 Les caractéristiques des appareils construits en vue d'être utilisés dans un climat chaud analogue
à celui correspondant aux conditions dans le Tableau 1, colonne T3 exclusivement, doivent être déterminées
dans ces conditions et les appareils doivent être désignés appareils de type T3.
5.1.2.5 Les caractéristiques des appareils construits en vue d'être utilisés dans plusieurs des types de
climats définis dans le Tableau 1 doivent avoir marqué sur la plaque signalétique le type désigné (T1, T2 et/ou
T3). Les caractéristiques correspondantes doivent être déterminées par des essais aux conditions de
performance nominale spécifiées dans le Tableau 1.
5.1.3 Conditions de mesure du débit
5.1.3.1 Quantité de l'air côté intérieur — Méthode d'essai de l'air enthalpique
5.1.3.1.1 Les essais doivent être effectués, circuit frigorifique en fonctionnement, aux conditions
normalisées (vo
...
Questions, Comments and Discussion
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