空氣焓差法在客車空調(diào)產(chǎn)品性能試驗中的應(yīng)用及常見問題分析

李大為

摘 要：文章介紹了空氣焓差法測試客車空調(diào)性能的基本原理及方法，分析了空氣焓差法測試客車空調(diào)性能產(chǎn)生偏差及不確定度的原因，并對影響空調(diào)器制冷量測量結(jié)果的因素進行分析。

關(guān)鍵詞：空氣焓差法；測量誤差；問題分析

隨著我國城市公交和旅游事業(yè)的發(fā)展，市場對客車空調(diào)的需求也越來越大，眾多客車空調(diào)廠家加大研發(fā)力度，開發(fā)出更多適應(yīng)市場要求的產(chǎn)品，而作為測試空調(diào)性能參數(shù)的空氣焓差試驗法也被越來越多的廠家應(yīng)用到客車空調(diào)產(chǎn)品開發(fā)中。

常用的空調(diào)制冷性能測驗方法有兩種，一是房間熱平衡法，二是空氣焓差法。

兩種方法各有利弊：首先是效果與效率問題。房間熱平衡法耗時需要長達6小時以上才能體現(xiàn)其準(zhǔn)確性；空氣焓差法雖然在測量中比房間熱平衡法誤差較大，但整個實驗只需兩小時左右，大大提高測試室的使用效率。另外，對于低溫等特殊工況，房間熱平衡法也有著極大的試驗難度。而且空氣焓差法試驗裝置可以對空氣干、濕球溫度、風(fēng)量以及空調(diào)的輸入功率等參數(shù)進行連續(xù)、頻繁的采樣測量。根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)客車空調(diào)采用空氣焓差法進行產(chǎn)品性能測試。本文結(jié)合廠家在日常的產(chǎn)品試驗中發(fā)現(xiàn)的問題，對焓差法性能試驗測量結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因及不確定度進行分析。

1 空氣焓差法的理論依據(jù)

空氣焓差法是通過對空調(diào)器的送風(fēng)參數(shù)、回風(fēng)參數(shù)以及循環(huán)風(fēng)量進行測量，用測出的風(fēng)量與送風(fēng)、回風(fēng)的焓差的乘積確定空調(diào)器的制冷量。在實際試驗過程中，空調(diào)進出口中的干、濕球溫度直接影響焓的數(shù)值。根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)器制冷量的公式為：

qtci=⑴

其中：qtci—空調(diào)的制冷量，W；Qmi—空調(diào)室內(nèi)側(cè)測量的風(fēng)量，m3/h；ha1—進入空調(diào)室內(nèi)側(cè)空氣的焓，J/kg干空氣；ha2—離開空調(diào)室內(nèi)側(cè)空氣的焓，J/kg干空氣；Vn′—噴嘴處空氣的比容，m3/kg；Wn—噴嘴處空氣的含濕量，kg/kg干空氣。

2 試驗測量結(jié)果產(chǎn)生誤差及不確定度的原因

焓差法測量空調(diào)制冷量的系統(tǒng)較為復(fù)雜，影響測試結(jié)果不確定度的因素很多，筆者在結(jié)合日常試驗工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)出以下幾點：

2.1 人為因素的影響

在試驗當(dāng)中，工作人員的操作過程中會有許多環(huán)節(jié)直接影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此在測試當(dāng)中我們應(yīng)該注意嚴格按照試驗要求進行設(shè)備的安裝、密封及擺放。如空調(diào)器的安裝、風(fēng)管密封檢測、取樣裝置、設(shè)備的擺放、制冷劑的加注量、風(fēng)速的設(shè)置等。試驗人員應(yīng)熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范的規(guī)定和被試機器操作使用說明書的要求；試驗開始前，操作人員要做到心中有數(shù)：本次試驗的被試機類型、遵循的標(biāo)準(zhǔn)和工況、試驗前準(zhǔn)備工作情況如何，以及被試機負荷大小等等，只有把工作做在前面才能在試驗時減少不必要誤差的產(chǎn)生。筆者所在單位為客車空調(diào)公司，公司產(chǎn)品體積較大（約4米左右），在測量制冷量時，安裝人員、測試員水平參差不齊，同一產(chǎn)品常出現(xiàn)測量結(jié)果差異較大情況。為減少誤差發(fā)生，單位質(zhì)量部門按照國家相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定嚴格的工藝流程；企業(yè)則多次進行員工培訓(xùn)，要求員工嚴格遵守工藝紀(jì)律。另外，應(yīng)多次進行獨立試驗，平均測試數(shù)值以減少誤差。

