空調(diào)器制冷量不確定度評(píng)定

邵偉恒，邵 鄂（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

空調(diào)器制冷量不確定度評(píng)定

邵偉恒，邵 鄂
（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

空調(diào)器制冷量測(cè)試的結(jié)果受到很多因素的影響，其結(jié)果很大程度上影響整機(jī)的能效等級(jí)評(píng)定。首先介紹了最新版空氣焓差法測(cè)量制冷量的數(shù)學(xué)模型；其次，對(duì)額定制冷量為2.7 kW的房間型空氣調(diào)節(jié)器的制冷量測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定；最后，討論了影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不確定度的主要因素。分析給出的測(cè)試數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：在空調(diào)器制冷量測(cè)試中，進(jìn)出口濕球溫度對(duì)制冷量測(cè)量影響最大，其次為A類不確定度，噴嘴前壓差、大氣壓力及噴嘴直徑，其余參數(shù)對(duì)制冷量的影響可以忽略。

焓差法；空調(diào)器；制冷量；不確定度

前言

空調(diào)器制冷量測(cè)試目前主要有空氣焓差法和房間量熱計(jì)法，房間量熱計(jì)法往往能夠提供更加準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)。而在實(shí)際使用過程中，生產(chǎn)廠家為了兼顧測(cè)試空氣調(diào)節(jié)機(jī)組的類型、出風(fēng)型式、測(cè)試過程的要求等，通常選擇空氣焓差法作為試驗(yàn)方法。為了提高制冷量測(cè)試的準(zhǔn)確度和可靠性，測(cè)量不確定度評(píng)定與表示方法的統(tǒng)一已成為科技交流和國(guó)際貿(mào)易的迫切要求。目前，ISO 17025中對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度有明確的要求：校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室出具的每份證書或報(bào)告都應(yīng)包括有關(guān)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定的說明[1,2]。

本文首先介紹了空氣焓差法測(cè)量原理；其次，以額定制冷量為2.7 kW房間型空調(diào)器測(cè)試為例進(jìn)行了不確定度評(píng)定，并給出了評(píng)定方法和計(jì)算過程；最后，著重闡述了不確定度的影響因素。

1　空氣焓差法原理

GB/T 7725 報(bào)批稿中，對(duì)焓差法的出風(fēng)測(cè)量裝置進(jìn)行了改進(jìn)，從原來的噴嘴與出風(fēng)參數(shù)一體測(cè)量，變成了出風(fēng)參數(shù)測(cè)量加風(fēng)量測(cè)量裝置兩部分，新版空氣焓差法測(cè)量原理如圖1所示。

圖1中一共包含9個(gè)測(cè)量量，每個(gè)測(cè)量量都是直接測(cè)量量，其中進(jìn)出風(fēng)采集器的風(fēng)速要求為大于5 m/s，靜壓控制箱的出風(fēng)壓力應(yīng)通過排風(fēng)機(jī)控制在大氣壓力，風(fēng)速測(cè)量裝置噴嘴處的風(fēng)速應(yīng)該在15 ~35 m/s之間[3]。進(jìn)風(fēng)干球t1和濕球tw1單位為℃；出風(fēng)壓力Ps單位為kPa；出風(fēng)干球t2和濕球tw2單位為℃；噴嘴前壓差P3單位為Pa，表示噴嘴進(jìn)口處絕對(duì)壓力與大氣壓力之差；噴嘴前溫度t3為噴嘴喉部干球溫度單位為℃；噴嘴前后壓差P△單位為Pa；D1，D2表示噴嘴直徑單位為mm?？照{(diào)器制冷量與這9個(gè)直接測(cè)量量的關(guān)系十分復(fù)雜。

2　焓差室制冷量不確定度評(píng)定

本文針對(duì)2.7 kW空調(diào)器的測(cè)試結(jié)果，給出了評(píng)定焓差室制冷量不確定度的方法，表1給出了測(cè)試中的9個(gè)測(cè)試變量，該變量與圖1中標(biāo)識(shí)的變量相對(duì)應(yīng)，為標(biāo)準(zhǔn)中要求的七組采集數(shù)據(jù)的平均值。該9組數(shù)據(jù)將直接影響制冷量的B類不確定度。

根據(jù)空氣焓差法原理，給出制冷量與9組直接測(cè)量量的函數(shù)關(guān)系式如下：

其中，D1=80 mm，D2=0 mm。

根據(jù)不確定度合成原理，得到合成不確定度表達(dá)式：

表1　制冷量為2.7 kW空調(diào)器的測(cè)試數(shù)據(jù)表

其中，c表示各變量的靈敏系數(shù)，u表示不確定度。下標(biāo)A表示A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，其他表示B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。公式（3）~（15）給出了B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度中各靈敏系數(shù)計(jì)算公式：c

其中，qmi表示各個(gè)噴嘴風(fēng)量的和，單位m3/h；ha1表示進(jìn)風(fēng)焓值kJ/kg；v’n表示出風(fēng)濕空氣比容，單位m3/kg；wn2表示出風(fēng)絕對(duì)濕度，單位kg/kg(干)。

由公式（3）和公式（4）可以看出進(jìn)風(fēng)干濕球是通過影響進(jìn)風(fēng)焓值來影響制冷量的不確定度的，在焓值計(jì)算公式中，濕球的影響是通過絕對(duì)濕度表現(xiàn)出來的，它們的計(jì)算系數(shù)也決定了靈敏系數(shù)的大小。

