技术交流 空气焓差法的试验分析 徐志亮 （珠海格力电器股份有限公司质控部测试中心，广东珠海５１９０７０） 摘要：介绍了目前空调器制冷量最常用的一种测试方法以及一些相关的计算公式；通过试验 测定了毛细管长度与制冷剂充灌量对空调器制冷系统的影响，认为在空调器中存在着毛细管长度 与充灌量的最佳匹配的性能关系。 关键词：空气焓差法； 试验； 毛细管；制冷剂充灌量 中图分类号：ＴＢ６６３。ＴＵ８３１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—８４４９（２００５）０６—００６４－０４ ０ 引言 目前空调器制冷量的测试方法有两种 ：即空气 生变化，这样空调器在该工况下的制冷量就可由室内 焓差法和房间型量热计法，其中后者又有标定型和平 侧进、出风的焓值的差来确定，可按公式（１）来计算： 衡环境型两种形式。空气焓差法具有方法简便、装置价 廉和节约能量等优点而被广泛采用。 Ｑ＝ （１） 该测试装置用绝热隔墙分成室内侧和室外侧两部 式中Ｑ——空调器室内侧测量的总制冷量，ｗ； 分。分别形成室内、室外工况条件，测试装置的四周围 空调器室内测点的风量，ｍＺ／ｓ； 墙、天花板和地板均采取了隔热措施，室内、外两侧均 ｈ 。——空调器室内侧回风空气焓值，Ｊ／ｋｇ 配有加热、加湿等空气再调节机组来保证空调器测试 ｈ ——空调器室内侧送风空气焓值，Ｊ／ｋｇ 所需要的测试工况。 室内测点处湿空气比容，ｍ３／ｋｇ； 该测试装置严格按照国家标准要求建造而成，为 ｄ ——室内测点处空气湿度，ｋｇ／ｋｇ（ｎ。 满足空调器室内侧的工况要求，其测试间能使工况维 根据此测量原理，用空气焓差法测定空调器制冷 持在规定允差内。试验时测试装置周围的空气速度不 量时，需测出空调器的进、出风口处空气的干湿球温度 超过２．５ｍ／ｓ。为满足空调器室外侧的Ｔ况要求，室外侧 和该处的空气压力，然后计算出空调器室内侧回、送风 应具有足够的空间而保持气流场不变。 空气焓值。但是由于测试装置上测试空调器送风口干、 测试时，被测空调器的蒸发器送风口和室内侧的 湿球温度的位置常距空调器送风口有一定的距离，这 空气测量装置相接。空气测量装置中的风道截面尺寸 样就不可避免存在一定的漏热量。因此，空气焓差法做 和蒸发器送风口的截面尺寸相同，同时要求空气测量 试验时，空调器的制冷量应为： 装置具有良好的保温作用，保证漏热量不超过被测空 Ｑｏ＝Ｑ＋ｑ （２） 调器制冷量的５％。保温应从蒸发器送风口开始，直至 ｑ ｑ０ Ａｔ 测温点为止，其中包括连接风管在内。测试时，冷风经 式中Ｑ。一在不考虑测试装置漏热量时的空调器制冷 风道而进人接收室，经喷嘴而进人排风室，再由排风室 量，ｗ； 中的排风扇送出。 ｑ一测试装置的漏热量，Ｗ／￣Ｃ： ｑ。一每摄氏度温差的漏热量，Ｗ／￣Ｃ，此值可根据 １ 测试原理和测量仪器 实验确定； １．１测试原理 △￡一测试装置的内外温差，ｃＩ＝。 在空调器的运行工况稳定后，由于空调器对室内 １．２测量仪器 侧的冷却除湿作用，使得空调器室内侧进、出风焓值发 １．２．１温度测量 Ｉ 第蛐 技术交流 空调器室内侧送、回风口的温度采用空气取样装 水蒸气分压力是与饱和水蒸气分压力和干、湿球 置上的干、湿球温度计来测量，其测量范围为～２５～ 温度均有关的状态参数。该参数在已知空气的干、湿球 ５０ｃＩ二，最小刻度为０．１ｃＩ二。测量室内侧回风温度时，要求 温度两个状态参数时，可在焓湿图ｉ－ｄ上查出。用下面 干、湿球温度计应位于距空调器室内侧回风口约 的公式进行计算，可以避免风速小于５ｍ／ｓ时用湿球温 ０．１５ｍ处，同时测点应选在气流比较稳定，而且混合比 度查ｉ－ｄ图所造成的误差。 较均匀的截面上。 Ｐｑ＝Ｐｑ．ｂ—Ｂ（ｔ—ｆ ）Ｐ （５） １．２．２湿度测量 Ｂ＝０．００００１（６５＋６．７５／ｕ） （６） 测湿仪表采用干湿球温度计，使空气以不小于 式中ｔ一空气干球温度，ｃＩ＝； ５ｍ／ｓ左右的速度流过干湿球温度计的感温包，测得干 Ｐ一实测大气压，Ｐａ； 湿球温度，经换算得湿度。 ｕ一湿球温度测量时，流过湿球温度计的空气流 １．２．３循环风量测量 速，此值可测定。 空调器室内侧循环风量的测量采用毕托管和斜管 ２．