空調器制冷量不確定度評定

邵偉恒，邵 鄂（工業和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

空調器制冷量不確定度評定

邵偉恒，邵 鄂
（工業和信息化部電子第五研究所，廣州 510610）

空調器制冷量測試的結果受到很多因素的影響，其結果很大程度上影響整機的能效等級評定。首先介紹了最新版空氣焓差法測量制冷量的數學模型；其次，對額定制冷量為2.7 kW的房間型空氣調節器的制冷量測試結果進行了不確定度評定；最后，討論了影響實驗數據不確定度的主要因素。分析給出的測試數據得出如下結論：在空調器制冷量測試中，進出口濕球溫度對制冷量測量影響最大，其次為A類不確定度，噴嘴前壓差、大氣壓力及噴嘴直徑，其余參數對制冷量的影響可以忽略。

焓差法；空調器；制冷量；不確定度

前言

空調器制冷量測試目前主要有空氣焓差法和房間量熱計法，房間量熱計法往往能夠提供更加準確的測試數據。而在實際使用過程中，生產廠家為了兼顧測試空氣調節機組的類型、出風型式、測試過程的要求等，通常選擇空氣焓差法作為試驗方法。為了提高制冷量測試的準確度和可靠性，測量不確定度評定與表示方法的統一已成為科技交流和國際貿易的迫切要求。目前，ISO 17025中對測量結果的不確定度有明確的要求：校準實驗室出具的每份證書或報告都應包括有關測量結果不確定度評定的說明[1,2]。

本文首先介紹了空氣焓差法測量原理；其次，以額定制冷量為2.7 kW房間型空調器測試為例進行了不確定度評定，并給出了評定方法和計算過程；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 報批稿中，對焓差法的出風測量裝置進行了改進，從原來的噴嘴與出風參數一體測量，變成了出風參數測量加風量測量裝置兩部分，新版空氣焓差法測量原理如圖1所示。

圖1中一共包含9個測量量，每個測量量都是直接測量量，其中進出風采集器的風速要求為大于5 m/s，靜壓控制箱的出風壓力應通過排風機控制在大氣壓力，風速測量裝置噴嘴處的風速應該在15 ~35 m/s之間[3]。進風干球t1和濕球tw1單位為℃；出風壓力Ps單位為kPa；出風干球t2和濕球tw2單位為℃；噴嘴前壓差P3單位為Pa，表示噴嘴進口處絕對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。空調器制冷量與這9個直接測量量的關系十分復雜。

2　焓差室制冷量不確定度評定

本文針對2.7 kW空調器的測試結果，給出了評定焓差室制冷量不確定度的方法，表1給出了測試中的9個測試變量，該變量與圖1中標識的變量相對應，為標準中要求的七組采集數據的平均值。該9組數據將直接影響制冷量的B類不確定度。

根據空氣焓差法原理，給出制冷量與9組直接測量量的函數關系式如下：

其中，D1=80 mm，D2=0 mm。

根據不確定度合成原理，得到合成不確定度表達式：

表1　制冷量為2.7 kW空調器的測試數據表

其中，c表示各變量的靈敏系數，u表示不確定度。下標A表示A類標準不確定度，其他表示B類標準不確定度。公式（3）~（15）給出了B類標準不確定度中各靈敏系數計算公式：c

其中，qmi表示各個噴嘴風量的和，單位m3/h；ha1表示進風焓值kJ/kg；v’n表示出風濕空氣比容，單位m3/kg；wn2表示出風絕對濕度，單位kg/kg(干)。

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

公式（5）~（10）給出了出風干濕球的靈敏系數計算公式。

其中a1，b1由下式確定。

圖1　風洞式空氣焓差法測量原理

公式（11）~（16）分別給出了，風洞噴嘴前溫度，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計算公式。

圖1給出了額定制冷量為2.7 kW的房間型空氣調節器的靈敏系數計算結果。計算結果整理如表2所示。

表2　空調器制冷量各變量靈敏系數表

圖2　額定制冷量為2.7 kW空調器計算結果

從計算結果中可以看出，進風濕球和出風濕球的靈敏系數相當，相對較大，符號相反。其余參數影響相對較小，需看計量校準數據來確定對制冷量的影響。圖2給出了焓差室制冷量不確定度評定結果。其中A類不確定度是0次獨立測量數據通過貝塞爾公式[5]計算得出。圖2中制冷量不確定度的計算結果可以看出，進出風濕球對結果的影響很大，已經超出了A類不確定度的影響，達到20 W以上，且兩者對結果的影響已經遠遠超出其他參數的影響。噴嘴前后壓差和出風壓力的影響相當均小于5 W。其余的參數如進風干球、出風干球、噴嘴前溫度及噴嘴前壓差影響均小于0.5 W，但為了更精確的測量空調器的制冷量，新版JJF 1261.4-2014和GB/T 17758-2010已經采用圖1所示的測量結構，將這些因素考慮在內[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定結果

結合圖2計算的影響因素，公式（17）給出了相對合成標準不確定度計算結果：

取包含因子k=2，則額定制冷量測量結果的擴展不確定度為：

3　結論

本文通過對焓差室測量原理和不確定度的公式計算分析，編寫了焓差室制冷量測試計算軟件。分析了焓差室制冷量評定方法，及影響焓差室制冷量測量的主要因素，得出如下結論：在空調器制冷量測試過程中，進出口濕球溫度對制冷量測量影響最大，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，其余參數對制冷量的影響可以忽略；因此在進行空調器制冷量測試時，盡量保證濕球紗布滿足標準中的要求，及時更換過期紗布，以提高測量精度，減小測試偏差。

［1］ 戴世龍， 王敏， 齊淑芳， 等. 房間空調器空氣焓值法測量不確定度簡化計算研究［J］. 制冷學報， 2010， 31（6）： 51-55+62.

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

［3］ GB/T 7725-2004 房間空氣調節器［S］.

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

［5］ JJF 1261.4-2014 房間空氣調節器能源效率標識計量檢測規則［S］. ［6］ GB/T 17758-2010 單元式空氣調節機［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，河北圍場縣人，助理工程師，從事電子電器產品可靠性及自動化檢測技術的研究。