空调器启动和出风温度变化评价方法研究

席战利　亓新　陈蒙

1.广东美的制冷设备有限公司　广东佛山　528000　2.中国家用电器研究院　北京　100176

1　引言

空调器是为人类提供舒适环境的设备，目前房间空气调节器从使用范围、规模和使用频度上都深深地影响着人们的日常生活与工作，人们对空调器使用过程的舒适性要求越来越高。市场调研结果分析，“制冷不够快”、“制热不够快”是用户使用空调的主要痛点之一。为了迎合市场需求，很多企业也都研制了快速制冷、快速制热的产品，并宣称其空调器制冷、制热速度快，然而，空调器的性能标准GB/T 7725《房间空气调节器》中仅规定了制冷量、制热量、最大运行制冷、最小制冷运行、最大运行制热、噪声等性能指标，对制冷速度快与慢没有明确的评价方法及考核指标。评价指标不一致，相互之间没有可比性，用户在选购产品过程中无法获得直观的性能对比信息，所以，提出有效的评价标准引导行业健康发展十分必要。

空调启动时间、出风温度等都是影响制冷、制热速度的直接因素，如何综合考虑这些因素，客观评价房间空气调节器制冷和制热速度的舒适性指标是行业亟待解决的问题。

制冷量计算公式[1]如下：

φtci=qmi（ha1-ha2/V’n(1+Wn)（1）

式中：

φtci——室内侧测量的总制冷量（W）；

qmi——空调器室内测点的风量（m3/s）；

ha1——空调器室内侧回风空气焓值，J/kg（干）；

ha2——空调器室内侧送风空气焓值，J/kg（干）；

V’n——测点处湿空气比容（m3/kg）；

Wn——测点处空气湿度，kg/kg（干）。

由上式可以看出，出风温度快速下降会导致出口空调器室内侧送风空气焓值ha2下降，室内侧送回风空气焓差会增大，从而制冷量增大，所以采用空调器出风温度变化速度可以很好的评价空调器在启动阶段非稳态时快速制冷和制热的能力，压缩机是空调系统的“心脏”，压缩机启动速度是制冷和制热速度的决定性因素，所以评价压缩机启动速度也能很好的反映空调器快速制冷和制热的性能。

2　试验工况的确定

本文通过采集从2016年6月26日至2017年6月25日整一年全国不同气候区域（夏热冬暖地区、夏热冬冷地区、温和地区、寒冷地区、严寒地区）共1034110台空调的数据，分析12161682次制冷开机时的温度数据得出：制冷季节开机时刻的室内温度主要集中在26℃～30℃；占比最大的是29℃；制冷季节开机时刻的室外温度主要集中在27℃～33℃；占比最大的是31℃。所以选择制冷室内工况是29℃，湿球温度采用相对湿度50%对应的温度；室外工况是31℃，湿球温度采用相对湿度50%对应的温度，如表1所示。

图1　实验室示意图

图2　分体挂壁式空调器出风温度测温点布置示意图

图3　采用贯流风叶形式的分体落地式空调器出风温度测温点布置示意图

图4　采用离心风叶方形出风口形式的分体落地式空调器出风温度测温点布置示意图

制热季节开机时刻的室内温度主要集中在3℃～30℃；占比最大的是15℃；制热季节开机时刻的室外温度主要集中在-9℃～23℃；占比最大的是7℃。由于制热季节大数据分析得到的室内温度和室外温度与GB/T 7725-2004额定制热工况相近，所以制热工况采用GB/T 7725-2004额定制热工况，如表2所示。

3　试验方法

试验可在如图1所示的室内侧和室外侧工况可调的实验室进行。

分体挂壁式空调器每个出风口出风温度传感器按照图2中点①、②、③的位置进行布置，布点位置处于与出风口相切的垂直面上。

采用贯流风叶形式的分体落地式空调器每个出风口出风温度传感器按照图3中点①、②、③的位置进行布置，布点位置处于与出风口相切的垂直面上。

采用离心风叶方形出风口形式的分体落地式空调器每个出风口出风温度传感器按照图4中点①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨的位置进行布置，布点位置处于与出风口前边框相切的垂直面上。

采用离心风叶圆形出风口形式的分体落地式空调器每个出风口出风温度传感器按照图5中点①、②、③、④、⑤、⑥、⑦的位置进行布置，布点位置处于与出风口前边框相切的垂直面上，布点位置需要避免被水平/垂直导风条和支撑件阻挡。

试验工况稳定至少10min后，按照制冷运转条件或制热运转条件，用遥控器开机运行至少10min，然后用遥控器关机，断开电源3min后再通电，静置待机至少60min，再分别按制冷运转条件或制热运转条件开始试验。

压缩机启动时间的采集需用单独接入检测压缩机启动瞬间信号的设备和检测遥控器启动瞬间信号的设备，压缩机启动瞬间信号采集设备及遥控器启动瞬间信号采集设备的响应时间应不大于1ms。

表1　试验工况

表2　试验工况

图5　采用离心风叶圆形出风口形式的分体落地式空调器出风温度测温点布置示意图

图6　某品牌空调压缩机启动频率随时间变化曲线

图7　某品牌空调制冷出风温度随时间变化曲线

图8　某品牌空调制热出风温度随时间变化曲线

从遥控器开机瞬间开始采集压缩机启动信号，至少每隔1s采集一次，持续采集至少120s，记录压缩机启动时间和制冷制热出风温度值，计算规定时刻出风温度算数平均值。

4　技术要求

本文采用某公司35机进行压缩机启动和制冷制热出风温度的测试，测试结果如图6、图7、图8所示。该空调压缩机实现4s启动，6s频率达到65Hz，20s制冷出风温度达到23℃，60s制热出风温度达到40℃以上，符合空调器实际运行状态和运行参数。

5　总结

本文根据用户实际使用空调器的大数据分析，设定用户使用空调最高频的环境作为测试工况，通过测试压缩机启动时间和制冷制热出风温度变化速度等影响舒适性的指标来客观评价空调器的快速制冷和制热效果，该方法通过对房间空调器的制冷和制热速度进行客观评价，统一评价方法，规范市场秩序，提升用户对空调产品对制冷制热效果的满意度，填补了行业空白，推进产品的迭代升级，引导行业进行技术革新，对提高人们的生活品质具有重要意义。

[1] GB/T 7725-2004. 房间空气调节器 [M]. 中国国家标准化管理委员会，2014.