摘要： 用空气焓值法测试空调设备热工性能是我国各种空调换热设备产品标准中普遍采用的方法之一，由于该种方法未对空气取样装置的风机容量提出限制指标，在对全国许多地方和企业使用空气焓差法实验装置对测量小容量空调设备试验进行标定时，出现空气侧与冷媒侧冷热量不平衡偏差较大的现象，本文分析了产生偏差原因，提出了建议采用的方法。

关键词： 空气焓值法 热工性能 空气取样 小容量空调设备
1、概述：
空气焓值法是测量空调设备空气侧换热能力的主要方法之一，该种方法的原理是用被试设备进出口空气侧的取样装置测量空气干、湿球温度参数，用空气流量测量装置测量被试设备的空气流量，两者的乘积确认空气侧换热能力，要提高被试设备测量准确度，准确测量出空气参数非常重要。

标准中，空气取样装置一般由图1所示的四部份组成：取样管，干、湿球温度测量段，取样风机，连接管道。

 

在国内已公布的各有关标准中，对流过干、湿球温度测量段的风速，湿球纱布的包法，取样的均匀性，测量段的保温等因数作出了强调，但都未考虑取样风机再热对取样准确性的影响。

本文就实际工作中，用空气焓值法测量小容量空调设备换热能力时，取样风机对取样后的空气再热而导致测量结果出现不准确的影响进行分析，以期引起有关测量装置设计、使用和标准编制人员的重视。

2、取样装置在空气焓值法中的应用
图2是空气焓值法空气取样装置的一种典型布置。

 

1被试设备；2、3—空气进、出口取样装置；4—空气流量测量装置；5—辅助风机；6—风量调节阀门。

 

在进行测量时，一般是通过调整辅助风机(5)与连动风阀(6)，使通过流量测量段(4)的空气流量与被试设备要求的风量相同，利用取样装置测量被试设备进出口空气参数，由式(1)、(2)求得设备制冷、制热量

Q L = G×(i2—i3)…………………………(1)

Q R = G×CP(t2—t3)………………………(2)

在上述测量过程中，a—a，b—b两断面间的空气，流量存在如图3所示的关系，G是流经a—a，b—b断面的被试设备空气流量，G′是取样风机造成的循环风量，由于被试设备出口侧取样装置设置在a—a，b—b断面内，因此，取样风机产生的再热量对出口空气参数的影响就必须考虑。

若G＞G′，再热空气被辅助风机带走，a—a，b—b区域不受取样风机再热量影响

若G≤G′，流量为(G′—G) 的再热空气在a—a，b—b区域中不断循环，蓄积热量，取样空气装置采取的空气温度值会随时间的增加，不断升高，数据不能代表被试设备出口空气的真实温度，温升可按(3)式计算。

 

…………………(3)

3、取样风机再热量
空气流过风机，由机械能转化为热能的温升△tf(℃)可按(4)式计算：

△tf=……………………………(4)

一般空气取样风机电机都在气流外，所以(4)式中，η3=η2[1] ,(4)式简化为(4′)

△tf=……………………………(4′)

通过取样风机再热后的空气滞留部分蓄积热量的计算式为：

Q=(G′-G) Cp △tf △τ…………………(5)

 

蓄积热量引起的温升为：

△tv=…………………………………(6)

4、实例分析
在一风机盘管房间焓差法检验装置中，上述a—a，b—b断面风道内空气容积3.24m3，取样风机4—68型2.8A，全压250Pa，流量565m3/h，效率η1=78.5%，电机Y801—4(JU211—4)，功率0.55kW，取样管Φ=100mm，取样盒断面100×100，面风速按7m/s计算，取样风量252 m3/h。

测试一台型号为FP2.5的风机盘管机组，中档风量180 m3/h。

测试时，制冷工况进口空气参数tg1=27℃、ts1=19.5℃、i1=55.2kj/kg，出口空气参数tg2=16.18℃、ts2=14.39℃；i2=40.252kj/kg，制冷量907W；制热工况，风量200m3/h，进口空气参数tg1=20.98℃，出口空气参数tg2=40.29℃，制热量1213W。

