【文章內(nèi)容簡介】 空氣焓值法試驗裝置主要由絕熱庫房（包括室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)、空氣再處理系統(tǒng)、空氣取樣裝置、空氣接收混合裝置、風(fēng)量測量系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)六部分組成。其中空氣再處理系統(tǒng)為焓值法的各項試驗提供所需的試驗環(huán)境條件，主要包括：對空氣的冷卻、加熱、除濕、加濕設(shè)備，其中，所測空調(diào)的出風(fēng)口和受風(fēng)室的進(jìn)風(fēng)口都是使用風(fēng)管來連接，要求具有很好的保溫能力和相對對風(fēng)量影響較小的空氣阻力。空氣取樣裝置是用來測量所取樣本空氣的干、濕球溫度，所需測量的參數(shù)主要有：空調(diào)器進(jìn)風(fēng)口處空氣參數(shù)； 空調(diào)設(shè)備出風(fēng)口處空氣參數(shù)，被空調(diào)器室外側(cè)進(jìn)口處空氣的參數(shù)。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。接收室內(nèi)的壓力測量計用來測量空調(diào)器出風(fēng)口處的空氣壓力值，試驗過程中可以通過調(diào)零風(fēng)機的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)作用，使得該壓力值接近當(dāng)?shù)卮髿鈮毫χ?。 第一章 緒論 3 167。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 [3][7] 美國暖通協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) ANSI/ASHRAE 116198日本冷凍空調(diào)工業(yè)會的 TP0296及我國的房間空氣調(diào)節(jié)器標(biāo)準(zhǔn) GB/T 77252022 中都對空氣焓差法測試試驗裝置進(jìn)行了總體性、原則性及相關(guān)精度等的規(guī) 定，但其中的細(xì)節(jié)問題未有敘述。另外，國外主要研究機構(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)計和制造費用較高，國內(nèi)的企業(yè)很難接受，與此同時，國內(nèi)也有眾多機構(gòu)從事此方面的研究，主要有廣州電器科學(xué)研究所、合肥通用機械技術(shù)研究院、上海通用機械技術(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。但這些研究機構(gòu)所設(shè)計的焓差法測試系統(tǒng)在工況達(dá)到穩(wěn)定的時間、精度及可靠性等方面與國外仍有一定的差距。 國內(nèi)一些學(xué)者對焓差法測試精度的提高方面有過不少的探索，其中北京工業(yè)大學(xué)的鐘曉暉 等提出采用風(fēng)量測量和風(fēng)速測量對溫度進(jìn)行加權(quán)的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的采用測流量法測量空氣的流量和截面平均溫度這種方法，減少受溫度測量布點的限制，提高其測試精度；東南大學(xué)的張小松等提出一種基于焓值法基礎(chǔ)上的熱泵制熱量測試方法， 稱為比率法。 綜觀國內(nèi)外研究狀況，發(fā)現(xiàn)研究熱點主要集中在空氣焓差法測試實驗室中的環(huán)境溫度、濕度等的測量方法、測試對象的拓展、測試精度的提高、測試系統(tǒng)軟件的改進(jìn) (其中具體體現(xiàn)在最新的自動化控制技術(shù)的應(yīng)用上 )、試驗裝置的設(shè)計和布置等上面。 167。 本課題來源及主要工作 167。 課題來源 本課題 蘇州三星集團委托上海理工大學(xué)制冷研究所的一個校企合作項目，主要是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T77252022 和用戶實際需求研制一套空氣焓值法測試系統(tǒng)。 167。 技術(shù)要求 [1][4] 根據(jù) 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 77252022 及實際測試需要， 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)器性能測試實驗室的研制 4 （ 2） 冷凍機采用 水 冷式，保證全年能正常運行（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)機循環(huán)量為180~2400m3/h； （ 5） 測試精度：與樣機標(biāo)準(zhǔn)值對比熱 /冷量 ≤%、風(fēng)量 ≤%，一次裝機的重復(fù)性 ≤%，從室溫到常規(guī)測試工況穩(wěn)定過渡時間 ≤ 小時； （ 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 實驗工況表 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 / 最小運行 21 15 / / 凝露 27 24 27 24 制熱運行 熱泵額定制熱 高溫 20 15 7 6 低溫 2 1 超低溫 7 8 最大運行 27 / 24 18 最小運行 20 / 5 6 自動除霜 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?！?