基于AMCA標(biāo)準(zhǔn)的空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器風(fēng)閥密封性能認(rèn)證測(cè)試

談?dòng)颀垼纹缴?/p>

（特靈科技亞太工程技術(shù)中心，江蘇太倉(cāng)215413）

0 引言

空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器利用室外新風(fēng)為建筑系統(tǒng)提供免費(fèi)冷量和通風(fēng)換氣，在美國(guó)暖通空調(diào)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。其通常安裝在空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)側(cè)，結(jié)構(gòu)形式多樣，主要組件為新風(fēng)風(fēng)閥、回風(fēng)風(fēng)閥、風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)裝置、自動(dòng)控制模塊和過(guò)壓釋放裝置[1]，如圖1所示。

圖1 空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器的結(jié)構(gòu)示意圖

1 風(fēng)閥密封要求

新風(fēng)風(fēng)閥和回風(fēng)風(fēng)閥的密封性能是空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。根據(jù)風(fēng)閥密封性能的不同，空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器分為普通空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器和低泄漏空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器。標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE 90.1、IECC及Title 24對(duì)其風(fēng)閥的密封性能提出了具體要求：“對(duì)于普通空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器，風(fēng)閥在1 in.WC（249 Pa）壓差時(shí)最大漏風(fēng)量不能超過(guò)10 CFM/FT2；對(duì)于低泄漏空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器，最大漏風(fēng)量不能超過(guò)4 CFM/FT2”[2-4]。

2 認(rèn)證測(cè)試要求

按照上述3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，風(fēng)閥應(yīng)當(dāng)基于AMCA 511和AMCA 500D標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)密封認(rèn)證測(cè)試，否則在美國(guó)多數(shù)地區(qū)不允許銷售。進(jìn)行密封性能認(rèn)證前，通常先在公司內(nèi)部按照認(rèn)證測(cè)試規(guī)則進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，降低認(rèn)證失敗機(jī)率。本文以低泄漏空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器為例，介紹風(fēng)閥密封測(cè)試的相關(guān)內(nèi)容。

2.1 測(cè)試樣品

由于空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器的新風(fēng)風(fēng)閥和回風(fēng)風(fēng)閥一般為聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，并非獨(dú)立存在，因此在進(jìn)行風(fēng)閥密封性能認(rèn)證測(cè)試時(shí)，AMCA實(shí)驗(yàn)室需要將集成在空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器裝配中的新風(fēng)風(fēng)閥和回風(fēng)風(fēng)閥分別轉(zhuǎn)化成獨(dú)立的裝配體，并且在正壓和負(fù)壓2種工況下進(jìn)行測(cè)試。

用于認(rèn)證測(cè)試的獨(dú)立風(fēng)閥裝配，其風(fēng)閥葉片相對(duì)于產(chǎn)品的風(fēng)閥葉片應(yīng)當(dāng)滿足空氣動(dòng)力學(xué)性能相似的要求，重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)[5]：1）風(fēng)閥葉片相對(duì)于框架的位置，以及葉片中心到中心的尺寸保持相同；2）風(fēng)閥葉片必須具有相同的流線形狀，前后邊緣的尺寸相同；3）風(fēng)閥葉片截面輪廓的角度和曲率相同；4）風(fēng)閥葉片材料厚度偏差導(dǎo)致的風(fēng)閥通風(fēng)面積偏差不超過(guò)5%；5）風(fēng)閥葉片上使用相同的密封部件和安裝方式；6）風(fēng)閥框架和葉片的彈性模量無(wú)降低；7）風(fēng)閥葉片運(yùn)動(dòng)形式保持一致，如產(chǎn)品為平行式葉片，樣品也應(yīng)當(dāng)一致；8）風(fēng)閥葉片的連接方式和安裝部件保持一致；9）風(fēng)閥葉片的側(cè)面密封部件保持一致。

詳細(xì)要求可查閱標(biāo)準(zhǔn)AMCA 511的3.1.5節(jié)。圖2為某空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器裝配集成的矩形多葉片風(fēng)閥轉(zhuǎn)化為獨(dú)立裝配后的結(jié)構(gòu)示意。

圖2 集成的矩形多葉片風(fēng)閥轉(zhuǎn)化為獨(dú)立裝配后的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 風(fēng)閥尺寸

