一種新型風室綜合試驗臺設計與研究

王鳳陽 喻攀 胡志祥

摘要：本文研究一種新型風室綜合試驗臺，能分別測試汽車空調風道泄漏量和汽車散熱器散熱量。分析泄漏量測試原理，利用流量法測試空調風管泄漏量，參考并結合企業實際測試需求進一步設計試驗臺結構。通過加裝相關傳感器以及使通風機方向反向等設計，使設備能同時滿足汽車散熱器散熱量的測試。給出了測試時具體的操作方法及重要采集數據的處理。

Abstract： This paper studies a new type of comprehensive test chamber for wind chamber， which can test the leakage of automobile air conditioning duct and the heat dissipation of automobile radiator. This paper analyzes the principle of leakage test， uses the flow method to test the leakage of air conditioning ducts， and further designs the structure of the test bench with reference to the actual test needs of the enterprise. By installing related sensors and reversing the direction of the ventilator， the device can simultaneously meet the test of the heat dissipation of the car radiator. The specific operation method and the processing of important data collected during the test are given.

關鍵詞：空調風道;泄漏量;汽車散熱器;散熱量

Key words： air conditioning duct;leakage;car radiator;heat dissipation

0? 引言

車內溫度是對汽車舒適性最主觀的感受，汽車內溫度的調節能力將作為重要參數影響舒適性?？照{殼體風道的設計和裝配質量是HVAC（供熱通風與空氣調節）性能的重要參數之一，如空調本身裝配質量不均導致風量不當，使艙內溫度難以控制，導致空調負荷加重，汽車燃油經濟性變差。由于空調系統的風量分配效果與泄露量大小有關，我們通常把泄漏量作為對內飾件密封性評價的一個主要指標，空調殼體出風口泄漏量的大小將直接影響空調調溫效果。

目前沒有國標或行標對空調風道泄漏量給出明確方法進行測試。傳統的風管密封性檢測是采用浸水或浸油目視氣泡法，這類方法不僅測量精度低且結果無法量化，同時還會給樣件帶來雜質浸入、潮濕生銹等不良影響[1][2]。為此本文將設計一種風室綜合試驗臺，對空調風道泄漏量進行測試，同時提高設計，使設備能同時進行汽車散熱器散熱量的測試。

1? 泄漏量測試原理

泄漏量測試類似的測試原理及方法可以參考建筑行業國標GB 50243-2002《通風與空調工程施工質量驗收規范》[3]?！兑幏丁穼νL空調系統漏風量的測試要求及測試方法提出了規定，采用穩流器差壓法測試風管，選用標準孔板（風管式）和噴嘴（風室式）這兩種形式進行測試。在測量時把被測樣件的一端與穩流器之后的管路連接，其余部分均保持密封，通過離心風機鼓風同時保持風管內部的靜壓穩定，測量出穩流器前后的靜壓差值大小，公式（1）即為某一工作壓力下測試風管的泄漏量[4]。

式中：Q——漏風量（m3/h）;

ε——空氣流束膨脹系數;

ɑ——孔板的流量系數;

An——孔板開口面積;

ρ——空氣密度;

ΔP——孔板壓差。

風管泄漏量測試裝置由離心風機、節流器、帶整流柵且有前后直管段的角接取壓孔板測試段、微壓計、連接風管機被測風管組成。如圖1所示[5]。

由于測試對象有很大區別——建筑風道和汽車空調風道在尺寸、材料、連接方式等屬性上完全不同，若要引用此方法對汽車空調風道的空氣泄漏量進行測試，需要對方法進行改善。

實際中，企業送樣測試汽車空調風道既可能會是獨立的空調風道，也可能是帶出風口格柵的完整的儀表板。因此就需要采取風室法讓整個儀表板在風室內，滿足對風道整體泄漏量、獨立支風管泄漏量、組合風管泄漏量以及出風口風門密封性等多種對象的測量能力。測量原理為：通過變頻器控制進風量，保證汽車空調殼體風道內部與大氣之間保持一個相對穩定的壓力差。在該壓差作用下造成的汽車空調殼體風道漏風口泄露量大小等于上游風機送來的空氣流量大小。所以，上游流量傳感器所測量的空氣流量即為汽車空調風道在上述壓差情況下所產生的空氣泄漏量[6]。泄漏量測試原理見圖2。

2? 散熱量測試原理

散熱器散熱量通常根據標準QCT 907-2013《汽車散熱器散熱性能試驗方法》中的方法測試。試驗設備見圖3。

裝置分為氣側回路和液測回路。氣側回路類似于C型標準風道，是通過風機抽風，使空氣通過散熱器后，穿過混流器和噴嘴，通過流量計和靜壓取壓裝置來測量空氣流速和噴嘴前后氣壓。液側回路原理是由水泵泵水，使水經過加熱器后流過散熱器，通過流量計和溫度傳感器來測量一定時間內水的流量和水經過散熱器前后的溫度。應使液側循環回路的加熱裝置功率大于散熱器的散熱功率，使溫度保證持續恒定。

