干湿球温度在国标允差内变化对风管送风式热泵性能影响的实验研究

潘亚梅黄虎张忠斌史敏张文婷马浩天

干湿球温度在国标允差内变化对风管送风式热泵性能影响的实验研究

潘亚梅1黄虎1张忠斌1史敏2张文婷1马浩天1

近年来，我国通过制定能效标准、实施能效分等的措施淘汰高能耗的空调设备［1－3］。能效等级评判的依据为：制冷量和能效比须准确反映出机组在标准干湿球温度工况下的性能。

GB／T 17758—2010《单元式空气调节机》规定标准工况的室内侧干湿球温度为27℃／19℃，室外侧干湿球温度为35℃／24℃，实验环境干湿球温度读数的最大变动幅度为±1℃／±0.5℃［4］。该规定沿用GB／T17758—1999干湿球温度允差值，参考采用美国AHRI 210／240—1992《单元式空气调节器和空气源热泵》规定的读数允差［5－7］。美国其他空调测试标准也实施±1℃／±0.5℃干湿球温度允差［8－9］。

干湿球温度读数允差的设定导致制冷量和能效比通常是在标准工况附近的某一工况点测得。基于该测试结果对空调机组进行能效等级评定，标准工况下未达到三级能效值的空调机组，极有可能由于实际测试工况位于干湿球温度允差范围内的最佳工况，错误划分入三级能效。随着仪器仪表精度不断提高，进一步严格干湿球温度允差范围、提高机组性能测量结果准确性十分必要［10］。相关学者实验分析房间空调器的制冷量和能效比随干湿球温度的变化特性，提出用赤池信息量准则选取制冷量和能效比最优拟合三维曲面方程修正允差影响［11］。

本文采用空气焓差性能测试方法，控制环境干湿球温度在国家标准允差范围内波动，测定风管送风式热泵实验样机的制冷量与能效比，以分析现行国标规定的干湿球温度允差对空调机组能效判别的影响。

1 实验装置及仪器仪表精度

实验采用空气焓差法，通过对空调的送回风等参数的测量，确定空调的制冷量、制热量和能效比。实验在焓差实验室中进行，该实验室符合GB／ T29823—2013《试验用空气焓值法试验装置检验方法》［12］要求。测试装置包括室内测试环境间、室外测试环境间、空气处理机组和相应的测量仪器，如图1所示。

实验设备的容量和精度符合国家标准，系统的重复性精度小于2%。所有检测仪表经国家检测中心校准，见表1［13－14］。由于实验对干湿球温度控制精度要求较高，为减轻误差叠加影响，每隔10 min记录一次数据，直至连续7次的实验数据允差在±0.1℃范围内，求取多组平均值。

图1 实验系统原理图Fig.1 Test installation schematic diagram

表1 测量仪表的测量范围和精度Tab.1 Range and accuracy of measurement devices

2 实验样机

实验采用某国产品牌风管送风式热泵机组，其系统流程与压力温度测点的布置，如图2所示。机组的名义制冷量为20 kW，风量为3400 m3／h，出风静压为80 Pa。

图2 实验系统测点布置Fig.2 Arrangement of measuring points in test

依据GB／T17758—2010《单元式空气调节机》与GB／T18836—2002《风管送风式空调（热泵）机组》［15］，以标准工况为基准，进行室外侧干湿球温度室内侧与室外侧干球温度一维变化、二维耦合变化实验，如表2所示。

表2 室内外干湿球温度在国家标准允差范围内变化实验工况Tab.2 Test conditions when D＆WBTs change in the variations set in national standard

实际性能测试过程中，往往会发生室内侧和室外侧环境温度均偏离标准工况点，但仍在国标允差范围内的情形，故进一步考虑了室内侧与室外侧干湿球温度同时极限耦合的情况。通过室内侧耦合工况与室外侧耦合工况的组合，定量表征室内侧干湿球温度的三维以及四维变化对实验样机测量结果的影响，如表3所示。

3 实验结果与分析

3.1 室内侧干湿球温度允差的影响

定义在国标允差范围内，实际测试干湿球温度高于标准工况温度的偏差为正偏差，实际测试温度低于标准工况温度值的偏差为负偏差。如标准工况室内侧干球温度为27℃，允差为±1℃，则实际测试中的室内干球温度值28℃带来了1℃的正偏差，且达到了国标允差的上限。

图3和图4分别为制冷量、EER随室内侧干湿球温度变化的散点图。由室内侧干湿球温度一维实验结果可知：随着室内侧干球温度的升高，制冷量与EER一致降低，室内侧干球温度正偏差会削弱机组的制冷性能；随着室内侧湿球温度的升高，制冷量与EER一致升高，室内侧湿球温度正偏差会强化机组的制冷性能。

随着干湿球温度在国标允差±1℃／0.5℃内变动，制冷量和EER以室内侧标准干湿球温度工况点27℃／19℃的测量值为中心，呈矩形曲面分布，且坡向室内侧湿球温度变化方向。通过对室内侧干湿球温度二维极限耦合的实验结果进行数值拟合可得：