用于認(rèn)證測(cè)試的獨(dú)立風(fēng)閥裝配應(yīng)按照AMCA 511標(biāo)準(zhǔn)中第15.1.2.1節(jié)的規(guī)定來(lái)確定尺寸大小[5]，不同的風(fēng)閥類型有不同的要求。以本文的多葉片矩形風(fēng)量控制風(fēng)閥為例，測(cè)試樣品的尺寸定義規(guī)則如下（內(nèi)尺寸，寬度×高度）：1）12 in×48 in；2）最大寬度×36 in。

上述2個(gè)風(fēng)閥尺寸為可選測(cè)試對(duì)象，主要用于產(chǎn)品手冊(cè)發(fā)布的風(fēng)閥寬度范圍和對(duì)應(yīng)的密封等級(jí)的補(bǔ)充，通常要求其寬度和高度尺寸均在生產(chǎn)（認(rèn)證）的風(fēng)閥尺寸范圍。其中“最大寬度”為生產(chǎn)的風(fēng)閥產(chǎn)品的最大寬度值，可取12 in和“最大寬度”之間（包括邊界值）的任意寬度值，并且樣品的尺寸偏差應(yīng)當(dāng)控制在0～0.25 in的范圍內(nèi)。當(dāng)生產(chǎn)的風(fēng)閥的單葉片的高度小于上述給定值時(shí)，需要根據(jù)給定的高度來(lái)制作多葉片風(fēng)閥。下面2個(gè)尺寸的風(fēng)閥樣品為密封認(rèn)證必測(cè)對(duì)象：1）最小寬度×最大高度（按生產(chǎn)的風(fēng)閥的最大高度）；2）最大寬度×最大高度（不大于36 in）。

由測(cè)試樣品的寬度范圍和最大高度可確定認(rèn)證風(fēng)閥的尺寸范圍。根據(jù)AMCA 511，在密封等級(jí)認(rèn)證的風(fēng)閥尺寸范圍內(nèi)增加新的風(fēng)閥尺寸，只要其設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于空氣動(dòng)力學(xué)性能相似的定義（AMCA 511標(biāo)準(zhǔn)中第3.1.5節(jié)），可視作已認(rèn)證。低泄漏空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器使用的風(fēng)閥應(yīng)當(dāng)包含AMCA授權(quán)的密封認(rèn)證標(biāo)簽，并向ASHARE 90.1、IECC和TITLE 24相關(guān)機(jī)構(gòu)提交認(rèn)證測(cè)試結(jié)果，否則標(biāo)準(zhǔn)覆蓋地區(qū)不允許銷售。

2.3 轉(zhuǎn)矩設(shè)置

空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器通常使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置來(lái)控制風(fēng)閥葉片的開(kāi)合。對(duì)于密封認(rèn)證測(cè)試的獨(dú)立風(fēng)閥裝配，AMCA實(shí)驗(yàn)室允許對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行等效轉(zhuǎn)化，如將齒輪/齒條或其他傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)化為連桿傳動(dòng)，通過(guò)配重塊、彈簧或驅(qū)動(dòng)器等方式提供葉片所需的密封轉(zhuǎn)矩。

為風(fēng)閥葉片提供密封轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)該使用校準(zhǔn)過(guò)的配重塊、彈簧、驅(qū)動(dòng)器或其他施力裝置，且葉片的受力位置應(yīng)與空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器產(chǎn)品上的風(fēng)閥保持一致[6]。由于實(shí)際產(chǎn)品的風(fēng)閥應(yīng)用情況復(fù)雜多樣，因此通常需要與AMCA實(shí)驗(yàn)室溝通確定轉(zhuǎn)化方式。圖3為一種經(jīng)過(guò)傳動(dòng)轉(zhuǎn)化后的風(fēng)閥獨(dú)立裝配，其使用配重塊替代電動(dòng)機(jī)在風(fēng)閥左右兩側(cè)通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)為葉片提供驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

3 測(cè)試裝置和設(shè)置

測(cè)試裝置主要包括風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)裝置（如配重塊、彈簧等），采壓裝置（圓管、傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置等）和風(fēng)洞（噴嘴、風(fēng)機(jī)等）組成。圖4為一種風(fēng)閥同密封測(cè)試裝置的連接示意圖。其中風(fēng)閥樣品一端用板子密封，并通過(guò)直徑不小于4 in的圓管與風(fēng)洞連接。配重塊來(lái)提供葉片的密封轉(zhuǎn)矩，配重塊的大小根據(jù)力臂和實(shí)際產(chǎn)品的轉(zhuǎn)矩來(lái)確定。風(fēng)洞主要包括噴嘴和風(fēng)機(jī)，用于提供測(cè)試的風(fēng)量和風(fēng)壓。由于空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器要求風(fēng)閥在正負(fù)風(fēng)壓下均滿足密封要求，因此設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠提供正負(fù)風(fēng)壓（±249 Pa壓差）。

