CN112683564B - 一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，属于空调器制冷量测试技术领域。本发明公开了一种回风口处干湿球温度取样器中不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，该方法包括以下步骤：S1、利用“空气焓值法”对空调器的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量；S2、利用“灵敏系数”计算得到不确定度分量，并评定各个分量对步骤S1的实验结果的影响程度；S3、对影响最大的不确定度分量，进行测试模拟；S4、利用控制变量的方法计算影响因子对被测空调器制冷量的影响程度；S5、选取参考风速，确定公式计算不同风速下的空调器额定制冷量偏差。本发明提出了一种新的计算方式，能够实现对不同风速下空调器额定制冷量的偏差的计算，填补了该领域的空白。

Description

一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法

技术领域

本发明涉及空调器制冷量测试技术领域，具体为一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法。

背景技术

制冷量是空调器的一个重要指标，是衡量其功能作用的参考标准，是除却外观大小以外，实际上唯一重要的“大小”指标。制冷量是指空调进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和，法定计量单位为W(瓦)。

在每一台空调器出厂以后，厂家会按照国家标准设置相应的铭牌来标定空调器的制冷量，可是在实际的使用过程中，随着环境和空调器自身工作状态的变化，实际制冷量并不等同于铭牌上所标注的制冷量，会产生比较严重的偏差。

在目前的技术手段中，尚未有一种能够计算不同风速下空调器额定制冷量偏差的方法，人们对于不同风速下的制冷量偏差并没有相关的计算方法，因此本发明提出一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，该方法包括以下步骤：

S1、利用“空气焓值法”对空调器的制冷、制热能力进行试验，对空调器的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量，并得出结果；

S2、利用“灵敏系数”计算得到不确定度分量，并评定各个分量对步骤S1 的实验结果的影响程度；

S3、根据步骤S2得出的不确定度分量，选取其中影响最大的不确定度分量，以窗式空调标准机为实验对象，利用国家标准中规定的额定制冷T1工况为测试工况，进行测试模拟；

S4、根据步骤S3的影响最大的不确定度分量的分析数据，利用控制变量的方法计算在不同风速条件下，对于该不确定度分量的影响，并根据此计算对被测空调器制冷量的影响程度；

S5、根据相关文件，选取参考风速，利用步骤1-4中数据，确定公式计算不同风速下的空调器额定制冷量偏差。

根据上述技术方案，在步骤S1中，分别利用以下公式进行空调器的送风参数、回风参数以及循环风量的测量，并利用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调器的能力；

h_a1＝1.01t₁+W₁(2500+1.84t₁) (2)

h_a2＝1.01t₂+W₂(2500+1.84t₂) (4)

其中，φ_tc为空调器制冷量，单位W；q_mi为空调器室内侧风量，单位m³/s； h_a1为空调器室内侧回风空气焓值(干空气)，单位J/kg；h_a2为空调器室内侧出风空气焓值(干空气)，单位J/kg；V′_n为测点处湿空气比容，单位m³/kg；W_n为测点处空气湿度，单位kg/kg(干空气)；W₁为室内侧回风口空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；d_sw1为室内侧回风口饱和空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；W₂为室内侧出风口空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；d_sw2为室内侧出风口饱和空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；t₁为室内侧回风干球温度，单位℃；t_w1为室内侧回风湿球温度，单位℃；t₂为室内侧出风干球温度，单位℃； t_w2为室内侧出风湿球温度，单位℃。

根据上述技术方案，在步骤S2中，引入不确定度分量的因子包括室内侧回风干球温度t₁；室内侧回风湿球温度t_w1；室内侧出风干球温度t₂；室内侧出风湿球温度t_w2；喷嘴前干球温度t₃；大气压p_b；喷嘴前静压p₂；喷嘴前后压差Δp；喷嘴直径D。

根据上述技术方案，引入不确定度分量的各因子的灵敏系数c_i，其中i代表各因子，计算公式如下：

根据灵敏系数c_i，各因子的标准不确定度u_i,利用|c_iu_i|确定了九个影响量中起到了绝对的主导作用的因子为湿球温度t_w1和t_w2。

根据上述技术方案，在步骤S3中，所述国家标准中规定的额定制冷T1工况为室内侧干球：27.00℃；室内侧湿球：19.00℃；室外侧干球：35.00℃；室外侧湿球：24.00℃。

