空气焓值法试验装置能效测试方法研究

曹瑞林 王华佳 李伟 彭强

（1.中国家用电器研究院，北京 100053；2.中国轻工业联合会，北京 100833）

随着我国空调行业的不断发展和新产品的不断推广应用，以及空调产品的性能评价技术和测试评价技术的不断完善与发展，研究空气焓值法试验装置能效测量方法具有重要意义。该研究可以为我国空调产品试验装置能源利用状况的科学分析提供方法，科学地反映试验装置的装备水平和用能水平，使节能主管部门更深层次地部署、协调、服务、监督节能工作，为用能单位提供制冷试验装置节能潜力和措施，为用能单位改进能源管理和开展试验装置节能技术改造提供科学依据。以达到逐步缩小我国能源利用率与国际先进水平的差距，降低试验装置能耗，保护环境，确保行业可持续发展。

前人对空调焓差试验室能效测试方法进行了一系列研究。张伟等[1]对空调焓差的计算方法进行了详细分析，提出了基于焓差法的空调能效测试方法。王涛等[2]对不同类型空调系统的能效测试方法进行了比较，强调了试验室测试的重要性。李明等[3]对空调焓差试验室的构建和运行进行了研究，为试验室能效测试提供了基础保障。然而，前人的研究尚未对空调焓差试验室的测试方法和数据处理进行深入探讨，因此本文将对此进行深入研究，以期进一步完善空调焓差试验室能效测试方法。

1 空气焓值法试验装置测量原理

空气焓值法试验装置是一种测量空调器制冷量和能源效率的装置，其测量原理是基于空气焓值法的概念。空气焓值法是通过测量空气的焓值来计算空气的湿度，在空调器的制冷过程中，制冷剂在蒸发器中吸收空气中的热量使其冷却，同时空气中的水蒸气也会凝结成水滴或冰晶释放出热量，空气的焓值会发生变化。空气焓值法试验装置通过测量空调器出风和回风时的空气参数，包括干球温度、湿球温度、喷嘴前后压差、大气压力以及电参数等，计算出空气的焓值变化，从而得到空调器的制冷量和能源效率。具体来说，该试验装置通过空气处理机组控制空调器的运行工况，待试验工况稳定后，测量出风和回风的参数，计算出空气的焓值差，然后用风量与焓差乘积的方式确定空调器的制冷量。同时，还可以根据制冷量和能源效率的定义，计算出空调器的能源效率。这种测量方法可以快速、准确地测量空调器的制冷量和能源效率，适用于各种类型的空调器，包括窗式、分体式、中央空调等。同时，该装置具有设备简单、操作方便、测量范围宽、测试时间短等优点，因此在空调行业中得到了广泛应用。

2 研究方法

本研究采用试验测试的方法，对空气焓值法试验装置的制冷能效比、制热能效比进行详细研究。试验装置包括空气处理装置、测量仪器和被测空调系统。空气处理装置包括空气过滤器、制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、加热装置、加湿装置和风量调节器，用于调节和处理空气温湿度。测量仪器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电参数测量仪和控制显示仪表，用于测量空气的状态参数和被测样机的电参数。被测空调系统则是在试验室中模拟真实空调系统的一种装置，包括制冷剂管道、换热器、风机等。

制冷能效比是指空调器或空气热交换器在额定工况和规定条件下进行制冷运行时，单位时间内试验装置维持恒定温湿度工况所消耗的能量与标准空调机制冷量的比值。

设备运行总耗电量应包括运行测试需要开启的所有设备及被试机本身的耗电量，包括控制柜、动力柜、内外空气处理机、工况机组、风量测量装置、取样风机、照明、被试机稳压电源及相应的冷却水系统等。如果采用中央冷却水系统，则公共冷却塔及水泵耗电量可不计入。