公式（5）~（10）給出了出風(fēng)干濕球的靈敏系數(shù)計(jì)算公式。

其中a1，b1由下式確定。

圖1　風(fēng)洞式空氣焓差法測(cè)量原理

公式（11）~（16）分別給出了，風(fēng)洞噴嘴前溫度，大氣壓力，噴嘴前壓力，噴嘴前后壓差及噴嘴直徑的靈敏系數(shù)計(jì)算公式。

圖1給出了額定制冷量為2.7 kW的房間型空氣調(diào)節(jié)器的靈敏系數(shù)計(jì)算結(jié)果。計(jì)算結(jié)果整理如表2所示。

表2　空調(diào)器制冷量各變量靈敏系數(shù)表

圖2　額定制冷量為2.7 kW空調(diào)器計(jì)算結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果中可以看出，進(jìn)風(fēng)濕球和出風(fēng)濕球的靈敏系數(shù)相當(dāng)，相對(duì)較大，符號(hào)相反。其余參數(shù)影響相對(duì)較小，需看計(jì)量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定對(duì)制冷量的影響。圖2給出了焓差室制冷量不確定度評(píng)定結(jié)果。其中A類不確定度是0次獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)通過貝塞爾公式[5]計(jì)算得出。圖2中制冷量不確定度的計(jì)算結(jié)果可以看出，進(jìn)出風(fēng)濕球?qū)Y(jié)果的影響很大，已經(jīng)超出了A類不確定度的影響，達(dá)到20 W以上，且兩者對(duì)結(jié)果的影響已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他參數(shù)的影響。噴嘴前后壓差和出風(fēng)壓力的影響相當(dāng)均小于5 W。其余的參數(shù)如進(jìn)風(fēng)干球、出風(fēng)干球、噴嘴前溫度及噴嘴前壓差影響均小于0.5 W，但為了更精確的測(cè)量空調(diào)器的制冷量，新版JJF 1261.4-2014和GB/T 17758-2010已經(jīng)采用圖1所示的測(cè)量結(jié)構(gòu)，將這些因素考慮在內(nèi)[6]。最后噴嘴直徑的影響為1.35 W。

圖3　焓差室制冷量不確定度評(píng)定結(jié)果

結(jié)合圖2計(jì)算的影響因素，公式（17）給出了相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算結(jié)果：

取包含因子k=2，則額定制冷量測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

3　結(jié)論

本文通過對(duì)焓差室測(cè)量原理和不確定度的公式計(jì)算分析，編寫了焓差室制冷量測(cè)試計(jì)算軟件。分析了焓差室制冷量評(píng)定方法，及影響焓差室制冷量測(cè)量的主要因素，得出如下結(jié)論：在空調(diào)器制冷量測(cè)試過程中，進(jìn)出口濕球溫度對(duì)制冷量測(cè)量影響最大，其次為A類不確定度，再次為噴嘴前壓差、大氣壓力及噴嘴直徑，其余參數(shù)對(duì)制冷量的影響可以忽略；因此在進(jìn)行空調(diào)器制冷量測(cè)試時(shí)，盡量保證濕球紗布滿足標(biāo)準(zhǔn)中的要求，及時(shí)更換過期紗布，以提高測(cè)量精度，減小測(cè)試偏差。

［1］ 戴世龍， 王敏， 齊淑芳， 等. 房間空調(diào)器空氣焓值法測(cè)量不確定度簡(jiǎn)化計(jì)算研究［J］. 制冷學(xué)報(bào)， 2010， 31（6）： 51-55+62.

［2］ 郁夏夏， 路陽， 張維加， 等. 空氣焓差法測(cè)量制冷量不確定度的理論與實(shí)驗(yàn)分析［J］. 制冷技術(shù)， 2013， 33（4）： 15-18.

［3］ GB/T 7725-2004 房間空氣調(diào)節(jié)器［S］.

［4］ 齊淑芳， 李芳， 彭飛， 等. 房間空調(diào)器空氣焓值法的測(cè)量不確定度計(jì)算［J］. 制冷技術(shù)， 2014， 34（5）： 54-57.

［5］ JJF 1261.4-2014 房間空氣調(diào)節(jié)器能源效率標(biāo)識(shí)計(jì)量檢測(cè)規(guī)則［S］. ［6］ GB/T 17758-2010 單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)［S］.

Uncertainty Evaluation for Cooling Capacity of Air-conditioner

SHAO Wei-heng， SHAO E
（No.5 Research Institute of MIIT， Guangzhou 510610）

The cooling capacity test result of air-conditioner is affected by many factors， and the result has great influence on the energy efficiency rating. Firstly， we introduce the mathematical model of latest air enthalpy difference method for measuring cooling capacity； secondly， the evaluation of uncertainty of the room air-conditioner whose cooling capacity is 2.7 kW was carried out； at last，the main factors that affect the uncertainty of the experimental data are summarized. Analysis of test data in this paper draws the following conclusions： in the testing process of air-conditioner cooling capacity， inlet and outlet wet bulb temperature has the greatest impact on cooling capacity， followed by type A uncertainty， the nozzle pressure difference， atmospheric pressure and nozzle diameter， and the remaining parameters influence on cooling capacity can be ignored.

enthalpy difference method； air-conditioner； cooling capacity； uncertainty

TB65

A

1004-7204（2016）04-0038-04

邵偉恒（1989-），男，碩士，河北圍場(chǎng)縣人，助理工程師，從事電子電器產(chǎn)品可靠性及自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)的研究。