根据上述技术方案，在步骤S3中，测试模拟过程中，选取窗式空调标准机，利用湿球温度传感器示值误差，调整室内侧湿球温度传感器“bs值”进行修正，来模拟湿球测温不准时，导致环境湿度产生偏差的情况。

根据上述技术方案，湿球温度传感器使用匹配度良好的纱布包裹，多出传感器部分的纱布与水容器相连，纱布上的水分蒸发会带走湿球上热量，使其温度低于干球温度，湿球纱布上的水分蒸发效率的高低直接影响着湿球温度，并且其与风速和周围空气中的水分含量成函数关系。

根据上述技术方案，在步骤S4中，利用控制变量的方法，其中不同风速为回风口处干湿球温度取样器内的不同风速，计算公式如下：

其中U为环境相对湿度，单位％RH；t为干球温度，单位℃；t_w为湿球温度，单位℃；e_w为湿球温度下的饱和水汽压，单位Pa；e_s为干球温度下的饱和水汽压，单位Pa；A为干湿球系数；P为大气压力，单位Pa；v为风速，单位m/s；

在其它条件不变仅改变风速的情况下，计算出不同风速下相对湿度的理论值。

根据上述技术方案，在步骤S5中，相关文件为GB/T 7725-2004《房间空气调节器》C.1.3条中要求“流过湿球温度计处的气流速度不小于5m/s”。

根据上述技术方案，在步骤S5中，利用步骤S1-S4中得出的数据和结论，进行分析，得出被测空调器制冷量的变化与其的关系，进而得出计算不同风速下空调器额定制冷量偏差的公式；

当风速低于5m/s时，计算额定制冷量的偏差的公式为：

y＝3.5907x⁴-52.606x³+284.34x²-681.11x+629.18；

当风速高于5m/s时，计算额定制冷量的偏差的公式为：

y＝0.0004x⁴-0.0159x³-0.0012x²+4.6443x-20.73。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明利用空气焓值法对空调器的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量，用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调器的能力，然后在对空气焓值法房间空气调节器测量不确定度评定中，通过“灵敏系数”计算得到不确定度分量，可以比较直观的展现出各个分量对实验结果的影响程度，选取其中起到了绝对的主导作用的影响因素进行进一步分析，利用控制变量的方法，讨论不同风速下对该影响因素的准确性分析，进而得出计算不同风速下空调器额定制冷量的偏差公式，依据大量数据和准确实验，提出了一种新的计算方式，能够实现对不同风速下空调器额定制冷量的偏差的计算，填补了该领域的空白。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法的试验装置布置图；

图2是本发明一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法的相对湿度随风速变化走势图；

图3是本发明一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法的额定制冷量偏差随风速变化(风速＜5m/s)的示意图；

图4是本发明一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法的额定制冷量偏差随风速变化(风速＞5m/s)的示意图；

图5是本发明一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法的步骤示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供技术方案：一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，该方法包括以下步骤：

S1、利用“空气焓值法”对空调器的制冷、制热能力进行试验，对空调器的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量，并得出结果；

S2、利用“灵敏系数”计算得到不确定度分量，并评定各个分量对步骤S1 的实验结果的影响程度；

S3、根据步骤S2得出的不确定度分量，选取其中影响最大的不确定度分量，以窗式空调标准机为实验对象，利用国家标准中规定的额定制冷T1工况为测试工况，进行测试模拟；

S4、根据步骤S3的影响最大的不确定度分量的分析数据，利用控制变量的方法计算在不同风速条件下，对于该不确定度分量的影响，并根据此计算对被测空调器制冷量的影响程度；