，測試精度要求177?！?，濕球溫度的控制精度 177。℃ ，測試精度 177?！? 167。 課題主要研究內(nèi)容 本課題需要完成下面的工作：在研究國內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)測試技術(shù)資料的基礎(chǔ)第一章 緒論 5 上，應(yīng)用現(xiàn)代化計算機和自動化控制理論方法，研制出高性能、高精度、優(yōu)化、合理、快捷、方便操作、計算準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定的空調(diào)器性能測試實驗室。 167。 本課題主要工作 ，收集資料，選取測試方案，對系統(tǒng)整體進(jìn)行理論計算； 2 按照國標(biāo)以及技術(shù)要求，進(jìn)行實驗室 檢測及控制系統(tǒng)的設(shè)計 ； 整個實驗室系統(tǒng)的設(shè)備安裝，確立設(shè)備選型， 建造 實驗室； ，分析實驗第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計 6 第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 77252022 要求，整個空氣焓值法測試系統(tǒng)分成三部分：環(huán)境室、風(fēng)量測量裝置及測量控制系統(tǒng)，而環(huán)境室包括庫房及空氣處理裝置，下面各節(jié)將對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計說明。 167。 環(huán)境室設(shè)計 167。 設(shè)計要求 [1][9] 在國標(biāo) GB/T 77252022 中對空氣焓值法環(huán)境室有如下要求： 1. 實驗室需兩個相鄰的房間，一個作為室內(nèi)側(cè)，另一個作為室外側(cè)，兩個房間 應(yīng)能保持各自規(guī)定的試驗條件， 被測空調(diào)器 的空氣速度應(yīng)低于 。 2. 試驗房間應(yīng)具有足夠的 容積 ，在室內(nèi)側(cè)除了空氣測量裝置的影響外，應(yīng)不改 變空調(diào)器正?？諝庋h(huán)的流場。試驗房間的尺寸，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 , 每個實驗房間的空氣再處理機組的送風(fēng) 量應(yīng)不小于空調(diào)器循環(huán)風(fēng)量。在空調(diào)器送、回風(fēng)方向的氣流要求工況穩(wěn)定，溫度均勻，速度低。 167。 庫房設(shè)計 根據(jù)技術(shù)要求，環(huán)境室的室外側(cè)工況要求 10℃ ～ 60℃ ，而蘇州地區(qū)室外溫度大約為 5℃ ～ 39℃ ，兩者的溫度差大，如果庫體的保溫性能不好，將會給環(huán)境室?guī)砗艽蟮睦?、熱?fù)荷干擾，影響環(huán)境室工況的穩(wěn)定。故試驗室?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 ℃ 。 庫房外形尺寸的確定需要考慮多個方面的因素，但主要是環(huán)境室內(nèi)不能影響被測 試機的正常運行，具體如下： 1 庫房寬度的確定：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求庫房表面到空調(diào)器任一非風(fēng)口表面的距 不 小于 ， 而最大被測機的室外側(cè)寬度約 ，考慮到 2 臺同時運行測試，故庫房寬度應(yīng)大 于 ，再考慮到取樣裝置機及其他附件的影響和一定的余量，確定庫房的寬度為 6m。 焓值法空調(diào)器性能測試實驗室的研制 7 2 庫房高度的確定：根據(jù)最大被測機（ 5 匹）的室內(nèi)側(cè)高度約 2m、國標(biāo)要求 庫房表面距離空調(diào)器表面不小于 、吊頂層預(yù)留高度 ，故庫房高度不應(yīng)小于 ， 再考慮到一定的余量及冷庫板的規(guī)格，確定庫房的高度為 。 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 。 4 室內(nèi)側(cè)長度的確定：同理，確定室內(nèi)側(cè)長度為 。 綜上所述，試驗室外側(cè)尺寸為 400060003500 ㎜ (長 寬 高 )，室內(nèi)側(cè)尺寸為550060003500 ㎜ （長 寬 高）。 167。 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算制冷量 /制熱量，設(shè)計一套合理的空 氣處理系統(tǒng)對提高整個測試系統(tǒng)的精度有著重要的作用 167。 環(huán)境室空氣處理系統(tǒng)方案確定 在空氣焓值法空調(diào)器測試系統(tǒng)的實際使用中，一般被測空調(diào)器以制冷模式運行或以制熱模式運行。 