空调器制冷量不确定度评定

邵伟恒，邵 鄂（工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610）

空调器制冷量不确定度评定

邵伟恒，邵 鄂
（工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610）

空调器制冷量测试的结果受到很多因素的影响，其结果很大程度上影响整机的能效等级评定。首先介绍了最新版空气焓差法测量制冷量的数学模型；其次，对额定制冷量为2.7 kW的房间型空气调节器的制冷量测试结果进行了不确定度评定；最后，讨论了影响实验数据不确定度的主要因素。分析给出的测试数据得出如下结论：在空调器制冷量测试中，进出口湿球温度对制冷量测量影响最大，其次为A类不确定度，喷嘴前压差、大气压力及喷嘴直径，其余参数对制冷量的影响可以忽略。

焓差法；空调器；制冷量；不确定度

前言

空调器制冷量测试目前主要有空气焓差法和房间量热计法，房间量热计法往往能够提供更加准确的测试数据。而在实际使用过程中，生产厂家为了兼顾测试空气调节机组的类型、出风型式、测试过程的要求等，通常选择空气焓差法作为试验方法。为了提高制冷量测试的准确度和可靠性，测量不确定度评定与表示方法的统一已成为科技交流和国际贸易的迫切要求。目前，ISO 17025中对测量结果的不确定度有明确的要求：校准实验室出具的每份证书或报告都应包括有关测量结果不确定度评定的说明[1,2]。

本文首先介绍了空气焓差法测量原理；其次，以额定制冷量为2.7 kW房间型空调器测试为例进行了不确定度评定，并给出了评定方法和计算过程；最后，着重阐述了不确定度的影响因素。

1　空气焓差法原理

GB/T 7725 报批稿中，对焓差法的出风测量装置进行了改进，从原来的喷嘴与出风参数一体测量，变成了出风参数测量加风量测量装置两部分，新版空气焓差法测量原理如图1所示。

图1中一共包含9个测量量，每个测量量都是直接测量量，其中进出风采集器的风速要求为大于5 m/s，静压控制箱的出风压力应通过排风机控制在大气压力，风速测量装置喷嘴处的风速应该在15 ~35 m/s之间[3]。进风干球t1和湿球tw1单位为℃；出风压力Ps单位为kPa；出风干球t2和湿球tw2单位为℃；喷嘴前压差P3单位为Pa，表示喷嘴进口处绝对压力与大气压力之差；喷嘴前温度t3为喷嘴喉部干球温度单位为℃；喷嘴前后压差P△单位为Pa；D1，D2表示喷嘴直径单位为mm。空调器制冷量与这9个直接测量量的关系十分复杂。

2　焓差室制冷量不确定度评定

本文针对2.7 kW空调器的测试结果，给出了评定焓差室制冷量不确定度的方法，表1给出了测试中的9个测试变量，该变量与图1中标识的变量相对应，为标准中要求的七组采集数据的平均值。该9组数据将直接影响制冷量的B类不确定度。

根据空气焓差法原理，给出制冷量与9组直接测量量的函数关系式如下：

其中，D1=80 mm，D2=0 mm。

根据不确定度合成原理，得到合成不确定度表达式：

表1　制冷量为2.7 kW空调器的测试数据表

其中，c表示各变量的灵敏系数，u表示不确定度。下标A表示A类标准不确定度，其他表示B类标准不确定度。公式（3）~（15）给出了B类标准不确定度中各灵敏系数计算公式：c

其中，qmi表示各个喷嘴风量的和，单位m3/h；ha1表示进风焓值kJ/kg；v’n表示出风湿空气比容，单位m3/kg；wn2表示出风绝对湿度，单位kg/kg(干)。

由公式（3）和公式（4）可以看出进风干湿球是通过影响进风焓值来影响制冷量的不确定度的，在焓值计算公式中，湿球的影响是通过绝对湿度表现出来的，它们的计算系数也决定了灵敏系数的大小。