3? 聯合設計

散熱量的液側回路作用于散熱器上，發生在測試設備外;氣側回路則相反，通過類似標準風道的原理測試氣動參數。氣側回路的設計和風管泄漏量測試原理十分類似。因此，可以將風管泄漏量和散熱量進行聯合設計，使該試驗臺同時具備測試風管泄漏量和散熱器散熱量的能力。

設計設備結構如圖4所示，測試泄漏量時，1為開口，消除前后靜壓差。2為儀表板/風管放置區。3為隔板，將空間4隔出來成為穩壓室。5為氣體流量計，6為鼓風機;

測量散熱量時，將散熱器放在1口處密封安裝。3為空氣格柵，2、4安裝靜壓壓力計，5為氣體流量計，6為抽風機。

可見在測試時，僅僅需要把3位置從隔板替換為格柵，鼓風機轉換為抽風機就可以完成設備測試能力的轉換。

4? 測試方法

汽車空調風道泄漏量測試和汽車散熱器散熱量測試，在設備結構上存在一定共同點，比如都有風機、風室等。在測量器具上將多孔噴嘴裝置替換為進氣格柵，以保證雙向使用的便利性。通過系統調配不同的傳感器可以將兩套測試系統集成統一在同一套裝置中。設計及試驗方法如下。

4.1 測量泄漏量時：將風機設置為向內鼓風的方式，根據受檢測系統不同，所需的密封方式也不同。

測風管整體泄漏量需將空調四個出風口密封，風管進風口與試驗臺出風口緊密連接;測單根支路風管泄漏量，需將該支路出風口密封，且將其余三個支路的進風口密封;測出風口密封性需將該出風口風門關閉，其余出風口密封。

完成準備工作后，調整空調風管角度、進風風壓、風量等參數，使之達到試驗規定的目標值。待風管進風壓力、風量等參數穩定后，每隔相同時間壓力平衡誤差小于5%時，記錄相關原始試驗數據。

4.2 測量散熱量時：將風機改為向外抽風的方式，將散熱器固定在開口尺寸與散熱器尺寸相同的安裝板（工裝）上，將安裝板的開口與散熱器之間密封，再安裝在試驗臺風室的入口處。將汽車散熱器進、出水口分別與綜合試驗臺出、進水口相連接。

控制汽車散熱器進風的濕度、風量，散熱器進口水溫、水流量等參數，使之達到試驗條件要求值。待散熱器各參數穩定，當每隔相同時間的熱平衡誤差小于5%時，記錄相關原始試驗數據。原始記錄應包含環境溫度、濕度和大氣壓力。

5? 試驗結果處理

5.1 泄漏量相關參數

整體風管泄漏量應為各支路風管泄漏量測試值之和即（僅有四個支路）。而風門泄漏量讀數包含了管路的泄漏量，所以應當測試同條件下風管泄漏量qa，再從測量值qt中減去。各出風口風門泄漏量。

整體泄漏量。

5.2 散熱量相關參數

壓力平衡和熱平衡誤差在5%范圍內的試驗數據有效，公式中的符號和術語見表1。

6? 總結

密封性是空調風管一個十分重要的特性，既保證了車內的舒適性，又節省了能源。本文首先給出了汽車空調風道泄漏量的測試方法及原理。通過對汽車散熱器散熱量測試的方法分析，結合兩種測試設備的共同點，聯合兩種方法對試驗臺進行設計。給出了兩種能力的測試步驟與測量參數。表明了該風室綜合試驗臺同時具備測試汽車空調風道泄漏量和汽車散熱器散熱量的能力。

參考文獻：

[1]田韶鵬，楊莉玲，徐達偉，等.HVAC風道空氣泄漏檢測方法研究[J].汽車技術，2009（5）：50-52.

[2]Bennett L， Dixon C W S， Watkins S. SAE Technical Paper Series[SAE International SAE 2002 World Congress & Exhibition， （MAR. 04， 2002）] SAE Technical Paper Series-Modelling and Testing of Air Flow in a HVAC Module[J]. 2002， 1.

[3]GB50243-2002，通風與空調工程施工質量驗收規范[S].中華人民共和國行業標準.

[4]李文科.工程流體力學[M].2007.

[5]王民碩，薛群，強克炎，等.簡易潔凈空調風管漏風量測試計算方法[J].安裝，2002（5）.

[6]王芳，陳兒同，賀運紅，等.通風與空調工程漏風量測試裝置的改進[J].上海理工大學學報，2001，23（2）：153-156.