空氣焓值法試驗裝置能效測試方法研究

曹瑞林 王華佳 李偉 彭強

（1.中國家用電器研究院，北京 100053；2.中國輕工業聯合會，北京 100833）

隨著我國空調行業的不斷發展和新產品的不斷推廣應用，以及空調產品的性能評價技術和測試評價技術的不斷完善與發展，研究空氣焓值法試驗裝置能效測量方法具有重要意義。該研究可以為我國空調產品試驗裝置能源利用狀況的科學分析提供方法，科學地反映試驗裝置的裝備水平和用能水平，使節能主管部門更深層次地部署、協調、服務、監督節能工作，為用能單位提供制冷試驗裝置節能潛力和措施，為用能單位改進能源管理和開展試驗裝置節能技術改造提供科學依據。以達到逐步縮小我國能源利用率與國際先進水平的差距，降低試驗裝置能耗，保護環境，確保行業可持續發展。

前人對空調焓差試驗室能效測試方法進行了一系列研究。張偉等[1]對空調焓差的計算方法進行了詳細分析，提出了基于焓差法的空調能效測試方法。王濤等[2]對不同類型空調系統的能效測試方法進行了比較，強調了試驗室測試的重要性。李明等[3]對空調焓差試驗室的構建和運行進行了研究，為試驗室能效測試提供了基礎保障。然而，前人的研究尚未對空調焓差試驗室的測試方法和數據處理進行深入探討，因此本文將對此進行深入研究，以期進一步完善空調焓差試驗室能效測試方法。

1 空氣焓值法試驗裝置測量原理

空氣焓值法試驗裝置是一種測量空調器制冷量和能源效率的裝置，其測量原理是基于空氣焓值法的概念?？諝忪手捣ㄊ峭ㄟ^測量空氣的焓值來計算空氣的濕度，在空調器的制冷過程中，制冷劑在蒸發器中吸收空氣中的熱量使其冷卻，同時空氣中的水蒸氣也會凝結成水滴或冰晶釋放出熱量，空氣的焓值會發生變化?？諝忪手捣ㄔ囼炑b置通過測量空調器出風和回風時的空氣參數，包括干球溫度、濕球溫度、噴嘴前后壓差、大氣壓力以及電參數等，計算出空氣的焓值變化，從而得到空調器的制冷量和能源效率。具體來說，該試驗裝置通過空氣處理機組控制空調器的運行工況，待試驗工況穩定后，測量出風和回風的參數，計算出空氣的焓值差，然后用風量與焓差乘積的方式確定空調器的制冷量。同時，還可以根據制冷量和能源效率的定義，計算出空調器的能源效率。這種測量方法可以快速、準確地測量空調器的制冷量和能源效率，適用于各種類型的空調器，包括窗式、分體式、中央空調等。同時，該裝置具有設備簡單、操作方便、測量范圍寬、測試時間短等優點，因此在空調行業中得到了廣泛應用。

2 研究方法

本研究采用試驗測試的方法，對空氣焓值法試驗裝置的制冷能效比、制熱能效比進行詳細研究。試驗裝置包括空氣處理裝置、測量儀器和被測空調系統?？諝馓幚硌b置包括空氣過濾器、制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器、加熱裝置、加濕裝置和風量調節器，用于調節和處理空氣溫濕度。測量儀器包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、電參數測量儀和控制顯示儀表，用于測量空氣的狀態參數和被測樣機的電參數。被測空調系統則是在試驗室中模擬真實空調系統的一種裝置，包括制冷劑管道、換熱器、風機等。

制冷能效比是指空調器或空氣熱交換器在額定工況和規定條件下進行制冷運行時，單位時間內試驗裝置維持恒定溫濕度工況所消耗的能量與標準空調機制冷量的比值。

設備運行總耗電量應包括運行測試需要開啟的所有設備及被試機本身的耗電量，包括控制柜、動力柜、內外空氣處理機、工況機組、風量測量裝置、取樣風機、照明、被試機穩壓電源及相應的冷卻水系統等。如果采用中央冷卻水系統，則公共冷卻塔及水泵耗電量可不計入。

