【正文】 1 第一章 緒論 167。 從 20 世紀(jì) 90 年代初到現(xiàn)在，我國空調(diào)器產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量以平均每年 %的增長率高速增長。按照我國房間空調(diào)器國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T77252022，房間空調(diào)器制冷量和熱泵制熱量性能的測試方法有：空氣焓值法、房間熱平衡法和房間型量熱計(jì)等多種形式。房間空調(diào)器技術(shù)的研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)，新型空調(diào)器系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)與換熱器的性能匹配測定，性能測試系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的研究等都依賴于大量的試驗(yàn)。目前，焓值法測測量試技術(shù)已成為空調(diào)器生產(chǎn)商對新產(chǎn)品開發(fā)和成品檢測的主要測試方法，也是各級質(zhì)量監(jiān)督檢焓值法空調(diào)器性能測試實(shí)驗(yàn)室的研制 2 驗(yàn)機(jī)構(gòu)評定空調(diào)產(chǎn)品合格與否的重要工具。圖 12 為房間空氣調(diào)節(jié)器的國標(biāo) GB77252022 中房間式空氣焓值法的試驗(yàn)裝置 的布置原理圖。接收混合裝置中段部分為空氣混合器，其作用是使得受風(fēng)室吸入的空氣能夠充分混合。另外，國外主要研究機(jī)構(gòu)有美國的 ETL、佐竹、日本的大西等，他們均具有較為先進(jìn)的測試技術(shù)研究，但其設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用較高，國內(nèi)的企業(yè)很難接受，與此同時(shí)，國內(nèi)也有眾多機(jī)構(gòu)從事此方面的研究，主要有廣州電器科學(xué)研究所、合肥通用機(jī)械技術(shù)研究院、上海通用機(jī)械技術(shù)研究所、中國家用電器研究所、上海理工大學(xué)制冷技術(shù)研究所等。 167。 技術(shù)要求 [1][4] 根據(jù) 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 77252022 及實(shí)際測試需要， 客戶 對焓值法空調(diào)器測試室提出如下技術(shù)要求： （ 1） 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 77252022； 焓值法空調(diào)器性能測試實(shí)驗(yàn)室的研制 4 （ 2） 冷凍機(jī)采用 水 冷式，保證全年能正常運(yùn)行（環(huán)境溫度為 5℃ ～ 41℃ ）； （ 3） 被測空調(diào)器類型：窗式空調(diào)器、分體掛壁式空調(diào)器、分體落地式空調(diào)器； （ 4） 被測空調(diào)器負(fù)荷范圍： 1~5 匹空冷型房間空調(diào)器（單 相電 /三相電），即制冷量范圍為 1600~14000W、制熱量范圍為 1800~16000W、室內(nèi)機(jī)循環(huán)量為180~2400m3/h； （ 5） 測試精度：與樣機(jī)標(biāo)準(zhǔn)值對比熱 /冷量 ≤%、風(fēng)量 ≤%，一次裝機(jī)的重復(fù)性 ≤%，從室溫到常規(guī)測試工況穩(wěn)定過渡時(shí)間 ≤ 小時(shí)； （ 6） 測試室工況要求： 室內(nèi)側(cè)在干球溫度 5℃ ~45℃ 、濕度 30%~85%范圍內(nèi)任意可調(diào)，室外側(cè)在干球溫度 20℃ ~55℃ 、濕度 30%~85%范圍內(nèi)任意可調(diào)，具體工況如下表 11： 表 11 實(shí)驗(yàn)工況表 工況條件 室內(nèi)側(cè) 室外側(cè) 干球溫度 ℃ 濕 球溫度 ℃ 干球溫度 ℃ 濕球溫度 ℃ 制冷運(yùn)行 額定制冷 T1 27 19 35 24 T2 21 15 27 19 T3 29 19 46 24 最大制冷 T1 32 23 43 26 T2 27 19 35 24 T3 32 23 52 31 凍結(jié) T1 21 15 21 / T2 10 / T3 21 / 最小運(yùn)行 21 15 / / 凝露 27 24 27 24 制熱運(yùn)行 熱泵額定制熱 高溫 20 15 7 6 低溫 2 1 超低溫 7 8 最大運(yùn)行 27 / 24 18 最小運(yùn)行 20 / 5 6 自動(dòng)除霜 20 12 2 1 在以上工況范圍內(nèi) ,干球溫度的控制精度要求 177。