空調焓差實驗室和熱平衡實驗室異同辨析

何曙 夏玉娟

（1、上海市質量監督檢驗技術研究院；2、中國標準化研究院）

1 前言

中國是世界家用空調器的生產大國，也是銷售大國，其近10年的銷售量及今后3年的預測銷售量如圖1所示。巨大的市場推動我國家用空調器從生產、銷售到監管各環節都建立了良好的機制和體制，尤其是企業實驗室和第三方檢測實驗室建設，更是為確保家用空調器的質量創造了良好的條件。

對于一臺合格的空調產品，不僅其電氣安全要符合我國強制CCC相關標準規定要求，其能效指標也應當滿足我國已發布實施的相關能效標準、標識等的規定要求。而對于空調器能效值的檢測，關鍵是空調制冷量或熱泵制熱量的測定，標準規定的試驗方法有空氣焓值法和房間型量熱計法，其中空氣焓值法有房間式、風洞式、閉路式和量熱計式四種；房間型量熱計則有標定型和平衡環境型兩種。而較為普遍采用的是房間式室內空氣焓值法（簡稱“空氣焓差法”）和平衡環境型量熱計法（簡稱“熱平衡法”）。考慮到試驗成本、實驗室建造費用、試驗操作的便捷性以及試驗周期等，空氣焓差法的應用更為廣泛。

2 試驗原理差異分析

空調熱平衡實驗室采用的房間型量熱計原理，即在量熱計的室內側和室外側測定空調器的制冷量或熱泵制熱量。空調器室內側的制冷量，是通過測定用于平衡制冷量和除濕量所輸入量熱計室內側的熱量和水量來確定；室外側提供測定空調器能力的驗證試驗，其室外側制冷量，是通過用于平衡空調器冷凝器側排除的熱量和凝結水量而從量熱計室外側去除的熱量和水量來確定。其試驗原理圖如圖2所示。

空調熱平衡實驗室的主要特點是在室內側和室外側隔室的外面分別設溫度可控的套間，使套間內的干球溫度分別等于室內側和室外側的干球溫度，且要求其隔室圍護結構應有良好的保溫性能，，在11℃溫差下的漏熱量（包括輻射熱量）不大于試驗裝置容量的10%或300W，兩者取大值。其試驗結果以按室內側測得的空調器制冷量（或制熱量）與按室外側測得的空調器制冷量（或制熱量）之間的偏差不大于5%時，試驗為有效。

空氣焓差法則是通過設計合適的裝置，測試空調器送風口的風量、風溫以及回風溫度，風量和送、回風溫度對應的焓值之差的乘積即可得到空調器的制冷量或熱泵制熱量。其試驗原理如圖3所示。

圖1 中國家用空調器歷年銷售量及預測

3 實驗室差異分析

從兩者的試驗原理可以看出，熱平衡實驗室同時考慮了顯熱和潛熱變化，同時通過自身內外側熱量平衡來確定檢測數據的有效性，而焓差實驗室就沒有自身的對比和平衡，只是以制冷量曲線平穩后作為有效數據的判據，因而熱平衡實驗室精度高，其同時對室內外側制冷量的測量以及對顯熱、潛熱的測量，都導致了熱平衡實驗室造價高于焓差實驗室。

另外，熱平衡實驗室在試驗判穩條件為每隔10min測得的制冷量（穩態制熱量）與30min平均值比較，偏差不超過2%。當試驗工況達到穩定1h后進行測試，每5min讀取數值一次，連續7次，直到各讀數允差達到標準規定規定要求，由此也導致了熱平衡試驗法的試驗周期長于焓差法。兩者的其它差異如表1所示。

表1 空氣焓差法和熱平衡法差異分析

4 應用差異分析

空氣焓差法實驗室投入少、檢測周期短，但其測試精度不高，因此適用于流水線生產檢測和第三方常規驗證檢測。熱平衡法則實驗室投入大、且檢測周期長，但其測試精度高，因此多用于在對測試精度要求高，尤其是在比對試驗時標定樣機或在仲裁檢測時使用。如GB/T7725-2004《房間空氣調節器》第6.4.1條明確規定：“空調器的制冷量和熱泵制熱量試驗可用房間型量熱計方法或空氣焓值法進行，當兩種試驗結果有爭議時，應以房間型量熱計測試數據為準”。由國家商務部出版的《出口商品技術指南 空調器》[10]中明確規定：“當兩種試驗結果有爭議時，應以房間量熱計測試數據為準”。可見，作為仲裁判定，房間量熱計法的測試結果比焓差法的測試結果可靠性更高。又如，美國、澳大利亞和印度等國家也明確規定，對于空調性能檢測和仲裁，只認可熱平衡法的測試結果，而焓差法則只作為一種用于生產線檢測、研發和檢驗的輔助測試手段。

故而，在生產領域，各生產企業為確保家用空調器的產品質量，并加快產品出廠檢查的速度，多采用空調焓差實驗室。

同時，為確保檢測數據的可靠性和一致性，無論是第三方檢測機構還是生產企業實驗室，為確保本單位檢測數據的有效性，都會配備1個熱平衡實驗室，以便及時針對焓差室測試偏差較大的樣機進行復測，確保檢測結果的準確性。而焓差實驗室成本相對較低，檢測機構或企業多數以焓差實驗室為主，而企業對于焓差實驗室的配置數量也是與其年產量密切相關的，以確保出廠抽樣檢測數量。

5 結論與討論

在空調器能效檢測方面，焓差法相比熱平衡法除了測試精度上略有不足之外，在檢測范圍、檢測速度、設備投入等方面有著巨大的優勢，目前焓差法已經成為空調器性能檢測的最主要手段。但由于檢測設備、檢測方法、人員、樣品狀態等各方面客觀存在的誤差，使得各實驗室焓差試驗所得數據的一致性較差。同時，由于缺少有效的分析和糾正方法，即便通過實驗室間比對試驗確定了數據差異的存在，也很難對數據差異的產生原因進行分析，并通過糾正措施來提高各實驗室間檢測數據的一致性。