焓差室回風(fēng)口處干濕球溫度取樣器內(nèi)不同風(fēng)速下額定制冷量偏差的計(jì)算方法

/.山東省計(jì)量檢測中心；.山東省計(jì)量科學(xué)研究院

0 引言

室內(nèi)側(cè)空氣焓值法中，環(huán)境濕度對測量結(jié)果的影響很大，因此，焓差室回風(fēng)口處干濕球溫度取樣器所采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度便至關(guān)重要。由于用干濕球法測定環(huán)境溫濕度存在諸多影響因素，這里著重就風(fēng)速對環(huán)境濕度測量結(jié)果的影響進(jìn)行分析，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出了不同風(fēng)速下額定制冷量偏差的計(jì)算方法，可以在一定程度上便于估算干濕球溫度取樣器內(nèi)不同風(fēng)速對測量結(jié)果的影響程度。

1 原理介紹及影響量分析

由GB/T 7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》可知，空氣焓值法是一種測定空調(diào)器制冷、制熱能力的試驗(yàn)方法，它對空調(diào)器的送風(fēng)參數(shù)、回風(fēng)參數(shù)以及循環(huán)風(fēng)量進(jìn)行測量，用測出的風(fēng)量與送風(fēng)、回風(fēng)焓差的乘積確定空調(diào)器的制冷、制熱能力。焓差室試驗(yàn)裝置布置見圖1，計(jì)算見式（1）

圖1 焓差室試驗(yàn)裝置布置

qmi——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)風(fēng)量，m3/s；

ha1——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)回風(fēng)空氣焓值（干空氣），J/kg；

ha2——空調(diào)器室內(nèi)側(cè)出風(fēng)空氣焓值（干空氣），J/kg；

Vn'——測點(diǎn)處濕空氣比容，m3/kg；

Wn——測點(diǎn)處空氣濕度，kg/kg（干空氣）

其中ha1可表示為

ha1=1.01t1+W1(2 500+1.84t1)

式中：t1——室內(nèi)側(cè)回風(fēng)干球溫度，℃；

W1——室內(nèi)側(cè)回風(fēng)口空氣含濕量，kg/kg（干空氣）

W1可表示為

式中：tw1——室內(nèi)側(cè)回風(fēng)濕球溫度，℃；

dsw1——室內(nèi)側(cè)回風(fēng)口飽和空氣含濕量，kg/kg（干空氣）

ha2可表示為

ha2=1.01t2+W2(2 500+1.84t2)

式中：t2——室內(nèi)側(cè)出風(fēng)干球溫度，℃；

W2——室內(nèi)側(cè)出風(fēng)口空氣含濕量，kg/kg（干空氣）

W2可表示為

式中：tw2——室內(nèi)側(cè)出風(fēng)濕球溫度，℃；

dsw2——室內(nèi)側(cè)出風(fēng)口飽和空氣含濕量，kg/kg（干空氣）

通過以上內(nèi)容可以得出參與運(yùn)算的基礎(chǔ)測量量有以下幾個(gè)，1）室內(nèi)側(cè)回風(fēng)干球溫度t1；2）室內(nèi)側(cè)回風(fēng)濕球溫度tw1；3）室內(nèi)側(cè)出風(fēng)干球溫度t2；4）室內(nèi)側(cè)出風(fēng)濕球溫度tw2；5）噴嘴前干球溫度t3；6）大氣壓p；7）噴嘴前靜壓p2；8）噴嘴前后壓差Δp；9）噴嘴直徑D。

通過不確定度分析中的靈敏系數(shù)可以得到各基礎(chǔ)測量量的不確定度分量，并了解各分量對測量結(jié)果的影響力，分析結(jié)果見表1。

表1 測量不確定度分量匯總

可以看出，室內(nèi)側(cè)回風(fēng)濕球溫度tw1對測量結(jié)果的影響力最為顯著。為了更加直觀地展現(xiàn)其影響力，分別選取了額定制冷能量為2 700 W、4 500 W和5 200 W的窗式空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)為被測對象，在GB/T 7725-2004中規(guī)定的T1工況下進(jìn)行試驗(yàn)，在不改變其他試驗(yàn)條件，僅調(diào)整室內(nèi)側(cè)濕球“bs值”的情況下，來驗(yàn)證回風(fēng)口處干濕球溫度取樣器內(nèi)濕球溫度偏差對測量結(jié)果的影響力，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 濕球在不同“bs值”設(shè)定下額定制冷量測試數(shù)據(jù)

