焓差法空調制冷量測量不確定度分析

曹晨，李宏哲，劉駿亞，于曉琳，張煜晨

（合肥通用機械研究院，安徽 合肥 230031）

焓差法空調制冷量測量不確定度分析

曹晨，李宏哲，劉駿亞，于曉琳，張煜晨

（合肥通用機械研究院，安徽 合肥 230031）

焓差法空調制冷量測量方法是當前對空調制冷量進行檢測分析的重要方法。焓差法主要測量空調制冷運行過程中溫度、壓力和流量的三個重要指標，并且對空調的制冷效果進行評判。其中，空調制冷空氣焓差檢測受到外在條件的影響，存在不確定性。本文從焓差法空調制冷測量檢測的方法運用特點進行分析，提出幾點有利于提升測量準確度的可行性建議。

焓差法；空調制冷；測量方法；不確定度

1 空調制冷焓差法測算分析與技術實現

焓差法空調測量不確定度的影響因素角度。其中，在空調制冷數值測算活動中，空調制冷標準不確定度分量受到人為操作的影響比較大。焓差值分析中不確定度來源分析中，人為操作帶來的誤差發生比例最高。除此之外，在焓差值空調制冷量測算活動中，室內外測溫度、濕度的波動情況，對空調制冷量的測算也會造成較大影響。

空調制冷活動中，蒸發器和冷凝器對溫度的變化比較敏感，采用焓差法對制冷量進行測量，考慮到溫度不規則起伏對于壓縮機的影響，將不確定度進行排除，從而得到更加精準的實驗數值。在空調能量轉化模式中，房間最后實現降溫完全是由冷空氣供應決定的。冷空氣供應越充足穩定，室內的降溫效果越高。監測人員應該采集單位時間內房間溫度數值變化情況，溫度數值的變化是否呈現出均勻下降的態勢，判斷空調制冷運轉狀況是否穩定。

為了降低空調制冷測量不確定度，可以采用多次、多點測量取平均值的方法，提升測量工作的覆蓋范圍。積極使用緊密程度更高的測量儀器設備，從而在技術實現上將可能影響測量不確定度的因素排除。積極引進國外先進的數據測量與分析系統，結合本地的環境變化因素進行分析，設計出精準程度更高的焓差值測量系統方法。

2 焓差法空調測試系統不確定度來源

2.1 影響焓差法空調不確定度的顯性來源

焓差法空調制冷測量技術，主要受到測量儀器的精度影響，儀器的精度越低，測量的不確定度越高，制冷量的測量誤差越大。值空氣焓差法測量中，使用的測量方法越系統，儀器的精密程度越高，測量的不確定程度越低，得到的空調制冷量數據越準確。一些精密程度較低的實驗器具對空調外壁和制冷劑溫度采集沒有區分，導致儀器數據信息采集失準。

焓差值空調制冷量測量中，靜壓調零對于被測空調器出風量造成的波動影響比較大，由于部分用戶空調機設備使用兩相電，并且線路老化問題嚴重，導致空調機在運行的過程中，冷凝器的正常運作受到不穩定電壓波動的影響，導致焓差法空調制冷量測量出現較多確定因素。焓差值空調制冷量產生不確定的另外一個重要因素，是數據采集系統的讀數誤差問題。

由于空調內掛機的芯片質量較差，導致數據采集活動的持續性比較差，存在部分數據漏采和誤采的現象，最終產生了較為明顯的制冷數據采集不確定現象。在空調制冷數據采集系統設計中，技術人員應該考慮到空氣的膨脹系數，考慮濕空氣對應干空氣的比容關系。下雨天的測量中空氣濕度比較大，天氣連續晴朗時空氣比較干燥，不同天氣環境中的飽和水蒸氣含濕量不同，都會對空調制冷數據測量產生不利影響。