风机盘管机组热工性能测试时，按标准的要求，一个制冷或制热工况稳定到测试至少需要1小时,表1为维持测试工况一小时后的理论计算结果：

表 1 序号
 
 制冷试验
 制热试验
 
1
 取样风机风量G’(m3/h)
 252
 
2
 取样风机温升(℃)
 0.26
 
3
 被试设备风量G(m3/h)
 180
 200
 
4
 取样风机风量残留(G’-G)(m3/h)
 72
 52
 
5
 1小时中，△tf温升对空气的加热量（J）
 16666
 14443
 
6
 1小时后a—a，b—b断面的空气温升(℃)
 4.21
 4.0
 
7
 测试换热量（W）
 907
 1213
 
8
 考虑温度修正时，设备空气侧换热量
 1256
 1005
 
9
 相对差值
 -38%
 +20%
 

从表1计算结果可看出，当G≤G′，取样风机流量大于被试机组风量，取样风机对空气再热时，被试空调设备出口空气参数的测量准确性有较大影响，该影响的大小与G和G′的差值有关，差值越大，影响越大，该影响的结果往往使被试设备冷媒侧换热量与空气侧的换热量相差较大，无法满足标准要求的平衡误差要求。

 

5、问题的解决
用空气焓差法测量空调设备热工性能，当被试设备的测试风量小于等于设备出口取样装置的风量时，建议采取以下三种方式之一保证取样的准确性。

5.1 选择取样风量更小的风机，但应能保证空气取样装置能均匀采集断面空气参数，温、湿度取样盒测量断面风速为3.5～10m/s，最好5m/s。

5.2 在被试设备出口，通过将均匀混合后的空气通过缩小的空气流通通道，保持温、湿度测试断面风速3.5～10m/s，直接测量空气温、湿度。

5.3 将风量测量装置置于被试设备进风侧，出口侧的取样风机抽取的取样风量不返回风道中，而直接排到风道外。

6、结论：
1、空气焓值法测量空调设备热工性能用的取样装置风机容量考虑不当，会导致小容量空调设备热工性能测量的结果存在一定程度的偏差，影响设备测量准确性。

2、出口空气取样装置用风机的风量与被试设备风量的差值是决定被试设备换热性能测量准确性的主要因素，该差值越大，影响越大。

3、空气焓值法进行小容量空调设备的热工性能测试时，建议采用将出口空气混合后，直接测量的方法。

4、空气焓值法进行小容量空调设备的热工性能测试时，也可采用在设备进风侧测量空气流量的方法，减小取样风机或辅助风机对空气出口参数的影响。

文中下标说明：

QL—被试设备制冷量 W；

QR—被试设备制热量 W；

G—被试设备质量流量 kg/s

i2, i3—被试设备进、出口空气焓值 J/kg

t2，t3—被试设备进、出口空气干球温度 ℃

CP—空气定压比热1010J/(kg ℃)

V— a—a，b—b断面空气容积 m3

ρ—空气密度 kg/ m3

Qfan—取样风机加入再热量 W

H—通风机全压 (Pa)

 

η1—通风机全压效率

η2—电动机效率

η3—电机安装位置修正值，电机 在气流内时η3=1，电机在气流外时η3=η2

△τ—时间（s）

△T— a—a，b—b断面内空气在△τ时间内的温升℃

△tf—风机温升℃

参考资料
1、电子工业第十设计研究院《空气调节设计手册》

2、GB/T 7725—1996《房间空气调节器》

3、GB/T 19232— 《风机盘管机组》

4、JG/T 21—1999《空气冷却器与空气加热器性能试验方法》

5、GB/T 14294—1993《组合式空调机组》

6、GB/T 17758—1999《单元式空气调节机》

7、JB/T 9066—1999《柜式风机盘管机组》

责任编辑：JJSKT