通過計(jì)算可以得出，濕球溫度每發(fā)生0.03 ℃的偏差，環(huán)境相對濕度會發(fā)生0.2 % RH的變化，對應(yīng)表2額定制冷量會發(fā)生17 W的變化。

2 風(fēng)速對環(huán)境濕度的影響

干濕球法是常用的測定環(huán)境溫濕度的方法，這種方法有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、低成本的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有較高的使用要求。例如流經(jīng)干濕球的風(fēng)速、紗布與濕球的匹配程度、紗布入水長度、紗布更換頻次、水質(zhì)等因素，都會不同程度地影響環(huán)境濕度的測量結(jié)果。查閱相關(guān)資料得知，環(huán)境濕度的測量結(jié)果與風(fēng)速和周圍空氣中的水分含量成某種函數(shù)關(guān)系，詳見式（2）～（5）。

式中：U——環(huán)境相對濕度，% RH；

t——干球溫度，℃；

tw——濕球溫度，℃；

ew——濕球溫度下的飽和水汽壓，Pa；

es——干球溫度下的飽和水汽壓，Pa；

A——干濕球系數(shù)；

p——大氣壓力，Pa；

v——風(fēng)速，m/s

假定在GB/T 7725-2004規(guī)定的T1工況下，干濕球溫度取樣器中其他條件均為理想狀態(tài)，僅改變風(fēng)速的情況下，通過公式計(jì)算得到結(jié)果見表3。

表3 不同風(fēng)速下相對濕度的理論值

由表3可得相對濕度隨風(fēng)速變化走勢圖，詳見圖2。

圖2 相對濕度隨風(fēng)速變化走勢

3 不同風(fēng)速下額定制冷量的偏差

GB/T 7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》C.1.3中要求“流過濕球溫度計(jì)處的氣流速度不小于5 m/s”，為提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，需保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)且無嚴(yán)重發(fā)熱和振動(dòng)，盡可能使用小功率風(fēng)機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，因此，這里以風(fēng)速5 m/s作為參考點(diǎn)，由表3可知對應(yīng)的相對濕度參考點(diǎn)為46.5 % RH。由上文試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：“環(huán)境相對濕度會發(fā)生0.2 % RH的變化，相應(yīng)的被測空調(diào)器額定制冷量會發(fā)生17 W的變化，”其他風(fēng)速值與相應(yīng)參考點(diǎn)的偏差對應(yīng)關(guān)系見表4。

表4 不同風(fēng)速對應(yīng)額定制冷量偏差

由表4可以看出，數(shù)據(jù)變化趨勢并不規(guī)律，則考慮對數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合，所得擬合曲線見圖3、圖4。所得擬合公式如下，風(fēng)速小于等于5 m/s時(shí)，使用公式y(tǒng)=3.590 7x4-52.606x3+284.34x2-681.11x+629.18計(jì)算額定制冷量的偏差。風(fēng)速大于5 m/s時(shí)，使用公式y(tǒng)=0.000 4x4-0.015 9x3-0.001 2x2+4.644 3x-20.73計(jì)算額定制冷量的偏差。

圖3 風(fēng)速小于等于5 m/s時(shí)額定制冷量偏差隨風(fēng)速變化走勢

圖4 風(fēng)速大于5 m/s時(shí)額定制冷量偏差隨風(fēng)速變化走勢

4 結(jié)語

使用此方法可快捷地針對不同風(fēng)速下制冷量的偏差進(jìn)行評估，為簡化試驗(yàn)流程、提高試驗(yàn)效率提供了一種可行有效的計(jì)算方法。

Calculation method of rated cooling capacity deviation under different wind speeds in wet and dry bulb temperature sampler at return air outlet of enthalpy difference chamber

Kong Fanhai1，Liu Hanyang2，Deng Linjuan2，Yang Lei2，Yue Hongxia1，Liu Yuan1
（1.Shandong Metrology Testing Center Jinan；2.Shandong Institute of Metrology and Science Jinan）

Abstract:The indoor air enthalpy method is the most common method to measure the cooling capacity,in which the ambient humidity has a great influence on the measurement results of the cooling capacity,and the wind speed in the wet and dry bulb temperature sampler is one of the influencing factors.In this paper,the calculation method of the rated cooling capacity deviation under different wind speeds in the wet and dry bulb temperature sampler at the air return outlet is given by means of mathematical formula derivation and empirical data.

Key words:air-enthalpy test method; wind speed; relative humidity