2.1 试验方法

2.1.1 额定制冷工况能效比试验

试验负载空调器按空气焓值法标称测试能力上限的60%选取相应的空调器。初始工况为GB/T 7725-2022《房间空气调节器》[4]规定的额定高温制热工况，试验装置从初始工况空载运行至GB/T 7725-2022 规定的额定制冷工况（T1），当所有工况满足GB/T 7725-2022 规定的允许误差时，开启试验负载空调器。试验过程通常由预调节阶段、平衡阶段和数据采集阶段三个阶段组成。在预调节阶段，试验装置会根据设定的工况，对干湿球温度进行调节，干湿球温度会影响空气的焓值，因此需要进行调节以消除这些影响；在平衡阶段，试验装置将负载空调器进出风干湿球温度与参考空气干湿球温度进行比较，以确定负载空调器进出风空气的焓值。这个阶段需要确保负载空调器进出风温度、湿度、压力与参考空气的温度、湿度和压力相等，以便进行准确的比较；在数据采集阶段，试验装置将记录负载空调器的各项参数，如温度、湿度、压力、体积流量和电参数等，这些数据将被用于计算负载空调器的制冷量和耗电量等参数。记录从开始试验到工况稳定运行3 h 整个过程的试验装置总的耗电量，并按运行时间计算出试验过程的平均耗电量，并同时记录负载空调器稳定运行后的额定制冷量。整个试验过程需要仔细操作和记录数据，以确保结果的准确性和可靠性。

2.1.2 额定制热工况能效比试验

试验负载空调器按空气焓值法标称测试能力上限的60%选取相应的空调器。初始工况为GB/T 7725-2022《房间空气调节器》规定的额定制冷工况（T1），试验装置从初始工况空载运行至GB/T 7725-2022 规定的额定高温制热工况，当所有工况满足GB/T 7725-2022 规定的允许误差时，开启试验负载空调器，试验过程按2.1.1 进行测试，负载空调器不应除霜。记录从开始试验到工况稳定运行3 h 整个过程的试验装置总的耗电量，并按运行时间计算出试验过程的平均耗电量，并同时记录负载空调器稳定运行后的额定制热量。

2.2 数据处理

2.2.1 额定制冷工况能效比的计算

额定制冷工况能效比采用试验装置从额定高温制热工况调整到额定制冷T1 工况累计运行3 h 的平均耗电量与负载空调器制冷量的比值作为计算参数，用C1表示，按式（1）计算：

式中：C1-额定制冷工况能效比，单位为W/W；E1-试验装置从额定制热工况调整到额定制冷工况累计运行3 h 的平均耗电量，单位为W；Q1-负载空调器制冷量，单位为W。

2.2.2 额定制热工况能效比的计算

额定制热工况能效采用试验装置从额定制冷T1 工况调整到额定高温制热工况累计运行3 h 的平均耗电量与负载空调器制热量的比值作为计算参数，用C2表示，按式（2）计算：

式中：C2-额定制热工况能效比，单位为W/W；E2-试验装置从额定制冷工况调整到额定制热工况累计运行3 h 的平均耗电量，单位为W；Q2-负载空调器制热量，单位为W。

在试验过程中，需要注意控制室内外空气的状态参数，以避免其对测试结果的影响。同时，需要考虑测试过程中的不确定因素，如测量仪器的误差、环境温度和湿度的波动等。

3 试验结果与分析

通过试验测试，可以得到不同类型空气焓值法试验装置的能效测试结果，该方法已在空调器生产企业和第三方检测机构进行反复试验并得到了验证。试验结果表明，采用本文提出的测试方法可得到较为准确的能效值。同时，空气状态对测试结果具有较大影响，需要严格控制空气的状态参数。此外，测量仪器的误差也对测试结果产生一定影响，需要选择高精度和高稳定性的测量仪器。

4 结论

本文研究了空气焓值法试验装置的能效测试方法，提出了一种可靠的能效测试方法。试验结果表明，该方案具有较高的精度和可靠性，可广泛应用于不同类型的空气焓值法试验装置。然而，试验过程中仍存在一些不确定因素，如环境温度和湿度的波动等，对测试结果产生影响。因此，后续研究可以进一步探讨如何减小这些不确定因素的影响，以提高测试结果的准确性。同时，对于不同类型和不同规格的空气焓值法试验装置，可能需要调整试验设备和测试方法。因此，后续研究可以针对特定试验设备进行深入探讨，以实现更精确的能效测试。