S5、根据相关文件，选取参考风速，利用步骤1-4中数据，确定公式计算不同风速下的空调器额定制冷量偏差。

如图1所示，为步骤S1的试验装置布置图，风量测定装置设置在室内侧，室外机与室内机相连，室内机出口通过混合器连接风量测定装置，其中干湿球温度取样器分别设置在混合器两侧，压力计设置在出口上方，空气离开风量测定装置后，直接进入空气处理机组，处理得到设定的工况条件，根据“空气焓值法”，利用以下公式进行空调器的送风参数、回风参数以及循环风量的测量，并利用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调器的能力；

h_a1＝1.01t₁+W₁(2500+1.84t₁) (2)

h_a2＝1.01t₂+W₂(2500+1.84t₂) (4)

其中，φ_tc为空调器制冷量，单位W；q_mi为空调器室内侧风量，单位m³/s； h_a1为空调器室内侧回风空气焓值(干空气)，单位J/kg；h_a2为空调器室内侧出风空气焓值(干空气)，单位J/kg；V′_n为测点处湿空气比容，单位m³/kg；W_n为测点处空气湿度，单位kg/kg(干空气)；W₁为室内侧回风口空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；d_sw1为室内侧回风口饱和空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；W₂为室内侧出风口空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；d_sw2为室内侧出风口饱和空气含湿量，单位kg/kg(干空气)；t₁为室内侧回风干球温度，单位℃；t_w1为室内侧回风湿球温度，单位℃；t₂为室内侧出风干球温度，单位℃；t_w2为室内侧出风湿球温度，单位℃。

在本实施例中，选取制冷能力为2700W、4470W和5122W窗式空调标准机为实验对象，试验工况采用国家标准中规定的额定制冷T1工况(室内侧干球： 27.00℃；室内侧湿球：19.00℃；室外侧干球：35.00℃；室外侧湿球：24.00℃)，根据步骤S2，对空气焓值法房间空气调节器测量不确定度评定中，通过“灵敏系数”计算得到的不确定度分量，分析数据如下：

1)室内侧回风干球温度t₁引入的不确定度分量，计算得出灵敏系数

根据校准证书和相关技术资料得，回风干球温度的标准不确定度： u(t₁)＝0.03℃，得到

2)室内侧回风湿球温度t_w1引入的不确定度分量，计算得出灵敏系数

根据校准证书和相关技术资料得，回风湿球温度的标准不确定度： u(t_w1)＝0.05℃，得到

3)室内侧出风干球温度t₂引入的不确定度分量，计算得出灵敏系数

根据校准证书和相关技术资料得，出风干球温度的标准不确定度：

u(t₂)＝0.03℃，得到

4)室内侧出风湿球温度t_w2引入的不确定度分量，计算得出灵敏系数

根据校准证书和相关技术资料得，出风湿球温度的标准不确定度：

u(t_w2)＝0.05℃，得到

5)喷嘴前干球温度t₃引入的不确定度分量，计算得出灵敏系数

根据校准证书和相关技术资料得，喷嘴前干球温度的标准不确定度：

u(t₃)＝0.03℃，得到

6)大气压p_b引入的不确定度分量，计算得出灵敏系数c_pb；

根据校准证书和相关技术资料得，大气压表的标准不确定度为0.5％FS，测量范围为80kpa～110kpa，大气压的标准不确定度u(p_b)＝0.55kPa，得到

7)喷嘴前静压p₂引入不确定度分量,计算得出灵敏系数

根据校准证书和相关技术资料得，喷嘴前静压p的准确度等级为0.5级，数字压力计的测量范围为50pa～500pa，得到标准不确定度为2.5Pa,由于 p₂＝p_b-p，根据不确定度合成定理，得到标准不确定度u(p₂)＝0.5kPa，得到

8)喷嘴前后压差Δp引入的不确定度分量,计算得出灵敏系数c_△p；

根据校准证书和相关技术资料得，喷嘴前后压差的准确度等级为0.2级，数字压力计的测量范围为0pa～1000pa，得到标准不确定度为u(Δp)＝2.0Pa，得到c_Δpu(Δp)＝8.22W；

