毛建平
珠海格力电器股份有限公司
摘要：焓差实验室主要应用于对空调器等设备进行性能测试，本文主要对其工作原理和控制方式等进行阐述，以供参考。
关键词：焓差实验室；节能；技术
引言
空气焓值法所构成的焓差试验室是空调器性能测试和能效标定的主要设备，广泛应用于空调器制造厂以及各级检测机构。它是由室内侧室、室外侧室及其空气处理机组，风量测量设备、环境控制设备和数据采集处理设备等组成［2］。通过在额定的工况条件下测量空调器室内侧送风焓差及风量，计算出其制冷(热)量，并同时用功率计直接测出其耗电量。
1概述
空气焓差实验室作为热泵空调器主要性能参数和能效检测用的常见实验设备，采用制冷机组、电加热、电加湿使房间温湿度达到检测要求，环境干、湿球控制精度需达到±0.1℃。为了达到温度和湿度高精度要求，传统的方法是开启部分制冷机组，使被调节空气以能固定的、覆盖热湿负荷的显冷和除湿控制，然后通过无级调节对固定空间进行加热和加湿补偿调节，从而使被调空间的温度和湿度趋于稳定。但是在一些特殊工况的调节过程中，比如在只需要空调机提供显冷平衡被试机负荷的情况下，由于工况湿度大，制冷机组的蒸发器上很容易结霜，冷机的除湿量非常大，而显热冷量则非常有限。此外，上述空气处理机组和制冷机组非常耗能，因为为了达到恒定温度的要求，必须要对空气进行制冷处理，制冷处理的过程会除湿，又要对空气进行加湿，加湿过程将增加显热，这样冷热湿的相互作用消耗了大量的能量。以5HP空气焓差试验室为例，为了满足一台5HP空调的测试需要，往往需要配置内外约30HP的冷机，运行时的最高电容量配置可能达到120kVA左右，其实这当中，很大一部分的耗能是在相互抵消，造成了大量能源的浪费。
2焓差实验测试
2.1焓差实验室工作原理
制冷系统为逆卡诺循环，通过自耦合算法来确定是使用干球温度还是湿球温度来控制压缩机工作频率。当干球温度或湿球温度高于设定值时，压缩机频率升高，转速提高，流量增加，蒸发温度降低，总冷量增加;反之，压缩机频率降低，总冷量减少。系统的自动控制使压缩机最终运行在一个最佳频率点上，即用最小的冷量同时满足系统除湿(潜热)或降温(显热)的需要。这时系统中加湿器的加湿仅仅用来平衡被试机(制冷试验时)的除湿，极大降低了加湿器运行功率。而利用变频风扇可控热回收装置自动控制冷凝热的排放量，实现冗余热量的回收，使电加热功率最校同时压缩机在最低的功率下运行。
2.2工况技术要求
焓差实验室是通过控制室PID控制原理稳定工况进行模拟测试环境，工况的稳定性直接影响测试结果，因此保温从空调器送风口开始，直至测温点为止，实验装置周围的空气速度不超过2.5m/s；同时保证实验室内、外侧各参数测量的不确定度及工况控制精度范围，如表1所示。在测试空调热泵空调能力参数时，通过测量空气干湿球温度、风量等进行计算，所以要室内空气焓差测量点的测量不确定度，如表2所示。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在热泵空调制冷（热）能力测试时，重复精度、测试精度、输入功率偏差需满足如下要求：重复精度：做额定制冷（热）量实验时，一次装机三次测量，三次测试结果与平均值的偏差≤±1.0%，风量偏差≤±1.0%，整机功率偏差≤±0.5%.测试精度：用标准样机与具备能力验证的国家认可实验室或甲方指定第三方实验室的额定制冷（热）量实验的测试数据比较，3次装机额定制冷（热）量的最大偏差≤±1.5%，3次整机功率的最大偏差≤±1.5%.三次电热测试结果的最大偏差与电热校准装置输入功率的偏差≤±1.5%.
