室內加熱器加熱效果評價方法分析與建議

張龍，姚冠杰，吳畏

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

室內加熱器是一種季節性使用頻率高的常用家電，該類產品將電能轉化為熱能，通過自然對流、強制對流或輻射方式散熱，提高室內溫度，達到取暖的目的。作為室內取暖產品，消費者體驗感決定其產品的優劣，目前使用廣泛的QB/T 4096《家用和類似用途室內加熱器的性能》系列行標,在加熱效果等方面有具體要求，其對空間加熱能力進行了評價，但該標準為2010年發布，其內容主要依據當時的行業情況，隨著我國室內加熱器的技術提升，從相關分析和測試看，該標準的相關方法要求已出現滯后性。

因此，我們可以分析與探討室內加熱器加熱效果測試方法，并根據市場主流產品性能特點，提出修訂完善行業標準的建議，使其適應行業的發展需求。

2 加熱效果測試原理介紹

加熱效果主要通過室內加熱器的周圍表面溫升來評價，但由于加熱器的工作方式不同，使用場景也有所差異，標準對其加熱效果考評的方式也不同。以下主要對風扇式加熱器、對流式加熱器對其加熱效果的實驗原理進行分析。

標準中要求在規定的氣候實驗室內測試，氣候實驗室又分冷凍室和實驗室,見圖1,實驗室內中間位置懸掛一薄壁黑球，黑球代表空間溫度，冷凍室為模擬室外環境溫度保持恒定。在實驗室內，將室內加熱器擺放在規定的位置，開啟室內加熱器對空間進行加熱，如圖2，要求加熱器與黑球之間的投影距離為1.5m，且要求加熱器安裝在與外墻臨近的墻邊或安裝墻上測試。測試要求實驗室初始溫度為（23±2）℃，相對濕度為40%～50%，冷凍室保持溫度控制在（23±2）℃。

圖1 氣候實驗室圖例

圖2 周圍表面的溫升測試示意圖

通過薄壁黑球溫度表征室內加熱器在空間所釋放的熱能與實驗室散熱的平衡狀態，以黑球溫度和時間的關系擬合一條溫升曲線，在15min內，溫升相差不超過2K，則可認為已達到穩態。周圍表面溫升為黑球穩態溫度和初始溫度之差。通過溫升曲線，能夠進一步得到室內溫度上升到穩態的時間，行標規定升溫時間為黑球獲得90%溫升所需時間，見圖3。以實際的一款對流式室內加熱器為例，其周圍表面溫升7K，90%溫升所需時間為30min，情況可見表1及圖4。

圖3 升溫曲線示意圖

圖4 測試升溫曲線示意圖

表1 測試實測溫度

3 加熱效果評價方法分析

行標QB/T 4096-2010對加熱效果試驗的要求并不復雜，從試驗要求來看：

1）實驗室（23±2）℃初始試驗溫度和冷凍室（23±2）℃恒定溫度，不符合室內加熱器的正常使用環境。

根據統計，我國家用室內加熱器產品銷售最多的地區為華東、華北及華中三個地區，其銷售量占室內加熱器行業銷售量70%左右，但以2009-2018年的天氣數據統計，此三個地區近十年的冬季平均溫度基本在10℃左右及以下，具體可見表2。

表2 華東、華北、華中部分省市地區冬季平均溫度

冷凍室為模擬室外較低的環境溫度，應該要求更低。

2）試驗操作要求上，行標QB/T 4096-2010有一些矛盾。

QB/T 4096-2010附錄B規定在氣候實驗室進行測試，要求加熱器置于實驗室窗子中央之下靠墻處，但6.5.1又規定，按照使用說明書的要求將加熱器放置在與外墻鄰近的墻邊或安裝在此墻上，兩處對樣機放置位置要求上有明顯差異。兩種方式對測試結果有一定的影響，根據用戶調研，一般便攜式室內加熱器正常使用時，并不放置在靠墻位置，標準要求的靠墻放置不符合用戶的使用習慣，并且從仿真分析及實際測試情況看，靠墻放置會導致熱量向外墻散發，導致室內加熱效果減弱，影響測試的準確性，如圖5所示。

圖5 a） 室內加熱器靠墻放置測試溫度云圖

圖5 b） 室內加熱器非靠墻放置測試溫度云圖

除了環境及操作上的影響，測試方法自身也會對測試結果造成影響，試驗以一個黑球測量的溫度變化曲線來代表整個實驗室的溫度變化，有較大的局限性，標準規定“試驗期間應盡量避免讓熱風直接吹到薄壁黑球上。對于使用中因結構不能調節出風方向的，則不加限制。”在實際測試中發現，對于部分產品設計出風方向正好迎合黑球，營造測試數據理想，但實際使用效果不佳的體驗。

如下測試為案例，在相同功率下，型號1加熱器風口比型號2加熱器更偏向黑球部分，其測試溫升更高。

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另外，目前市場存在臺式、落地式、壁掛式等多種風扇式加熱器，以落地式加熱器為例，其高度從400mm到1m以上均有，用單一高度上的單點溫升評價并不全面。

3）單一黑球不能評價室內溫度的均勻性，如圖6，在同一時間，空間0.1m高度平面、0.6m高度平面、1.1m高度平面和1.6m高度的平面溫度示意云圖呈現不同的情況，顏色越深，代表溫度越高。

圖6a） 0.1m、0.6m高平面測試溫度云圖

圖6b） 1.1m、1.6m高平面測試溫度云圖

從圖6可以看出，在同一時間內，受熱空氣向上流動的影響，空間加熱溫度場的分布不均勻，上部的溫度明顯比下部高，且受加熱擺放位置的影響，越遠離加熱器，溫度越低。

4 加熱效果評價方法修訂建議

由于以上因素導致的加熱器產品無法準確反映出產品的性能水平，針對加熱效果評價方法的改進，是值得分析和探討的。

1）模擬室內加熱器的使用環境，調整試驗的測試工況，盡量減小因環境帶來不相匹配的參數設置；

2）盡可能模擬居家環境下人在使用加熱器時的溫度監測高度，圖7為舒適性測試用暖體假人的坐姿狀態，參考該姿態人體對溫度敏感部位的高度對黑球的位置進行調整。

圖7 舒適性暖體假人示意圖

3）增加溫度檢測數量，提高空間溫度分布的數據量，不但能規避加熱器結構形狀帶來的影響，更能反映出加熱器對空間加熱效果的均勻性，可參考圖8。

圖8 室內加熱器加熱效果評價測試建議圖

以上建議是通過理論分析及同行交流而提出的，供大家討論交流，希望可以幫助行業人員，對國家行業標準體系進行完善。