對空調(diào)器的性能進(jìn)行檢測時，需要對實驗室的室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)營造一個恒溫恒濕的環(huán)境， 這樣就要對實驗室內(nèi)的循環(huán)空氣進(jìn)行冷卻、除濕、加熱、加濕等一系列處理，以達(dá)到實驗要求。綜上所述，可以將環(huán)境室空氣處理簡單的歸納為兩種情況，即送風(fēng)溫度比回風(fēng)溫度高和送風(fēng)溫度比回風(fēng)溫度低。而在空氣調(diào)節(jié)中，為得到同一送風(fēng)狀態(tài)點，可能會有不同的處理途徑 [10]，但考慮到控制及實現(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 。 圖 21 制冷工況室內(nèi)側(cè)空氣處理過程 圖 22 制熱工況室內(nèi)側(cè)空氣處理過程 NdLdO10 0 %90 9 5 %10 0 %NO第二章 庫房結(jié)構(gòu)與空氣系統(tǒng)設(shè)計 8 如上兩圖所示， O 點為室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點， N 表示回風(fēng)狀態(tài)點， L 為機器露點。圖 21 中 N→I 為等濕加熱過程， I→O 為等 溫 加濕過程；圖 24 中 N→L 為空氣與蒸發(fā)器換熱的降溫降濕的過程，其余均與圖 21 相同。 上圖 22 中空氣的整個處理過程 為 O→N→L→I→O ： →N ： 加熱過程 O 點為送風(fēng)點， N 點為回風(fēng)點，在空氣經(jīng)過實驗室時，由于實驗室中存在的熱負(fù)荷，空氣在環(huán)境室中被加熱，溫度增加。 →L ：降溫除濕過程 實驗室的回風(fēng)經(jīng)過蒸發(fā)器時，與蒸發(fā)器進(jìn)行換熱，當(dāng)空氣溫度低于露點溫度時，空氣中的水蒸氣產(chǎn)生凝結(jié)，進(jìn)而降低空氣的濕度。 →I ：等濕加熱過程 空氣經(jīng)過蒸發(fā)器后，經(jīng)電加熱器加熱，空氣溫度升高。該過程中空氣的濕度沒有變化。 →O ：等溫加濕過程 空氣經(jīng)過干蒸汽噴管時，與水蒸氣混合，含濕量增加，但其溫度沒有改變，該處理過程為等溫加濕的過程。 167。 環(huán)境室空氣處理系統(tǒng)容量確定 根據(jù)設(shè)計要求，要求同時進(jìn)行 2 臺能力為 5 匹的空調(diào)器測試，其最大累計制冷量 25000W，累計制熱量為 26000W。 室內(nèi)側(cè)部分： 1．冷凍機部分 室內(nèi)側(cè)機組容量計算：按照空調(diào)器的制熱運行模式，其熱負(fù)荷為 26000W，考慮到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求進(jìn)行濕球溫度的控制，初步估算濕負(fù)荷占 20%的比率 [既為5200W]；另外還需要包括風(fēng)機、墻體漏熱 5500W，總計熱濕負(fù)荷 36700W。因此，至少配置 15 匹的制冷機組；考慮到安全余量，實際配置要 18 匹 [實際選配： 4+7+7匹 ]。 2．電加熱部分 室內(nèi)側(cè)負(fù)荷為 25000W，考慮到實際使用的可調(diào)性，增加 30%余量，因此總的加熱管容量 32500W。 3．加濕器部分 考慮到凝露工況，一般除濕量為冷量的一半 12500W，考慮到實際使用的可調(diào)性，增加 50%的余量，因此加濕器容量為 18000W。 焓值法空調(diào)器性能測試實驗室的研制 9 室外側(cè)部分： 1．室外側(cè)機組容量計算：按照空調(diào)器的制冷運行模式，其中最大負(fù)荷工況為凝露工況 [濕度： 91%]，冷凝器釋放熱負(fù)荷為 32500W，風(fēng)機、墻體漏熱 5500W，估算濕負(fù)荷占制冷機組的 40%比率。因此，至少配置 25 匹的制冷機組； 考慮到安全余量，實際配置要 27 匹 [實際選配： 7+10+10 匹。 2．電加熱部分 室外側(cè)除霜工況時，一般開 1 個 10 匹冷凍機，被測機 2 臺，因此 室外側(cè)負(fù)荷為 25000W，考慮到實際使用的可調(diào)性，增加 30%余量，因此總的加熱管容量 32500W。 3．加濕器部分 考慮到凝露工況，一般除濕量為冷量的一半 12500W，考慮到實際使用的可調(diào)性，增加 50%的余量，因此加濕器容量為 18000W。 167。 環(huán)境室氣流組織形式的設(shè)計 合理的氣流組織能充分發(fā)揮送風(fēng)的冷卻或加熱作用，均勻地消除室內(nèi)熱量，使室內(nèi)溫度分布均勻，溫度 波動范圍小，為提高測試系統(tǒng)的精度創(chuàng)造條件。 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 。 表 各送風(fēng)方式性能表 項 目 送風(fēng)口 位置 回風(fēng)口 位置 工作區(qū)應(yīng)有的流型 混合層 高度 房間 高度下限 區(qū)域溫差 工作區(qū) 平均風(fēng)速 單 位 m m ℃ m/s 側(cè) 送 側(cè)上方 側(cè)下方 或上方 回流 ～ ～ 較小 ～ 散流器送風(fēng) 平送 頂棚 側(cè)下方、下方 回流 ～ ～ 較小 ～ 下送 頂棚 側(cè)下方、下方或頂棚 直流 ～ ～ 較大 ～ 孔板送風(fēng) 頂棚 側(cè)下方或地板 不穩(wěn)定