空氣焓差法在客車空調產品性能試驗中的應用及常見問題分析

李大為

摘 要：文章介紹了空氣焓差法測試客車空調性能的基本原理及方法，分析了空氣焓差法測試客車空調性能產生偏差及不確定度的原因，并對影響空調器制冷量測量結果的因素進行分析。

關鍵詞：空氣焓差法；測量誤差；問題分析

隨著我國城市公交和旅游事業的發展，市場對客車空調的需求也越來越大，眾多客車空調廠家加大研發力度，開發出更多適應市場要求的產品，而作為測試空調性能參數的空氣焓差試驗法也被越來越多的廠家應用到客車空調產品開發中。

常用的空調制冷性能測驗方法有兩種，一是房間熱平衡法，二是空氣焓差法。

兩種方法各有利弊：首先是效果與效率問題。房間熱平衡法耗時需要長達6小時以上才能體現其準確性；空氣焓差法雖然在測量中比房間熱平衡法誤差較大，但整個實驗只需兩小時左右，大大提高測試室的使用效率。另外，對于低溫等特殊工況，房間熱平衡法也有著極大的試驗難度。而且空氣焓差法試驗裝置可以對空氣干、濕球溫度、風量以及空調的輸入功率等參數進行連續、頻繁的采樣測量。根據國家相關標準客車空調采用空氣焓差法進行產品性能測試。本文結合廠家在日常的產品試驗中發現的問題，對焓差法性能試驗測量結果產生誤差的原因及不確定度進行分析。

1 空氣焓差法的理論依據

空氣焓差法是通過對空調器的送風參數、回風參數以及循環風量進行測量，用測出的風量與送風、回風的焓差的乘積確定空調器的制冷量。在實際試驗過程中，空調進出口中的干、濕球溫度直接影響焓的數值。根據相關國家標準，空調器制冷量的公式為：

qtci=⑴

其中：qtci—空調的制冷量，W；Qmi—空調室內側測量的風量，m3/h；ha1—進入空調室內側空氣的焓，J/kg干空氣；ha2—離開空調室內側空氣的焓，J/kg干空氣；Vn′—噴嘴處空氣的比容，m3/kg；Wn—噴嘴處空氣的含濕量，kg/kg干空氣。

2 試驗測量結果產生誤差及不確定度的原因

焓差法測量空調制冷量的系統較為復雜，影響測試結果不確定度的因素很多，筆者在結合日常試驗工作的基礎上，總結出以下幾點：

2.1 人為因素的影響

在試驗當中，工作人員的操作過程中會有許多環節直接影響測試結果的準確性，因此在測試當中我們應該注意嚴格按照試驗要求進行設備的安裝、密封及擺放。如空調器的安裝、風管密封檢測、取樣裝置、設備的擺放、制冷劑的加注量、風速的設置等。試驗人員應熟悉有關標準、安全規范的規定和被試機器操作使用說明書的要求；試驗開始前，操作人員要做到心中有數：本次試驗的被試機類型、遵循的標準和工況、試驗前準備工作情況如何，以及被試機負荷大小等等，只有把工作做在前面才能在試驗時減少不必要誤差的產生。筆者所在單位為客車空調公司，公司產品體積較大（約4米左右），在測量制冷量時，安裝人員、測試員水平參差不齊，同一產品常出現測量結果差異較大情況。為減少誤差發生，單位質量部門按照國家相關質量標準制定嚴格的工藝流程；企業則多次進行員工培訓，要求員工嚴格遵守工藝紀律。另外，應多次進行獨立試驗，平均測試數值以減少誤差。

2.2 設備因素的影響

2.2.1 設備功能、精度影響

試驗設備的功能、質量是實驗數據準確與否的前提保障，保證設備功能、精度就是保證產品的質量。實驗前應對設備進行檢查，以保證其功能、精度滿足實驗要求。使用過程中嚴格按照操作過程操作，以免造成設備損壞。實驗結束后應進行設備維護、保養，定期檢測試驗設備的精度。

2.2.2 裝置的關鍵部件影響

第一，風量測量裝置。它是焓差法性能試驗裝置的關鍵部件通過該裝置我們可以得到進出被試機盤管的風量，從而計算出被測極機器的制冷量。其中噴嘴的作用至關重要。因此，應該根據試驗機組的風量進行噴嘴數量及尺寸的選擇。

通過單個噴嘴的空氣流量公式為：

Qmi=1.414CAa（PvVn′）0.5 （2）

Vn′=101325Vn/[（1+Wn）Pn] （3）

其中：Qmi—空氣流量即名義工況下的送風量，m3/h；C—流量系數；Aa—噴嘴面積，m2；Pv—噴嘴前后的靜壓差，Pa；Vn′—噴嘴處空氣的比容，m3/kg；Vn—在噴嘴進口處的干濕球溫度下，并在標準大氣時空氣的比容，m3/kg；Wn—噴嘴處空氣的含濕量，kg/kg；Pn—噴嘴前的靜壓力，Pa。

第二，取樣器和取樣風機。在制冷試驗的過程中，取樣器和取樣風機對試驗數據的影響也很大。取樣風機的散熱會直接影響風機周圍空氣溫度，空氣密度會隨著溫度的變化而改變，使得采樣器測得的空氣密度產生偏差，這也將影響測試的結果。在測量空調制冷工況時，漏熱量會使測量風量偏大。另外，為了保證測試精度，噴嘴喉部風速應在15-35m/s之間。實際測試中這項指標直觀反映在噴嘴前后壓差的范圍應在174-784Pa之間（推薦以490Pa為中心，選擇與此最接近的組合）。

第三，控制濕球溫度。在制冷測試中，濕球溫度直接決定制冷量的大小。測試中紗布套在取樣風機的鉑電阻上，并使紗布浸在取樣風機的儲水罐中。如果紗布因質量或油脂問題影響吸水效果，則會直接影響濕球溫度，導致測量結果誤差。因此我們還對水質有所要求，應采用純凈水或蒸餾水，以免水中的礦物質附著在鉑電阻上影響鉑電阻的測量精度。

3 結語

在空氣焓差法測試空調制冷量的試驗中，影響測量結果的因素主要有兩點。其一，人的方面：試驗人員應熟悉有關標準、安全規范的規定和被試機器操作使用說明書的要求；試驗開始前，操作人員要做到心中有數：本次試驗的被試機類型、遵循的標準和工況、試驗前準備工作情況如何，以及被試機負荷大小等等，只有把工作做在前面才能在試驗時減少不必要誤差的產生。其二，設備因素的影響：在試驗中為保證測量結果的準確性，應對設備的功能及精度進行檢查；對試驗裝置的關鍵部件嚴格按照要求進行配置，減少不必要的誤差。

參考文獻

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