浅谈空调系统试验台架在正向设计中的作用

2021-09-23陈光伍田汪庆

汽车实用技术 2021年17期

陈光伍，韦巍，田汪庆

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥 230601）

引言

随着我国经济社会的发展，人们对于物质生活的要求不断提升。空调系统也逐步成为人们日常生活中必不可少的一部分。空调系统在进行销售前，其性能需要进行确认。环境试验是验证产品设计及质量的主要手段[1]。随着科学技术的发展，为了解决如何把系统控制到预期工况这一技术难题，环境试验设备发挥着重要作用[2]。

压缩机、空调器等制冷设备的性能试验台，测量与控制的可靠性尤为重要。没有准确的测量与精准的控制，性能试验台无法获取可靠的测试数据，也就很难完成待测设备的性能试验与研发。同时，近两年通过与贝尔、德尔福、空调国际、法雷奥、电装、松芝、杰信、新电、豫新等国内外空调系统厂交流，得知中国目前最好的整车空调研发团队是泛亚汽车的空调电子部。对其空调研发团队进行分析，发现其在空调系统的冷冻油循环量测试、模拟整车装配状态的空调性能测试、空调系统在极限工况下（高温、高速或怠速）运行情况测试、空调系统受前端模块（水箱、中冷器、通风格栅等）的影响程度、HVAC的温度线性测试等研究位于行业前列，而其研究的基础就是空调试验台架。

因此，本文通过阐述某款空调系统正向设计过程中加热器单体在空调系统试验台架上的验证过程，明确指出，低成本高质量空调系统开发的整体思路就是：大力控制环模试验的次数，切实提高环模试验质量，充分利用台架试验进行空调系统单点测试并确保准确性[3]在空调系统正向设计中的重要性。

1 试验设备、评价指标及测试方法

1.1 试验设备

空调系统综合试验台架是一套由试验室、风量测定装置、空气调和器、空气温度测定装置、湿度测定装置、加热器试验辅助系统、试件电源供应箱、热电偶箱、冷媒系统所构成的能够测定空调系统各项性能的试验台架。

1.2 评价指标

对于空调系统而言，换热量直接影响整套空调系统的性能。而一个经过优化的空调系统的制冷器的散热系统的散热能力总是有限的。虽然通过增加副冷凝器的同时增加制冷剂充注量[4-6]的方式能达到改善散热系统散热能力，提升空调系统性能的目的，但这样可能会与系统开发中“低成本、高质量”的目标相悖离[7-8]。因此，在给定的边界条件下，空调系统的换热能力的平衡点就成为了整个空调系统性能的一个重要评价指标。以某款加热器为例，设计状态要求该加热器在风量为300 m3/h状态下加热能力≥（5 000～5%） W，但使用传统的测试方法可能无法对其性能进行系统的模拟、分析，也就无法对其进行全面的评价。

1.3 测试原理简述

在空调系统的日常使用过程中，其使用的环境温度、湿度、通风量、通过系统的风量以及介质的流量、介质的进入温度等的合理使用有利于改善空调制冷系统的高温运行性能,拓宽其运行温度范围[9]。因此，在使用空调系统综合试验台架对换热能力（换热量）进行对比测试时，需针对该套系统的日常使用环境对这几组变量参数进行设定，同时对其中的部分可控因素进行调整，获得尽可能多的测试数据，从而对设计分组提供数据支持。

2 试验举例及分析

以某公司生产的某款加热器为例，为验证其性能，针对关键边界条件进行设定（边界条件赋值来源于加热器常用工况），并针对其中的影响性能的关键因素（风量、水流量）进行调整、测试，同时对测试数据进行记录。

流量分别设置：4 L/min、8 L/min、12 L/min、16 L/min、20 L/min、24 L/min，风量分别设置200 m3/h、300 m3/h、400 m3/h、500 m3/h、600 m3/h。进气温度：（20±0.5）℃，进口温度（85±0.5 ）℃。详见表1：

表1 测试边界条件设定参数

2.1 数据采集及处理涉及名词

（1）空气进口温度：试验室内的空气温度；（2）空气湿球温度：试验室内的空气湿度；（3）介质进口温度：加热器进口介质温度；（4）加热器风量：通过加热器的风量；（5）介质流量：单位时间内通过加热器单位面积的介质的体积；（6）换热量：测试样件的换热性能结果；（7）加热器风阻：空气通过加热器的压力降；（8）加热器流阻：介质通过加热器的压力降。