空調(diào)器啟動和出風(fēng)溫度變化評價方法研究

席戰(zhàn)利　亓新　陳蒙

1.廣東美的制冷設(shè)備有限公司　廣東佛山　528000　2.中國家用電器研究院　北京　100176

1　引言

空調(diào)器是為人類提供舒適環(huán)境的設(shè)備，目前房間空氣調(diào)節(jié)器從使用范圍、規(guī)模和使用頻度上都深深地影響著人們的日常生活與工作，人們對空調(diào)器使用過程的舒適性要求越來越高。市場調(diào)研結(jié)果分析，“制冷不夠快”、“制熱不夠快”是用戶使用空調(diào)的主要痛點之一。為了迎合市場需求，很多企業(yè)也都研制了快速制冷、快速制熱的產(chǎn)品，并宣稱其空調(diào)器制冷、制熱速度快，然而，空調(diào)器的性能標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7725《房間空氣調(diào)節(jié)器》中僅規(guī)定了制冷量、制熱量、最大運行制冷、最小制冷運行、最大運行制熱、噪聲等性能指標(biāo)，對制冷速度快與慢沒有明確的評價方法及考核指標(biāo)。評價指標(biāo)不一致，相互之間沒有可比性，用戶在選購產(chǎn)品過程中無法獲得直觀的性能對比信息，所以，提出有效的評價標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展十分必要。

空調(diào)啟動時間、出風(fēng)溫度等都是影響制冷、制熱速度的直接因素，如何綜合考慮這些因素，客觀評價房間空氣調(diào)節(jié)器制冷和制熱速度的舒適性指標(biāo)是行業(yè)亟待解決的問題。

制冷量計算公式[1]如下：

φtci=qmi（ha1-ha2/V’n(1+Wn)（1）

式中：

φtci——室內(nèi)側(cè)測量的總制冷量（W）；

qmi——空調(diào)器室內(nèi)測點的風(fēng)量（m3/s）；

ha1——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)回風(fēng)空氣焓值，J/kg（干）；

ha2——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)送風(fēng)空氣焓值，J/kg（干）；

V’n——測點處濕空氣比容（m3/kg）；

Wn——測點處空氣濕度，kg/kg（干）。

由上式可以看出，出風(fēng)溫度快速下降會導(dǎo)致出口空調(diào)器室內(nèi)側(cè)送風(fēng)空氣焓值ha2下降，室內(nèi)側(cè)送回風(fēng)空氣焓差會增大，從而制冷量增大，所以采用空調(diào)器出風(fēng)溫度變化速度可以很好的評價空調(diào)器在啟動階段非穩(wěn)態(tài)時快速制冷和制熱的能力，壓縮機是空調(diào)系統(tǒng)的“心臟”，壓縮機啟動速度是制冷和制熱速度的決定性因素，所以評價壓縮機啟動速度也能很好的反映空調(diào)器快速制冷和制熱的性能。

2　試驗工況的確定

本文通過采集從2016年6月26日至2017年6月25日整一年全國不同氣候區(qū)域（夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、溫和地區(qū)、寒冷地區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)）共1034110臺空調(diào)的數(shù)據(jù)，分析12161682次制冷開機時的溫度數(shù)據(jù)得出：制冷季節(jié)開機時刻的室內(nèi)溫度主要集中在26℃～30℃；占比最大的是29℃；制冷季節(jié)開機時刻的室外溫度主要集中在27℃～33℃；占比最大的是31℃。所以選擇制冷室內(nèi)工況是29℃，濕球溫度采用相對濕度50%對應(yīng)的溫度；室外工況是31℃，濕球溫度采用相對濕度50%對應(yīng)的溫度，如表1所示。

圖1　實驗室示意圖

圖2　分體掛壁式空調(diào)器出風(fēng)溫度測溫點布置示意圖

圖3　采用貫流風(fēng)葉形式的分體落地式空調(diào)器出風(fēng)溫度測溫點布置示意圖

圖4　采用離心風(fēng)葉方形出風(fēng)口形式的分體落地式空調(diào)器出風(fēng)溫度測溫點布置示意圖

制熱季節(jié)開機時刻的室內(nèi)溫度主要集中在3℃～30℃；占比最大的是15℃；制熱季節(jié)開機時刻的室外溫度主要集中在-9℃～23℃；占比最大的是7℃。由于制熱季節(jié)大數(shù)據(jù)分析得到的室內(nèi)溫度和室外溫度與GB/T 7725-2004額定制熱工況相近，所以制熱工況采用GB/T 7725-2004額定制熱工況，如表2所示。