式中：Q为制冷量，kW；EER为能效比；tIDBT为室内侧干球温度，℃；tIWBT为湿球温度，℃。

表3 室内外侧干湿球温度耦合变化实验结果Tab.3 Test results when D＆WBTs coupling change in the variations

图3 制冷量随室内侧干湿球温度的变化Fig.3 Cooling capacity versus indoor d ry and wet bulb tem perature

图4 EER随室内侧干湿球温度的变化Fig.4 EER versus indoor dry and wet bulb temperature

拟合结果中，制冷量与能效比的实测值与函数模拟值的平均残差远小于1%，满足误差要求。干湿球温度的系数绝对值分别反映了干球温度和湿球温度对EER和制冷量的影响程度。室内侧湿球温度对EER的影响系数为0.04628，其变动带来的EER的变化梯度高于干球温度。

在评估刑事立法政策时，也应当按照刑事立法价值的三个层次的梯级结构逐步逐层进行。首先必须具有现实指导性和可行性，其次要有利于维持社会秩序，维护社会稳定。而最终要评价这一政策是否更多地从社会个体的角度去考虑政策施行的目的性和有效性，有利于维护社会和谐。如果特定的刑事立法政策有助于社会秩序的维护和公民权利的保障，使人们在日常生活中具有安全感，对自己及家人的人身及财产方面没有担忧，能够正常地开展日常生活和工作，社会管理井然有序地进行，那么这样的刑事立法政策就是一个“良策”，反之，则为“恶策”。

湿球温度升高对制冷机组的性能强化在室内侧占主导作用，是由于机组在湿工况下对空气湿度较敏感。干球温度不变、湿球温度升高，空气湿度增大，使蒸发器传热系数升高，制冷量增大，能效比提高［16］。

与室内侧的干球温度的影响相比，室内侧的湿球温度的影响不明显。标准大气压下，湿球温度19℃，干球温度从27℃升高到28℃时，空气的相对湿度从47.47%降到43.13%。机组此时处于湿工况，对室内空气的湿度较敏感，湿度降低导致传热系数减小，降低制冷量并抑制传热温差增大对制冷量的提升作用，制冷量与能效比呈下降趋势。

3.2 室外侧干湿球温度允差的影响

图5和图6分别为制冷量、EER随室外侧干湿球温度变化的三维散点图。随着室外侧干球温度的升高，制冷量与EER一致降低。与室内侧一致，室外侧干球温度的正偏差会削弱机组的制冷性能，室外侧湿球温度的正偏差会强化机组的制冷性能。

图5 制冷量随室外侧干湿球温度的变化Fig.5 Cooling capacity versus outdoor dry and wet bulb tem perature

图6 EER随室外干湿球温度的变化Fig.6 EER versus outdoor dry and wet bulb tem perature

随着干湿球温度在国标干湿球温度允差±1℃／±0.5℃内变动，制冷量和EER以室外侧标准干湿球工况点35℃／24℃的测量值为中心，呈矩形曲面分布，且坡向室外侧干球温度变化方向。室外侧干球温度带来制冷量与EER的变化梯度要高于室外侧湿球温度的制冷量与EER的变化梯度。

通过对室外侧干湿球温度二维极限耦合的实验结果进行数值拟合可以得到：

式中：Q为制冷量，kW；EER为能效比；tODBT为室外侧干球温度，℃；tOWBT为室外侧湿球温度，℃。

3.3 室内侧与室外侧干湿球温度允差耦合影响

GB／T19576—2004规定风管送风机组的二级能效限定值为2.70。由表3可知，在国标允差范围内，室内外侧干球温度达允差下限－1℃，室内外侧湿球温度达允差上限0.5℃，即室外侧干球温度达34℃，湿球温度24.5℃，室内侧干球温度26℃，湿球温度19.5℃时，机组处于最佳工况，EER为2.80，达到国家二级能效。室内外侧干球温度达允差上限1℃，室内外侧湿球温度达允差下限－0.5℃，即室外侧干球温度36℃，湿球温度23.5℃，室内侧干球温度28℃，湿球温度18.5℃时，机组处于最不利工况，EER 为2.64，达到国家三级能效。最佳工况的EER高于标准工况测量值达3.26%，最不利工况的EER低于标准工况测量值达1.81%。标准工况下，机组的EER为2.71，十分靠近能效等级二三级的分界点2.70，干湿球允差造成机组由二级能效误判为三级能效的概率达到42.9%。

采用最小二乘法对实验值进行线性回归分析，可以得到：

式中：Q为制冷量，kW；EER为能效比；tODBT为室外侧干球温度，℃；tOWBT为室外侧湿球温度，℃；tIDBT为室内侧干球温度，℃；tIWBT为室内侧湿球温度，℃。