公式（5）~（10）给出了出风干湿球的灵敏系数计算公式。

其中a1，b1由下式确定。

图1　风洞式空气焓差法测量原理

公式（11）~（16）分别给出了，风洞喷嘴前温度，大气压力，喷嘴前压力，喷嘴前后压差及喷嘴直径的灵敏系数计算公式。

图1给出了额定制冷量为2.7 kW的房间型空气调节器的灵敏系数计算结果。计算结果整理如表2所示。

表2　空调器制冷量各变量灵敏系数表

图2　额定制冷量为2.7 kW空调器计算结果

从计算结果中可以看出，进风湿球和出风湿球的灵敏系数相当，相对较大，符号相反。其余参数影响相对较小，需看计量校准数据来确定对制冷量的影响。图2给出了焓差室制冷量不确定度评定结果。其中A类不确定度是0次独立测量数据通过贝塞尔公式[5]计算得出。图2中制冷量不确定度的计算结果可以看出，进出风湿球对结果的影响很大，已经超出了A类不确定度的影响，达到20 W以上，且两者对结果的影响已经远远超出其他参数的影响。喷嘴前后压差和出风压力的影响相当均小于5 W。其余的参数如进风干球、出风干球、喷嘴前温度及喷嘴前压差影响均小于0.5 W，但为了更精确的测量空调器的制冷量，新版JJF 1261.4-2014和GB/T 17758-2010已经采用图1所示的测量结构，将这些因素考虑在内[6]。最后喷嘴直径的影响为1.35 W。

图3　焓差室制冷量不确定度评定结果

结合图2计算的影响因素，公式（17）给出了相对合成标准不确定度计算结果：

取包含因子k=2，则额定制冷量测量结果的扩展不确定度为：

3　结论

本文通过对焓差室测量原理和不确定度的公式计算分析，编写了焓差室制冷量测试计算软件。分析了焓差室制冷量评定方法，及影响焓差室制冷量测量的主要因素，得出如下结论：在空调器制冷量测试过程中，进出口湿球温度对制冷量测量影响最大，其次为A类不确定度，再次为喷嘴前压差、大气压力及喷嘴直径，其余参数对制冷量的影响可以忽略；因此在进行空调器制冷量测试时，尽量保证湿球纱布满足标准中的要求，及时更换过期纱布，以提高测量精度，减小测试偏差。

［1］ 戴世龙， 王敏， 齐淑芳， 等. 房间空调器空气焓值法测量不确定度简化计算研究［J］. 制冷学报， 2010， 31（6）： 51-55+62.

［2］ 郁夏夏， 路阳， 张维加， 等. 空气焓差法测量制冷量不确定度的理论与实验分析［J］. 制冷技术， 2013， 33（4）： 15-18.

［3］ GB/T 7725-2004 房间空气调节器［S］.

［4］ 齐淑芳， 李芳， 彭飞， 等. 房间空调器空气焓值法的测量不确定度计算［J］. 制冷技术， 2014， 34（5）： 54-57.

［5］ JJF 1261.4-2014 房间空气调节器能源效率标识计量检测规则［S］. ［6］ GB/T 17758-2010 单元式空气调节机［S］.

Uncertainty Evaluation for Cooling Capacity of Air-conditioner

SHAO Wei-heng， SHAO E
（No.5 Research Institute of MIIT， Guangzhou 510610）

The cooling capacity test result of air-conditioner is affected by many factors， and the result has great influence on the energy efficiency rating. Firstly， we introduce the mathematical model of latest air enthalpy difference method for measuring cooling capacity； secondly， the evaluation of uncertainty of the room air-conditioner whose cooling capacity is 2.7 kW was carried out； at last，the main factors that affect the uncertainty of the experimental data are summarized. Analysis of test data in this paper draws the following conclusions： in the testing process of air-conditioner cooling capacity， inlet and outlet wet bulb temperature has the greatest impact on cooling capacity， followed by type A uncertainty， the nozzle pressure difference， atmospheric pressure and nozzle diameter， and the remaining parameters influence on cooling capacity can be ignored.

enthalpy difference method； air-conditioner； cooling capacity； uncertainty

TB65

A

1004-7204（2016）04-0038-04

邵伟恒（1989-），男，硕士，河北围场县人，助理工程师，从事电子电器产品可靠性及自动化检测技术的研究。