3　試驗方法

試驗可在如圖1所示的室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)工況可調(diào)的實驗室進行。

分體掛壁式空調(diào)器每個出風(fēng)口出風(fēng)溫度傳感器按照圖2中點①、②、③的位置進行布置，布點位置處于與出風(fēng)口相切的垂直面上。

采用貫流風(fēng)葉形式的分體落地式空調(diào)器每個出風(fēng)口出風(fēng)溫度傳感器按照圖3中點①、②、③的位置進行布置，布點位置處于與出風(fēng)口相切的垂直面上。

采用離心風(fēng)葉方形出風(fēng)口形式的分體落地式空調(diào)器每個出風(fēng)口出風(fēng)溫度傳感器按照圖4中點①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨的位置進行布置，布點位置處于與出風(fēng)口前邊框相切的垂直面上。

采用離心風(fēng)葉圓形出風(fēng)口形式的分體落地式空調(diào)器每個出風(fēng)口出風(fēng)溫度傳感器按照圖5中點①、②、③、④、⑤、⑥、⑦的位置進行布置，布點位置處于與出風(fēng)口前邊框相切的垂直面上，布點位置需要避免被水平/垂直導(dǎo)風(fēng)條和支撐件阻擋。

試驗工況穩(wěn)定至少10min后，按照制冷運轉(zhuǎn)條件或制熱運轉(zhuǎn)條件，用遙控器開機運行至少10min，然后用遙控器關(guān)機，斷開電源3min后再通電，靜置待機至少60min，再分別按制冷運轉(zhuǎn)條件或制熱運轉(zhuǎn)條件開始試驗。

壓縮機啟動時間的采集需用單獨接入檢測壓縮機啟動瞬間信號的設(shè)備和檢測遙控器啟動瞬間信號的設(shè)備，壓縮機啟動瞬間信號采集設(shè)備及遙控器啟動瞬間信號采集設(shè)備的響應(yīng)時間應(yīng)不大于1ms。

表1　試驗工況

表2　試驗工況

圖5　采用離心風(fēng)葉圓形出風(fēng)口形式的分體落地式空調(diào)器出風(fēng)溫度測溫點布置示意圖

圖6　某品牌空調(diào)壓縮機啟動頻率隨時間變化曲線

圖7　某品牌空調(diào)制冷出風(fēng)溫度隨時間變化曲線

圖8　某品牌空調(diào)制熱出風(fēng)溫度隨時間變化曲線

從遙控器開機瞬間開始采集壓縮機啟動信號，至少每隔1s采集一次，持續(xù)采集至少120s，記錄壓縮機啟動時間和制冷制熱出風(fēng)溫度值，計算規(guī)定時刻出風(fēng)溫度算數(shù)平均值。

4　技術(shù)要求

本文采用某公司35機進行壓縮機啟動和制冷制熱出風(fēng)溫度的測試，測試結(jié)果如圖6、圖7、圖8所示。該空調(diào)壓縮機實現(xiàn)4s啟動，6s頻率達到65Hz，20s制冷出風(fēng)溫度達到23℃，60s制熱出風(fēng)溫度達到40℃以上，符合空調(diào)器實際運行狀態(tài)和運行參數(shù)。

5　總結(jié)

本文根據(jù)用戶實際使用空調(diào)器的大數(shù)據(jù)分析，設(shè)定用戶使用空調(diào)最高頻的環(huán)境作為測試工況，通過測試壓縮機啟動時間和制冷制熱出風(fēng)溫度變化速度等影響舒適性的指標(biāo)來客觀評價空調(diào)器的快速制冷和制熱效果，該方法通過對房間空調(diào)器的制冷和制熱速度進行客觀評價，統(tǒng)一評價方法，規(guī)范市場秩序，提升用戶對空調(diào)產(chǎn)品對制冷制熱效果的滿意度，填補了行業(yè)空白，推進產(chǎn)品的迭代升級，引導(dǎo)行業(yè)進行技術(shù)革新，對提高人們的生活品質(zhì)具有重要意義。

[1] GB/T 7725-2004. 房間空氣調(diào)節(jié)器 [M]. 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2014.