2.3试验过程注意事项
为了保证测量数据的准确，在验过程中取样器的规范使用也十分重要，现给出如下几点建议：（1）要保证空气取样装置周围有足够的空间，以满足空气必要的的流动性，保证被测机回风口处和流过取样器干湿球的空气温度、湿度的稳定性。（2）试验时要注意连接空气取样装置风管的摆放位置，尽量摆放平顺，避免产生小角度弯曲，影响气流通过，从而影响流过取样器干湿球的风速。（3）为保证空气流过干球、湿球风速的一致性，尽可能使其布置在取样器同一个横截面上。（4）使用吸水性良好、与湿球传感器粗细匹配良好的纱布，更有利于纱布中水分稳定的蒸发带走热量，得到稳定的温度值。（5）湿球被纱布包裹部分应覆盖全部感温区域，且长度至少应为感温区长度的2～3倍，不应短于50mm。（6）为保证良好的吸水性，纱布入水部分的长度不应小于10mm。（7）由于对环境温湿度准确度要求比较高（MPE(平均值)：±0.1℃），且湿球温度细小的偏差也将对实验结果产生较大的影响，可以考虑在取样器内布置两套干湿球温度传感器，通过测得的两套数据进行比对来验证所测环境温湿度平均值是否准确可靠。
3节能技术研究
3.1湿度控制
通过房间内的湿度传感器将湿度信号（湿球温度、相对湿度、露点温度）送到PID控制器，产生2组分程输出控制信号，即正向（加湿）信号控制电加湿管的输出功率，输出越大，加湿量越大；负向输出控制制冷系统的电子膨胀阀，改变蒸发盘管内制冷剂的饱和温度（机器露点），输出越大，膨胀阀开度越小，盘管的饱和温度越低，除湿量越大，运行稳定后，环境的湿度越低。
3.2制冷系统-热回收装置
在空气调节工况机组中增加了独立的热回收装置，高温高压气体经过热回收装置后，相当一部分热量被带到了实验室内的空气中，从而起到平衡显冷的作用，实际上实现了显热可控。特别是在一些低湿度的工况下，在冷机除湿的同时，热回收装置对多余的显冷进行完全平衡，甚至可全部代替电加热，废热利用，大大降低了耗电量。
3.3制冷系统-变流量和变蒸发温度系统空气调节工况机组采用了独特的变流量和变蒸发温度系统，通过电动三通阀调整系统的流量，通过智能电子膨胀阀来控制系统的蒸发温度（压力），辅助供油系统、喷液系统、回气压力恒定系统、冷凝恒压系统等，保证了压缩机长期稳定运行。从中国质量认证中心华南空调焓差实验室使用情况来看，采用本方案技术后，实验室年运行耗能节约率达到30%以上。
3.4利用3D技术优化管线布置
焓差试验室设计管路分为设备内管路和现场管路。受场地影响，水系统、冷媒系统在各自框架上尺寸要尽可能的校内部布置的水泵、冷凝器、换热器、压缩机等还要留有足够的检修空间。一般来说，这些设备内管路和现场管路都属于二次设计管路范围，是由生产、施工人员根据实际情况布管的。引进3D技术后，可以直观的在设计阶段审核管线布置是否合理，可以推敲出更为合理的布管方案，可以校核不同专业之间的管路是否交叉。利用3D布置方案与甲方交流，可以让设计更容易被理解，可以在设计阶段让甲方参与进来，共同规划试验室设计建设。在3D上修改方案是不会产生实际材料的浪费和损耗的。
结语
本文分析探讨了焓差实验室的节能技术，采用该技术后，实验室年运行耗能节约率达到30%以上，实现了节能降耗的目的，为行业空气焓差实验室的节能设计提供了帮助。
参考文献
［1］唐力华.浅析空调器测试用焓差试验室的相关要求［J］.广东科技，2018（20）：159．
［2］中国家用电器研究院，广州日用电器检测院，珠海格力电器股份有限公司，等．GB/T7725-2004房间空气调节器［S］.北京：中国标准出版社，2015．
［3］合肥通用机械研究院，清华大学，南京五洲制冷集团有限公司，等．GBT17758-2010单元式空气调节机［S］.北京：中国标准出版社，2017．
论文作者:毛建平
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
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