2.1 試驗方法

2.1.1 額定制冷工況能效比試驗

試驗負載空調器按空氣焓值法標稱測試能力上限的60%選取相應的空調器。初始工況為GB/T 7725-2022《房間空氣調節器》[4]規定的額定高溫制熱工況，試驗裝置從初始工況空載運行至GB/T 7725-2022 規定的額定制冷工況（T1），當所有工況滿足GB/T 7725-2022 規定的允許誤差時，開啟試驗負載空調器。試驗過程通常由預調節階段、平衡階段和數據采集階段三個階段組成。在預調節階段，試驗裝置會根據設定的工況，對干濕球溫度進行調節，干濕球溫度會影響空氣的焓值，因此需要進行調節以消除這些影響；在平衡階段，試驗裝置將負載空調器進出風干濕球溫度與參考空氣干濕球溫度進行比較，以確定負載空調器進出風空氣的焓值。這個階段需要確保負載空調器進出風溫度、濕度、壓力與參考空氣的溫度、濕度和壓力相等，以便進行準確的比較；在數據采集階段，試驗裝置將記錄負載空調器的各項參數，如溫度、濕度、壓力、體積流量和電參數等，這些數據將被用于計算負載空調器的制冷量和耗電量等參數。記錄從開始試驗到工況穩定運行3 h 整個過程的試驗裝置總的耗電量，并按運行時間計算出試驗過程的平均耗電量，并同時記錄負載空調器穩定運行后的額定制冷量。整個試驗過程需要仔細操作和記錄數據，以確保結果的準確性和可靠性。

2.1.2 額定制熱工況能效比試驗

試驗負載空調器按空氣焓值法標稱測試能力上限的60%選取相應的空調器。初始工況為GB/T 7725-2022《房間空氣調節器》規定的額定制冷工況（T1），試驗裝置從初始工況空載運行至GB/T 7725-2022 規定的額定高溫制熱工況，當所有工況滿足GB/T 7725-2022 規定的允許誤差時，開啟試驗負載空調器，試驗過程按2.1.1 進行測試，負載空調器不應除霜。記錄從開始試驗到工況穩定運行3 h 整個過程的試驗裝置總的耗電量，并按運行時間計算出試驗過程的平均耗電量，并同時記錄負載空調器穩定運行后的額定制熱量。

2.2 數據處理

2.2.1 額定制冷工況能效比的計算

額定制冷工況能效比采用試驗裝置從額定高溫制熱工況調整到額定制冷T1 工況累計運行3 h 的平均耗電量與負載空調器制冷量的比值作為計算參數，用C1表示，按式（1）計算：

式中：C1-額定制冷工況能效比，單位為W/W；E1-試驗裝置從額定制熱工況調整到額定制冷工況累計運行3 h 的平均耗電量，單位為W；Q1-負載空調器制冷量，單位為W。

2.2.2 額定制熱工況能效比的計算

額定制熱工況能效采用試驗裝置從額定制冷T1 工況調整到額定高溫制熱工況累計運行3 h 的平均耗電量與負載空調器制熱量的比值作為計算參數，用C2表示，按式（2）計算：

式中：C2-額定制熱工況能效比，單位為W/W；E2-試驗裝置從額定制冷工況調整到額定制熱工況累計運行3 h 的平均耗電量，單位為W；Q2-負載空調器制熱量，單位為W。

在試驗過程中，需要注意控制室內外空氣的狀態參數，以避免其對測試結果的影響。同時，需要考慮測試過程中的不確定因素，如測量儀器的誤差、環境溫度和濕度的波動等。

3 試驗結果與分析

通過試驗測試，可以得到不同類型空氣焓值法試驗裝置的能效測試結果，該方法已在空調器生產企業和第三方檢測機構進行反復試驗并得到了驗證。試驗結果表明，采用本文提出的測試方法可得到較為準確的能效值。同時，空氣狀態對測試結果具有較大影響，需要嚴格控制空氣的狀態參數。此外，測量儀器的誤差也對測試結果產生一定影響，需要選擇高精度和高穩定性的測量儀器。

4 結論

本文研究了空氣焓值法試驗裝置的能效測試方法，提出了一種可靠的能效測試方法。試驗結果表明，該方案具有較高的精度和可靠性，可廣泛應用于不同類型的空氣焓值法試驗裝置。然而，試驗過程中仍存在一些不確定因素，如環境溫度和濕度的波動等，對測試結果產生影響。因此，后續研究可以進一步探討如何減小這些不確定因素的影響，以提高測試結果的準確性。同時，對于不同類型和不同規格的空氣焓值法試驗裝置，可能需要調整試驗設備和測試方法。因此，后續研究可以針對特定試驗設備進行深入探討，以實現更精確的能效測試。