9)喷嘴直径D引入不确定度分量，计算得出灵敏系数c_D；

所使用的游标卡尺满足JJG30－2012的要求,示值误差为0.02mm，取标准不确定度u(D)＝0.00002m，得到c_Du(D)＝1.69W；

根据上述数据进行汇总，列出下表1，

表1测量不确定度分量汇总表

根据表1的|c_iu_i|可以看出，影响制冷量的因素很多，其中湿球温度tw1和tw2的影响尤为突出，是九个影响量中最大的，起到了绝对的主导作用。在其他条件都不改变的情况下，假设湿球传感器示值误差为0.03℃或-0.03℃，调整室内侧湿球传感器“bs值”进行修正，来模拟湿球测温不准时导致环境湿度产生偏差的情况。通过实验数据可以看出，湿球温度每发生0.03℃的偏差，环境相对湿度会发生约0.2％RH的变化，相应的被测空调器制冷量会发生17W左右的变化，由此可见湿球温度的准确性对焓差法测试空调能力的影响是十分显著的，具体数据见表2。

表2湿球在不同“bs值”设定下额定制冷量测试数据

通过上面的不确定度分析和实验数据可以看出，如何准确测量湿球温度，保证环境相对湿度的准确、稳定至关重要。目前，空气焓值法实验室大都是使用干湿球法控制环境温相对湿度，这种方法是利用处于同一风速条件下的干、湿球温度传感器，根据其温度的差值，通过计算或查表求得相对湿度的方法。湿球温度传感器使用匹配度良好的纱布包裹，多出传感器部分的纱布与水容器相连，纱布上的水分蒸发会带走湿球上热量，使其温度低于干球温度，湿球纱布上的水分蒸发效率的高低将直接影响着湿球温度，查阅相关资料得知，其与风速和周围空气中的水分含量成某种函数关系，在步骤S4中，利用控制变量的方法，计算公式如下：

其中U为环境相对湿度，单位％RH；t为干球温度，单位℃；t_w为湿球温度，单位℃；e_w为湿球温度下的饱和水汽压，单位Pa；e_s为干球温度下的饱和水汽压，单位Pa；A为干湿球系数；P为大气压力，单位Pa；v为风速，单位m/s；

计算得出表3不同风速下相对湿度的理论值

表3不同风速下相对湿度的理论值

根据以上数据可得，相对湿度随风速变化走势图见图2。

根据步骤S5，GB/T 7725-2004《房间空气调节器》C.1.3条中要求“流过湿球温度计处的气流速度不小于5m/s”，因此，以风速5m/s作为参考点，由表3可知对应的相对湿度参考点为46.5％RH，根据实验数据可知：“环境相对湿度会发生约0.2％RH的变化，相应的被测空调器制冷量会发生17W左右的变化”，建立表4风速值相对应参考点的差值对应关系。

表4风速值相对应参考点的差值对应关系

根据表4，得出不同风速下计算空调器额定制冷量的偏差公式，如图3 与图4所示。偏差公式如下：

当风速低于5m/s时，计算额定制冷量的偏差的公式为：

y＝3.5907x⁴-52.606x³+284.34x²-681.11x+629.18；

当风速高于5m/s时，计算额定制冷量的偏差的公式为：

y＝0.0004x⁴-0.0159x³-0.0012x²+4.6443x-20.73。

本发明的工作原理：本发明利用空气焓值法对空调器的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量，用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调器的能力，通过“灵敏系数”计算得到不确定度分量，选取其中起到了绝对的主导作用的影响因素进行进一步分析，利用控制变量的方法，讨论不同风速下对该影响因素的准确性分析，进而得出计算不同风速下空调器额定制冷量的偏差公式，依据大量数据和准确实验，提出了一种新的计算方式，能够实现对不同风速下空调器额定制冷量的偏差的计算，填补了该领域的空白。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、利用“空气焓值法”对空调器的制冷、制热能力进行试验，对空调器的送风参数、回风参数以及循环风量进行测量，并得出结果；

S2、利用“灵敏系数”计算得到不确定度分量，并评定各个分量对步骤S1的实验结果的影响程度；

S3、根据步骤S2得出的不确定度分量，选取其中影响最大的不确定度分量，利用国家标准中规定的额定制冷T1工况为测试工况，进行测试模拟；

S4、根据步骤S3的影响最大的不确定度分量的分析数据，利用控制变量的方法计算在不同风速条件下，对于该不确定度分量的影响，并根据此计算对被测空调器制冷量的影响程度；