圖3 一種轉(zhuǎn)化后的風(fēng)閥獨(dú)立裝配和驅(qū)動(dòng)示意圖

圖4 一種風(fēng)閥同密封測(cè)試裝置的連接示意圖

3.1 測(cè)試風(fēng)管要求

測(cè)試風(fēng)管將風(fēng)閥與風(fēng)洞進(jìn)行連接，采壓點(diǎn)的布置需要遵循AMCA 500D的要求。測(cè)試風(fēng)管的材料可選用木材或者鋁塑板等，具備良好的密封性，并確保其強(qiáng)度能夠承受測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的正負(fù)壓力。測(cè)試風(fēng)管的橫截面可根據(jù)實(shí)際需要制作成圓形或者矩形，其中圓形截面的直徑M和矩形截面的長(zhǎng)a、寬b存在如下等效關(guān)系（如圖5）：

根據(jù)AMCA 500D所述，測(cè)試風(fēng)管截面積的大小遵循如下要求[6]：1）風(fēng)閥在正壓下測(cè)試時(shí)（測(cè)試風(fēng)管內(nèi)為正壓），風(fēng)管的截面積為被測(cè)風(fēng)閥面積的3倍或3倍以上；2）風(fēng)閥在負(fù)壓下測(cè)試時(shí)（測(cè)試風(fēng)管內(nèi)為負(fù)壓），風(fēng)管的截面積為被測(cè)風(fēng)閥面積的15倍或15倍以上。

圖5 測(cè)試風(fēng)管截面等效示意圖

3.2 采壓點(diǎn)布置

風(fēng)閥密封測(cè)試時(shí)的采壓點(diǎn)通常為4個(gè)，均布于測(cè)試風(fēng)管的4個(gè)面（方向），數(shù)據(jù)采集時(shí)取平均值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)AMCA 500D的要求，測(cè)試風(fēng)管上的采壓點(diǎn)所在的橫截面距離被測(cè)風(fēng)閥的距離均為（3±0.25）in（如圖4）[6]。

3.3 數(shù)據(jù)采集

測(cè)試時(shí)，可調(diào)節(jié)風(fēng)洞裝置使壓差值大致分別為0.9、1.0、1.1 in.WC，并采集對(duì)應(yīng)壓差值的漏風(fēng)量。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制壓力和漏風(fēng)量的曲線，利用插值等方式可得到1.0 in.WC壓差時(shí)對(duì)應(yīng)的漏風(fēng)量。

4 結(jié)論

風(fēng)閥密封性能是空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，需要在AMCA實(shí)驗(yàn)室通過(guò)密封性能認(rèn)證并提交數(shù)據(jù)給IECC和TITLE 24的相關(guān)機(jī)構(gòu)后方可用于銷售。為了能順利通過(guò)認(rèn)證，企業(yè)通常先按照認(rèn)證測(cè)試要求進(jìn)行內(nèi)部驗(yàn)證，然后再送到AMCA實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行認(rèn)證測(cè)試。開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)熟悉風(fēng)閥基于AMCA標(biāo)準(zhǔn)的密封認(rèn)證測(cè)試的要求、方法、規(guī)則和要點(diǎn)。關(guān)于低泄漏空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器的風(fēng)閥的密封性能認(rèn)證，需要注意：1）風(fēng)閥裝配需要在正負(fù)兩種風(fēng)壓下均滿足密封性能要求；2）使用轉(zhuǎn)化后的獨(dú)立裝配進(jìn)行測(cè)試，而非直接使用空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器裝配；3）可將復(fù)雜的傳動(dòng)（如齒輪/齒條傳動(dòng)）轉(zhuǎn)化成等效的連桿傳動(dòng)等形式；4）可使用校準(zhǔn)過(guò)的配重塊、彈簧、驅(qū)動(dòng)器或其他裝置來(lái)為風(fēng)閥葉片提供等效的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；5）若新增加的風(fēng)閥在已通過(guò)密封等級(jí)認(rèn)證的風(fēng)閥尺寸規(guī)格范圍內(nèi)，只要設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)AMCA 511中關(guān)于空氣動(dòng)力學(xué)相似的定義，均可視作已認(rèn)證。