℃ 167。 167。試驗(yàn)房間的尺寸，除了正常安裝所需的距地或墻之間的尺寸外，應(yīng)使房間的任一表面到空調(diào)器的任一送風(fēng)口的表面距離不小于，到空調(diào)器的其他任一表面的距離不小于 , 每個(gè)實(shí)驗(yàn)房間的空氣再處理機(jī)組的送風(fēng) 量應(yīng)不小于空調(diào)器循環(huán)風(fēng)量。故試驗(yàn)室?guī)彀逡约伴T采用絕熱性能良好、安裝方便的 100 ㎜ 厚雙面彩鋼聚氨酯冷庫板，其絕熱層導(dǎo)熱系數(shù)小于 3 室外側(cè)長度的確定：根 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求房間任一表面到空調(diào)器的任一送風(fēng)口的表面距離不小于 和被測空調(diào)器背面距房間表面不小于 ，所以室外側(cè)長度應(yīng)大于 ，再考慮到空氣再處理箱預(yù)留厚度 1m 及一定的余量，確定室外側(cè)長度為 。 環(huán)境室空氣處理系統(tǒng) 空氣焓值法測試系統(tǒng)是利用空調(diào)器進(jìn)出口空氣的焓值差來計(jì)算制冷量 /制熱量，設(shè)計(jì)一套合理的空 氣處理系統(tǒng)對提高整個(gè)測試系統(tǒng)的精度有著重要的作用 167。而在空氣調(diào)節(jié)中，為得到同一送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，可能會(huì)有不同的處理途徑 [10]，但考慮到控制及實(shí)現(xiàn)的方便，這里冷卻采用了蒸發(fā)器冷卻減濕方式，加熱采用電加熱方式，加濕采用送蒸汽等溫加濕的方法，空氣處理過程在 hd 圖上表示如圖 2－ 1 和圖 2－ 2 。 →L ：降溫除濕過程 實(shí)驗(yàn)室的回風(fēng)經(jīng)過蒸發(fā)器時(shí)，與蒸發(fā)器進(jìn)行換熱，當(dāng)空氣溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣產(chǎn)生凝結(jié)，進(jìn)而降低空氣的濕度。 167。 2．電加熱部分 室內(nèi)側(cè)負(fù)荷為 25000W，考慮到實(shí)際使用的可調(diào)性，增加 30%余量，因此總的加熱管容量 32500W。 2．電加熱部分 室外側(cè)除霜工況時(shí)，一般開 1 個(gè) 10 匹冷凍機(jī)，被測機(jī) 2 臺(tái)，因此 室外側(cè)負(fù)荷為 25000W，考慮到實(shí)際使用的可調(diào)性，增加 30%余量，因此總的加熱管容量 32500W。 1．送風(fēng)方式的確定 一般空調(diào)空間氣流組織的常用送風(fēng)方式主要有三種 【 10】【 11】 ，即側(cè)送風(fēng)、孔板送風(fēng)、散流器送風(fēng)，其主要性能間表 。而被測空調(diào)器一般安裝在空氣再處理柜的另一側(cè)靠近庫體的截面上，送風(fēng)距離要求較遠(yuǎn)，所以要保證在該工作區(qū)有一定的氣流速度，就必須加大循環(huán)風(fēng)量，而提高環(huán)境室內(nèi)空氣流速，也就提高了接收室及空氣測量裝置壁面的換熱系數(shù)，從而增加了其漏熱量。 綜上所述，本試驗(yàn)室的室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)均采用孔板頂送下回的送風(fēng)方式。 （ 2） 室外側(cè)送風(fēng)量的確定：循環(huán)風(fēng)量不小于冷凍機(jī)組的最小配風(fēng)量，也不小于的換氣次數(shù)，考慮到室外側(cè)進(jìn)行低溫工況和減小空氣再調(diào)節(jié)慣性，取蒸發(fā)器 蒸發(fā)器 穩(wěn)壓室工作區(qū)電加熱器表冷器電加濕器循環(huán)風(fēng)機(jī)空氣再處理柜測試環(huán)境室 圖 24 孔板頂送下回方式示意圖 表冷器電加熱器加濕器循環(huán)風(fēng)機(jī)空氣再處理柜工作區(qū)圖 2－ 3 側(cè)面下回上送方式示意圖 第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 換氣量為 100 次 /h。根據(jù)以上分析，環(huán)境室布置如圖 25 圖 25 環(huán)境室布置圖 室外側(cè)房間室內(nèi)側(cè)房間1234567891011121314 焓值法空調(diào)器性能測試實(shí)驗(yàn)室的研制 13 1－室內(nèi)側(cè)蒸發(fā)器 2－室內(nèi)側(cè)電加熱器 3－室內(nèi)側(cè)加濕管 4－室內(nèi)側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī) 5－室外側(cè)循環(huán)風(fēng)機(jī) 6－室外側(cè)加濕管 7－室外側(cè)電加熱器 8－室外側(cè)蒸發(fā)器 9－室外側(cè)前加熱器 10－被測機(jī)室外機(jī) 11－被測機(jī)室內(nèi)機(jī) 12－混合箱 13－風(fēng)量測量箱 14－調(diào)零風(fēng)機(jī) 167。 