由于室内侧湿球温度正偏差的强化作用直接影响制冷量，而室外侧干球温度的削弱作用直接影响输入功率，再间接影响制冷量。故室内侧湿球温度允差对EER的影响最显著，影响系数为0.0464；其次是室外侧干球温度，对EER的影响系数为－0.0340。而室外侧湿球温度、室内侧干球温度的影响作用微弱。

利用上述公式可以计算不同允差对机组测试结果带来的影响。由于最佳与最不利工况带来的偏差最大，故只需考虑以上两种工况的EER误差。由表4可知，干湿球温度允差严格为±0.3℃／±0.1℃，机组的EER测定误差将由±3.5%降低至±1%，提高能效等级划分准确度。而实施干湿球温度允差分级将提高新建空调机组性能检测中心的测量准确度。

表4 不同允差误差计算结果Tab.4 Calculation results of different variations

4 结论

本文采用空气焓差性能测试方法，进行干湿球温度在国标允差内变化对风管送风式热泵性能影响的实验研究，分析现行国标规定的干湿球温度允差对空调机组的影响。

1）在国家标准规定的干湿球允差范围内，室外侧干湿球温度为34℃，湿球温度为24.5℃，室内侧干球温度为26℃，湿球温度为19.5℃时，机组处于最佳制冷工况，EER为2.80，高出标准工况测量值达3.26%。

2）室内侧湿球温度在国标允差内变动对机组的制冷性能影响最显著，对EER的影响系数为0.0464；其次是室外侧干球温度，对 EER的影响系数为－0.0340。

3）干湿球温度允差严格为±0.3℃／±0.1℃，EER测定误差将由±3.5%降低至±1%，提高能效等级划分准确度。

本文受江苏省高校自然科学基金（12KJB470010）和江苏省产学研联合创新资金（BY2013001⁃05）项目资助。（The project was supported by the Natural Science Foundation of the Higher Education Institutions of Jiangsu Province（No.12KJB470010）and Prospective Study of Industry University Research Cooperation in Jiangsu Prov⁃ince（No.BY2013001⁃05）.）

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黄虎，男，博士，南京师范大学能源与机械工程学院，（025）85481033，E⁃mail：hulqf＠163.com。研究方向：制冷设备性能优化。

About the corresponding author

Huang Hu，male，doctor，School of Energy and Mechanical Engi⁃neering，Nanjing Normal University，＋86 25⁃85481033，E⁃mail：hulqf＠163.com.Research fields：performance optimization for refrigeration equipment.

（1南京师范大学能源与机械工程学院 南京 210042；2合肥通用机械研究院 合肥 230000）

为分析现行国标规定的干湿球温度允差对空调机组能效的影响，采用空气焓差性能测试方法，控制环境干湿球温度在GB／T 17758—2010规定的读数允差±1℃／±0.5℃内波动，测定风管送风式热泵实验样机的制冷量与能效比。实验结果表明，室内外侧干球温度达允差下限－1℃，室内外侧湿球温度达允差上限＋0.5℃时，机组处于最佳制冷工况，EER为2.80，高于标准工况测量值达3.26%。室内侧湿球温度对EER影响最为显著，影响系数为0.0464；其次是室外侧干球温度，对EER的影响系数为－0.0340。将干湿球温度允差严格为±0.3℃／±0.1℃，EER测定误差将由±3.5%降低至±1%，可更准确评定机组的能效等级。

制冷性能实验；能效比；实验工况；干湿球温度；允差

Experimental Study of Dry⁃bulb and Wet⁃bulb Tem perature Variations on Performance of Ducted Heat Pump

Pan Yamei1Huang Hu1Zhang Zhongbin1Shi Min2Zhang Wenting1Ma Haotian1

（1.School of Energy and Mechanical Engineering，Nanjing Normal University，Nanjing，210042，China；2.Hefei General Machinery Research Institute，Hefei，230000，China）

To analyze effects of dry⁃bulb and wet⁃bulb temperatures（D＆WBTs）on unit performance，experimental research on cooling capacity and EER of ducted heat pump are studied by means of air⁃enthalpy method when D＆WBTs change in±1.0℃／±0.5℃ of vari⁃ations set in national standard GB／T 17758—2010.Results show that the ducted heat pump is in best working condition when indoor and outside DBT reach lower limit of variation－1℃ and WBT reach upper limit of variation＋0.5℃.EER of unit is 2.8，which is 3.26% higher than the value measured in standard condition.The indoor WBT was found out to be the most significant factor with influence coef⁃ficient of 0.0464，followed by the outdoor DBT with influence coefficient of－0.0340.If DBT±0.3℃ and WBT±0.1℃ is provided to judge the energy efficiency class of air conditioner unit，the measurement error of EER drops from ±3.5%to±1%.

refrigeration performance test；energy efficiency ratio；test conditions；dry and wet⁃bulb temperature；variations

TU831.6；TQ051.5

A

0253－4339（2015）04－0078－07

10.3969／j.issn.0253－4339.2015.04.078

简介

2014年12月10日