S5、根据相关文件，选取参考风速，利用步骤S1-S4中数据，确定公式计算不同风速下的空调器额定制冷量偏差；

在步骤S5中，利用步骤S1-S4中得出的数据和结论，进行分析，得出被测空调器制冷量的变化与其的关系，进而得出计算不同风速下空调器额定制冷量偏差的公式；根据相关文件为GB/T 7725-2004《房间空气调节器》C.1.3条中要求“流过湿球温度计处的气流速度不小于5m/s”；

当风速低于5m/s时，计算额定制冷量的偏差的公式为：

y＝3.5907x⁴-52.606x³+284.34x²-681.11x+629.18；

当风速高于5m/s时，计算额定制冷量的偏差的公式为：

y＝0.0004x⁴-0.0159x³-0.0012x²+4.6443x-20.73。

2.根据权利要求1所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：在步骤S1中，分别利用以下公式进行空调器的送风参数、回风参数以及循环风量的测量，并利用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调器的能力；

h_a1＝1.01t₁+W₁(2500+1.84t₁) (2)

h_a2＝1.01t₂+W₂(2500+1.84t₂) (4)

其中，φ_tci为空调器制冷量，单位W；q_mi为空调器室内侧风量，单位m³/s；h_a1为空调器室内侧回风空气焓值，干空气，单位J/kg；h_a2为空调器室内侧出风空气焓值，干空气，单位J/kg；V′_n为测点处湿空气比容，单位m³/kg；W_n为测点处空气湿度，单位kg/kg，干空气；W₁为室内侧回风口空气含湿量，单位kg/kg，干空气；d_sw1为室内侧回风口饱和空气含湿量，单位kg/kg，干空气；W₂为室内侧出风口空气含湿量，单位kg/kg，干空气；d_sw2为室内侧出风口饱和空气含湿量，单位kg/kg，干空气；t₁为室内侧回风干球温度，单位℃；t_w1为室内侧回风湿球温度，单位℃；t₂为室内侧出风干球温度，单位℃；t_w2为室内侧出风湿球温度，单位℃。

3.根据权利要求1所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：在步骤S2中，引入不确定度分量的因子包括室内侧回风干球温度t₁；室内侧回风湿球温度t_w1；室内侧出风干球温度t₂；室内侧出风湿球温度t_w2；喷嘴前干球温度t₃；大气压p_b；喷嘴前静压p₂；喷嘴前后压差Δp；喷嘴直径D。

4.根据权利要求3所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：引入不确定度分量的各因子的灵敏系数c_i，其中i代表各因子，计算公式如下：

通过计算得出灵敏系数。

5.根据权利要求4所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：根据灵敏系数c_i，各因子的标准不确定度u_i，利用|c_iu_i|确定了九个影响量中起到了绝对的主导作用的因子为湿球温度t_w1和t_w2。

6.根据权利要求1所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：在步骤S3中，测试模拟过程中，选取窗式空调标准机，利用湿球温度传感器示值误差，调整室内侧湿球温度传感器“bs值”进行修正，来模拟湿球测温不准时，导致环境湿度产生偏差的情况。

7.根据权利要求6所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：湿球温度传感器使用匹配度良好的纱布包裹，多出传感器部分的纱布与水容器相连，纱布上的水分蒸发会带走湿球上热量，使其温度低于干球温度，球纱布上的水分蒸发效率的高低直接影响着湿球温度，并且其与风速和周围空气中的水分含量成函数关系。

8.根据权利要求1所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：在步骤S4中，利用控制变量的方法，计算公式如下：

其中U为环境相对湿度，单位％RH；t为干球温度，单位℃；t_w为湿球温度，单位℃；e_w为湿球温度下的饱和水汽压，单位Pa；e_s为干球温度下的饱和水汽压，单位Pa；A为干湿球系数；P为大气压力，单位Pa；v为风速，单位m/s；

在其它条件不变仅改变风速的情况下，计算出不同风速下相对湿度的理论值。

9.根据权利要求1所述的一种不同风速下计算空调器额定制冷量偏差的方法，其特征在于：在步骤S4中，所述不同风速为回风口处干湿球温度取样器内的不同风速。

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