167。 軸流式風(fēng)機(jī)的工作原理為，高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)葉帶動(dòng)空氣，空氣在葉片和擴(kuò) 壓器的作用下壓力增加，并軸向排出。 由于在此空氣再處理系統(tǒng)中空氣阻力較大，故綜合利弊采用離心式風(fēng)機(jī)。根據(jù)流場中設(shè)備分布的情況，將風(fēng)道及其阻力部件形式加以簡化得出一壓損計(jì)算用結(jié)構(gòu)示意圖 26[如室內(nèi)側(cè) ]。在此把它簡化為一過風(fēng)面積比很低的網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)。 局部阻力的計(jì)算公式： 22?????jP （ 21） 式中 ξ— 局部阻力系數(shù)； v— 空氣入口流速 m/s； ρ— 空氣密度 kg/m3 取 kg/m3 整個(gè)流程總壓力為 290 Pa，循環(huán)風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓 H 為： 221 ????? ? jPH （ 22） c d a b 焓值法空調(diào)器性能測試實(shí)驗(yàn)室的研制 15 其中 221?? 為出口動(dòng)壓 ，即為 5Pa，所以 H=295Pa。 冷凍機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì) [12][14] 由于需要保持實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)外側(cè)恒溫恒濕狀態(tài)的穩(wěn)定，為了能夠在一定的工況條件下的試驗(yàn)的進(jìn)行，我們分別在室內(nèi)外側(cè)各設(shè)置了一套制冷機(jī)組 (AHU)，來實(shí)現(xiàn)冷量調(diào)節(jié)的目的。 室內(nèi)側(cè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制熱工況時(shí)室內(nèi)側(cè)為熱端，工況穩(wěn)定時(shí)有如下能量平衡式： )()( 21214321m a x qqmhhEEEEQ wwW ????????? ? （ 23） 公式 21 中： max? ：被測機(jī)的最大制熱量，最大為 16kW； E E3：分別為電加熱器和電加濕器輸入功率， 其作用是為了便于工況 的節(jié)和穩(wěn)定。 室外側(cè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 最大冷負(fù)荷計(jì)算與室內(nèi)側(cè)最大冷負(fù)荷計(jì)算基本相同，這里就不在贅述，下面介紹室外側(cè)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，針對高溫工況與低溫工況，系統(tǒng)中設(shè)置了一套蒸發(fā)管路，當(dāng)工況溫度高于 35℃ 時(shí)使用膨脹閥12，此時(shí)電磁閥 10 打開，電磁閥 9 關(guān)閉，并采用單向閥 13 來減小蒸發(fā) 面積，使蒸發(fā)溫度控制在壓縮機(jī)允許的工作范圍內(nèi)；其他溫度時(shí)則使用膨脹閥 11，此時(shí)電磁閥 9 打開，電磁閥 10 關(guān)閉。于是，防止或減慢霜層的成長使冷凍機(jī)組在測試周期（按國標(biāo)要求至少 6 小時(shí)）內(nèi)能正常工作對于提高工況的穩(wěn)定性非常重要。 ，當(dāng)開啟低溫工況時(shí)，開啟前加熱器，提高空氣溫度，降低了空氣的相對濕度。 升溫除濕是通過等濕加熱空氣，以降低空氣的相對濕度，在常溫常壓下，每升高 1℃ ，相對濕度相應(yīng)降低 4％～ 5％。 根據(jù)實(shí)際情況，升溫、通風(fēng)除濕都無法滿足要求，而吸濕劑除濕又缺少使吸濕劑再生的熱源，所以只有采用蒸發(fā)器冷卻除濕方式。 2. 室內(nèi)側(cè)除濕方案 根據(jù)國標(biāo)，室內(nèi)側(cè)環(huán)境室工況 為常規(guī)空調(diào)工況，除濕最惡劣工況為自動(dòng)除霜工況，即干 /濕球溫度 20℃ /15℃ ，此工況下露點(diǎn)溫度約 ℃ ，而且環(huán)境室內(nèi)無濕負(fù)荷，除濕量有限，故使用空調(diào)機(jī)組來冷卻除濕，不再增加單獨(dú)的除濕機(jī)組。 