2.2 隱性條件對于焓差法系統不確定度影響分析

除了這些影響較大的不確定因素，焓差法測量還會受到一些隱性條件影響。

空調機噴嘴前的風溫變化、室外側環境干濕球與室內側吸程度的強弱，都會對空調制冷測量產生較為明顯的影響。室外側溫度波動情況，受到太陽光照射的強度影響比較大。除此之外，空氣中焓差測量法受到大氣壓力變化、空調冷凝器噴嘴壓力差的變化影響也比較大，可能會產生測量上的誤差。焓差法空調制冷的不確定因素，還有一個原因是噴嘴直徑的測量誤差帶來的。

空調制冷測量活動中，總輸入功率一定時，其冷卻盤管進口水溫和冷卻盤管出口水溫變化比較大，使用焓差法對水溫的變化進行分析和檢測，最終得到評價空調質量的效能水平。目前市面上的空調一般采用壓縮式制冷的方式，采用制冷循環的工作模式實現制冷。壓縮機對蒸發器內部的冷凍水進行處理，由蒸發器對冷凍室內的液體進行集中蒸制，水在蒸發的過程中吸收室內的熱量，并且形成冷空氣供應。空調制冷中冷凝器負責將空氣中的水冷卻，并且形成源源不斷的冷凍水供應，起到對室內降溫的效果。

3 焓差法空調制冷試驗標準的偏差值分析

分析水溫變化受總輸入功率影響的概率分布情況，計算水溫分布的標準不確定度。在測量活動中，技術人員需要對被測機的凝結水流量進行檢測，除了中間墻之外，護衛內壁的平均溫度和外壁的平均溫度，也應該是焓差法測量的標稱重點。將這些外部條件進行合成不確定度分析，控制重復性測量的引入分量，才能夠找準試驗標準的偏差值。

在焓差法測量開展之前，首先確保管道系統中制冷裝置運轉正常，優化送分靜壓系統。（基于暖通空調末端裝置的風量調節系統，完成風門開度的調節。）空調在持續制冷的過程中能耗比較高，采用labview分析系統對空氣泵直連控制，能夠優化制冷空調的送風靜壓效果。對穩定狀態下的焓差值多類型數據進行采集和分析，并且根據空調壓縮機噴嘴面積確定冷涼的平均值，計算空調運站中的制冷量擴展不確定度。監測制冷機制冷卻水處理量是否穩定，判斷空調制冷量的不確定度傳播系數。

以制冷量Q=27755.1W的空調機為例：

其制冷量的擴展不確定度為U(Q)=u(q) X2=282.4。

采用多次測量取平均值控制誤差的方法對空調制冷量的測量不確定度進行探究。此時的空調制冷量不確定度傳播系數為：

C△P=62.82，

C△1=1.90，

C△2=-1.90，

C△=-27253.50。

根據實地測量的溫差變化情況，制定空調的制冷量不確定度列表。

當Ua（Q）為93.62W時，

△P=15.78W,

H1為81.45W,

H2位-67.26，

CyU(V)=-0.47,

Cdu(d)=-1.79。

使用焓差法計算空調制冷量，技術人員需要考慮在不同時段但是制冷風量輸送一定的情況下，濕空氣的比容大小。其中，空調制冷最大功率條件下的房間含濕量，是計算空調焓值的重要參考指標。

4 結語

從整體上來看，影響焓差法空調制冷量測定精確程度的因素有很多。在實際應用中對冷卻盤管單位時間水流量的檢測不夠準確，導致被測機和空調柜的凝結水進入房間的水溫計算出現誤差。

因此，在焓差法空調制冷量測量活動中，技術人員需要對空調柜的凝結水溫和被測機的凝結水溫進行測量，并且記錄溫度變化的情況。忽視對空調柜機內外壁的的溫度變化數據采集，將會擴大制冷量檢測的不確定度。提升水溫檢測設備的靈敏系數，有利于減少測量中的誤差問題產生。

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TU831

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1671-0711（2017）01（下）-0072-02