2.2 設(shè)備因素的影響

2.2.1 設(shè)備功能、精度影響

試驗設(shè)備的功能、質(zhì)量是實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否的前提保障，保證設(shè)備功能、精度就是保證產(chǎn)品的質(zhì)量。實驗前應(yīng)對設(shè)備進行檢查，以保證其功能、精度滿足實驗要求。使用過程中嚴格按照操作過程操作，以免造成設(shè)備損壞。實驗結(jié)束后應(yīng)進行設(shè)備維護、保養(yǎng)，定期檢測試驗設(shè)備的精度。

2.2.2 裝置的關(guān)鍵部件影響

第一，風(fēng)量測量裝置。它是焓差法性能試驗裝置的關(guān)鍵部件通過該裝置我們可以得到進出被試機盤管的風(fēng)量，從而計算出被測極機器的制冷量。其中噴嘴的作用至關(guān)重要。因此，應(yīng)該根據(jù)試驗機組的風(fēng)量進行噴嘴數(shù)量及尺寸的選擇。

通過單個噴嘴的空氣流量公式為：

Qmi=1.414CAa（PvVn′）0.5 （2）

Vn′=101325Vn/[（1+Wn）Pn] （3）

其中：Qmi—空氣流量即名義工況下的送風(fēng)量，m3/h；C—流量系數(shù)；Aa—噴嘴面積，m2；Pv—噴嘴前后的靜壓差，Pa；Vn′—噴嘴處空氣的比容，m3/kg；Vn—在噴嘴進口處的干濕球溫度下，并在標(biāo)準(zhǔn)大氣時空氣的比容，m3/kg；Wn—噴嘴處空氣的含濕量，kg/kg；Pn—噴嘴前的靜壓力，Pa。

第二，取樣器和取樣風(fēng)機。在制冷試驗的過程中，取樣器和取樣風(fēng)機對試驗數(shù)據(jù)的影響也很大。取樣風(fēng)機的散熱會直接影響風(fēng)機周圍空氣溫度，空氣密度會隨著溫度的變化而改變，使得采樣器測得的空氣密度產(chǎn)生偏差，這也將影響測試的結(jié)果。在測量空調(diào)制冷工況時，漏熱量會使測量風(fēng)量偏大。另外，為了保證測試精度，噴嘴喉部風(fēng)速應(yīng)在15-35m/s之間。實際測試中這項指標(biāo)直觀反映在噴嘴前后壓差的范圍應(yīng)在174-784Pa之間（推薦以490Pa為中心，選擇與此最接近的組合）。

第三，控制濕球溫度。在制冷測試中，濕球溫度直接決定制冷量的大小。測試中紗布套在取樣風(fēng)機的鉑電阻上，并使紗布浸在取樣風(fēng)機的儲水罐中。如果紗布因質(zhì)量或油脂問題影響吸水效果，則會直接影響濕球溫度，導(dǎo)致測量結(jié)果誤差。因此我們還對水質(zhì)有所要求，應(yīng)采用純凈水或蒸餾水，以免水中的礦物質(zhì)附著在鉑電阻上影響鉑電阻的測量精度。

3 結(jié)語

在空氣焓差法測試空調(diào)制冷量的試驗中，影響測量結(jié)果的因素主要有兩點。其一，人的方面：試驗人員應(yīng)熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范的規(guī)定和被試機器操作使用說明書的要求；試驗開始前，操作人員要做到心中有數(shù)：本次試驗的被試機類型、遵循的標(biāo)準(zhǔn)和工況、試驗前準(zhǔn)備工作情況如何，以及被試機負荷大小等等，只有把工作做在前面才能在試驗時減少不必要誤差的產(chǎn)生。其二，設(shè)備因素的影響：在試驗中為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)對設(shè)備的功能及精度進行檢查；對試驗裝置的關(guān)鍵部件嚴格按照要求進行配置，減少不必要的誤差。

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