圖 29 室外側(cè)環(huán)境室空氣再處理設(shè)備布置圖 圖 210 轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)原理示意圖 如圖 210 所示，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的核心結(jié)構(gòu)為一不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的蜂窩狀干燥轉(zhuǎn)輪， 它是除濕機(jī)吸收水分的最關(guān)鍵的部件，是由含有少許金屬鈦的特殊玻璃纖維載體和活性硅膠復(fù)合而成，其蜂窩狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅能夠極大限度的附著吸濕劑，增加濕空氣與吸濕劑相互接觸的表面積，提高除濕機(jī)的工作效率，而且具有很高的強(qiáng)度，能夠很好的適用于各種復(fù)雜的工作環(huán)境。為了維持其穩(wěn)定的除濕性能，就需要對轉(zhuǎn)輪中的吸濕劑進(jìn)行再生還原，這時(shí)， 趨于飽和的轉(zhuǎn)輪在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下， 慢慢轉(zhuǎn)入再生區(qū)域， 開始再生再生過程。轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速 8~12 轉(zhuǎn) /小時(shí)，所需動(dòng)力極小， 除濕機(jī)出口空氣參數(shù)條件，僅取決于進(jìn)口空氣的參數(shù)和再生能量的控制。 其冷卻原理：冷卻塔的冷卻方法，系將熱水噴撒至散熱材表面與通過之移焓值法空調(diào)器性能測試實(shí)驗(yàn)室的研制 21 動(dòng)空氣相接觸。由于冷卻塔風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，使冷卻水在噴淋下落的過程中，不斷與室外空氣發(fā)生熱、濕交換而達(dá)到冷卻降溫，冷卻后的水則落入冷卻塔積 水盤中，又被重新送入冷水機(jī)組而完成下一次的冷卻水循環(huán)。 根據(jù)幾種冷卻塔的性能比較，我們選用了圓形 — 逆流式冷卻塔，如圖 212 所示： 圖 212 圓形 — 逆流式冷卻塔結(jié)構(gòu)圖 工作原理：冷卻水與空氣相接觸時(shí)進(jìn)行熱、濕交換，利用的是空氣的濕球溫度進(jìn)行冷卻； 優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間有交 大的高差，不容易短流，所得到的熱交換效率最高；進(jìn)風(fēng)百葉可在四周布置，進(jìn)風(fēng)較為平均，冷卻能力較好； 冷卻塔型號(hào)的選擇 冷卻水量取決于冷水機(jī)組冷凝器的散熱量和冷卻水供、回水溫差。冷卻塔出水溫度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诶淠鞯倪M(jìn)水溫度。但是由于冷卻水的冷卻效果主要取決于空氣的濕球溫度，因此，冷卻塔產(chǎn)品的技術(shù)資料都在既定的空氣濕球溫度下的數(shù)據(jù)。 裝置的總體設(shè)計(jì) 此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對被測空調(diào)器的進(jìn)出風(fēng)溫 /濕度的測量是通過測量部分典型樣本，即利用取樣笛管及取樣風(fēng)機(jī)引入空調(diào)器進(jìn)出風(fēng)口的典型樣本空氣，并將此樣本空氣送入溫 /濕度測量箱測量，為了操作方便，取樣風(fēng)機(jī)與取樣笛管相互獨(dú)立，兩者間用可伸縮管連接（如有特殊情況，伸縮管外部可用保溫層進(jìn)行保護(hù)），裝置示意 圖如圖 31。測點(diǎn)布置如圖 32 所示。 圖 34 風(fēng)量測量筒 圖 35 軟風(fēng)管 圖 32 測點(diǎn)布置示意圖 第三章 空氣取樣及測量裝置的設(shè)計(jì) 25 從加工方便及使用壽命考慮，取樣笛管采用不銹鋼管焊接。 風(fēng)速對濕球溫度測量影響研究 這里對濕球溫度的測量采用在鎧裝鉑電阻上套裝濕的脫脂紗布的方法，濕紗布周圍的環(huán)境對濕球溫度的測量影響較大，故研究濕球溫度測量的影響對較少外界干擾，提高測量精度有重要的作用。不管蒸發(fā)初始時(shí)水溫是高于空氣溫度還是低于空氣溫度，由于濕紗布表面存在水的蒸發(fā)吸熱和溫差傳熱現(xiàn)象，故最終濕紗布溫度必定低于空氣溫度，當(dāng)溫差傳遞的熱量 1Q 與水蒸發(fā)吸收的熱量 2Q 相 等時(shí)，濕紗布的溫度趨于恒定，此恒定的溫度代表空氣的濕球溫度。 根據(jù)傳熱原理有： FttQ s )(1 ??? 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