空气焓差法在客车空调产品性能试验中的应用及常见问题分析

李大为

摘 要：文章介绍了空气焓差法测试客车空调性能的基本原理及方法，分析了空气焓差法测试客车空调性能产生偏差及不确定度的原因，并对影响空调器制冷量测量结果的因素进行分析。

关键词：空气焓差法；测量误差；问题分析

随着我国城市公交和旅游事业的发展，市场对客车空调的需求也越来越大，众多客车空调厂家加大研发力度，开发出更多适应市场要求的产品，而作为测试空调性能参数的空气焓差试验法也被越来越多的厂家应用到客车空调产品开发中。

常用的空调制冷性能测验方法有两种，一是房间热平衡法，二是空气焓差法。

两种方法各有利弊：首先是效果与效率问题。房间热平衡法耗时需要长达6小时以上才能体现其准确性；空气焓差法虽然在测量中比房间热平衡法误差较大，但整个实验只需两小时左右，大大提高测试室的使用效率。另外，对于低温等特殊工况，房间热平衡法也有着极大的试验难度。而且空气焓差法试验装置可以对空气干、湿球温度、风量以及空调的输入功率等参数进行连续、频繁的采样测量。根据国家相关标准客车空调采用空气焓差法进行产品性能测试。本文结合厂家在日常的产品试验中发现的问题，对焓差法性能试验测量结果产生误差的原因及不确定度进行分析。

1 空气焓差法的理论依据

空气焓差法是通过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、回风的焓差的乘积确定空调器的制冷量。在实际试验过程中，空调进出口中的干、湿球温度直接影响焓的数值。根据相关国家标准，空调器制冷量的公式为：

qtci=⑴

其中：qtci—空调的制冷量，W；Qmi—空调室内侧测量的风量，m3/h；ha1—进入空调室内侧空气的焓，J/kg干空气；ha2—离开空调室内侧空气的焓，J/kg干空气；Vn′—喷嘴处空气的比容，m3/kg；Wn—喷嘴处空气的含湿量，kg/kg干空气。

2 试验测量结果产生误差及不确定度的原因

焓差法测量空调制冷量的系统较为复杂，影响测试结果不确定度的因素很多，笔者在结合日常试验工作的基础上，总结出以下几点：

2.1 人为因素的影响

在试验当中，工作人员的操作过程中会有许多环节直接影响测试结果的准确性，因此在测试当中我们应该注意严格按照试验要求进行设备的安装、密封及摆放。如空调器的安装、风管密封检测、取样装置、设备的摆放、制冷剂的加注量、风速的设置等。试验人员应熟悉有关标准、安全规范的规定和被试机器操作使用说明书的要求；试验开始前，操作人员要做到心中有数：本次试验的被试机类型、遵循的标准和工况、试验前准备工作情况如何，以及被试机负荷大小等等，只有把工作做在前面才能在试验时减少不必要误差的产生。笔者所在单位为客车空调公司，公司产品体积较大（约4米左右），在测量制冷量时，安装人员、测试员水平参差不齐，同一产品常出现测量结果差异较大情况。为减少误差发生，单位质量部门按照国家相关质量标准制定严格的工艺流程；企业则多次进行员工培训，要求员工严格遵守工艺纪律。另外，应多次进行独立试验，平均测试数值以减少误差。

2.2 设备因素的影响

2.2.1 设备功能、精度影响

试验设备的功能、质量是实验数据准确与否的前提保障，保证设备功能、精度就是保证产品的质量。实验前应对设备进行检查，以保证其功能、精度满足实验要求。使用过程中严格按照操作过程操作，以免造成设备损坏。实验结束后应进行设备维护、保养，定期检测试验设备的精度。

2.2.2 装置的关键部件影响

第一，风量测量装置。它是焓差法性能试验装置的关键部件通过该装置我们可以得到进出被试机盘管的风量，从而计算出被测极机器的制冷量。其中喷嘴的作用至关重要。因此，应该根据试验机组的风量进行喷嘴数量及尺寸的选择。

通过单个喷嘴的空气流量公式为：

Qmi=1.414CAa（PvVn′）0.5 （2）

Vn′=101325Vn/[（1+Wn）Pn] （3）

其中：Qmi—空气流量即名义工况下的送风量，m3/h；C—流量系数；Aa—喷嘴面积，m2；Pv—喷嘴前后的静压差，Pa；Vn′—喷嘴处空气的比容，m3/kg；Vn—在喷嘴进口处的干湿球温度下，并在标准大气时空气的比容，m3/kg；Wn—喷嘴处空气的含湿量，kg/kg；Pn—喷嘴前的静压力，Pa。

第二，取样器和取样风机。在制冷试验的过程中，取样器和取样风机对试验数据的影响也很大。取样风机的散热会直接影响风机周围空气温度，空气密度会随着温度的变化而改变，使得采样器测得的空气密度产生偏差，这也将影响测试的结果。在测量空调制冷工况时，漏热量会使测量风量偏大。另外，为了保证测试精度，喷嘴喉部风速应在15-35m/s之间。实际测试中这项指标直观反映在喷嘴前后压差的范围应在174-784Pa之间（推荐以490Pa为中心，选择与此最接近的组合）。

第三，控制湿球温度。在制冷测试中，湿球温度直接决定制冷量的大小。测试中纱布套在取样风机的铂电阻上，并使纱布浸在取样风机的储水罐中。如果纱布因质量或油脂问题影响吸水效果，则会直接影响湿球温度，导致测量结果误差。因此我们还对水质有所要求，应采用纯净水或蒸馏水，以免水中的矿物质附着在铂电阻上影响铂电阻的测量精度。

3 结语

在空气焓差法测试空调制冷量的试验中，影响测量结果的因素主要有两点。其一，人的方面：试验人员应熟悉有关标准、安全规范的规定和被试机器操作使用说明书的要求；试验开始前，操作人员要做到心中有数：本次试验的被试机类型、遵循的标准和工况、试验前准备工作情况如何，以及被试机负荷大小等等，只有把工作做在前面才能在试验时减少不必要误差的产生。其二，设备因素的影响：在试验中为保证测量结果的准确性，应对设备的功能及精度进行检查；对试验装置的关键部件严格按照要求进行配置，减少不必要的误差。

参考文献

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