３含湿量ｄ 微压差计进行间接测量，是由测量风道出口附近的三 个喷嘴的前后压差计算出。有３个喷嘴用于测量不同 当大气压力一定时，含湿量和水蒸气分压力近似 范围的风量。 于直线关系，水蒸气分压力越大，含湿量也就越大 ， １．２．４制冷剂充灌量测量 可按下式计算： 在系统抽真空之后，充人定量的制冷剂，并检漏保 ｄ＝０．６２２Ｐｑ／（Ｐ一只） （７） 压。制冷剂质量测量采用ＸＨ—ｌ００型电子秤，其量程 ２．４空气焓值ｈ 范围为２００ｇ～３０ｋｇ，最小刻度为ｌＯｇ。 ｈ＝１．Ｏｌｔ＋ｄ（１．８４ ｔ＋２５００） （８） １．２．５压力测量 空气侧的压力测量主要测量风管内喷嘴前后的静 式中１、Ｏ１和１．８４分别为干空气和湿空气的热容 压差或喷嘴喉部的动压及喷嘴进口处的大气压力，采 （ｋＪ／ｋｇ·ｃＩ＝），２５００为水的汽化热（ｋＪ／ｋｇ）。 用液体压差计和毕托管配合测定。制冷剂侧的压力测 量可采用压力表直接接在阀门处测出，其精度达到 ３试验研究 ０．Ｏ０ｌ ＭＰａ。 ３．１空调器充灌量的测定 制冷剂充灌量对于制冷系统的性能有较大的影 ２焓值的计算 响，在制冷系统运行工况和结构参数给定的情况下，存 ２．１饱和水蒸气分压力尸ｑ 在着最佳充灌量，使系统的制冷量和能效比达到最优 在一定温度条件下，当湿空气中水蒸气含量达到 化。充灌量过多或过少，系统的蒸发温度、冷凝温度等 最大值时，此时水蒸气分压力称为湿空气在该温度下 参数都会发生变化，从而导致系统的制冷量和能效比 的饱和水蒸气分压力。它的大小仅与温度有关，在大 下降。制冷剂充灌量的测定通常有以下两种方法。 多数的空调技术资料中，往往提供的是有关的详细的 ３．１．１测重量 表格，适宜手算，但查找时比较麻烦一点。 在充灌制冷剂时，事先准备好一个电子秤，将制 国内外资料中可查到相关的函数公式，下述是国 冷剂钢瓶放人一个容器中，再在容器中注入４０ｃＩ二以下 际气象机构（ＩＭＯ）推荐的Ｇｏｆｆ－Ｇｒａｔｃｈ公式： 的温水（适用于空调器的低压充注制冷剂蒸汽）。充注 ｌｏｇ（Ｐｑ．ｂ／９８０６６．５）＝ａ－ｂ｛［１０００１（２７３．１６＋ｔ ）一 前记下钢瓶、温水及容器的重量，在充注过程中注意 １０００１３７３．１６１｝＋８．２ ｌｏｇ【３７３．１６／（３７３．１６＋ｆ ）１－ 观察秤的指针。当钢瓶内制冷剂的减少量等于所需要 ｃ（１００一ｔ ） （４） 的充注量时即可停止充注。也可直接称量钢瓶，不用 式中ｔ 一空气的湿球温度，ｃＩ二； 加温水。 ａ，ｂ，ｃ一系数，ａ＝Ｏ．０１４１９６６，ｂ＝３．１４２３０５， ３．１．２测压力 ｃ＝Ｏ．００２４８０４； 制冷剂饱和蒸汽的温度与压力呈一一对应关系， Ｐｄ． —饱和水蒸气的分压力，Ｐａ。 若已知制冷剂的蒸发温度即可查出相对应的蒸发压 力，此压力的表压值由高、低压力表显示出来。因此， ２．２水蒸气的分压力 根据安装在系统上的压力表值即可判定制冷剂的充灌 苴。． ｌ ６５ 技术交流 量是否合适。 要受系统的质量流量的影响０ ３．２空调器变充灌量对制冷能力的影响及分析 ３＿２＿３能效比的分析 对于给定的制冷系统，随着充灌量的增加，系统的 以ＫＦ－－３２ＧＷ／Ｋ型空调为例得出制冷剂充灌量 制冷量和输入功率均增大，但制冷量增大的趋势大于 与制冷量的关系，见表１。 输入功率增大的趋势，所以此时的趋势是系统的能效 表１空调器充灌量变化对制冷能力的影响 比随着充灌量的增大而增加；随着系统充灌量的继续 增大，系统的制冷量达到最大值后又减小，而系统的输 入功率在一直增大，所以总的趋势是系统的能效比随 着系统的充灌量的继续增大而减小。 ３．３毛细管长度变化对制冷能力的影响 以ＫＦ一３２ＧＷ／Ｋ型空调器为例可得出毛细管长度 ３＿２．１制冷量的分析 对制冷量的影响，见表２。 对于给定的制冷系统，随着充灌量的增加，制冷量 表２毛细管长度变化对制冷量的影响 会逐渐的增大，当制冷量到达一定的峰值后，然后又随 着充灌量的增加而逐渐减少，呈现一个抛物线。随着 充灌量的增加，引起系统蒸发压力、温度及冷凝压力、 温度的升高，但对于活塞式压缩机，蒸发温度对系统质 量流量的影响远大于冷凝温度的影响。当系统的质量 流量增大，蒸发器的有效换热面积增大，蒸发压力上 ３．３．１制冷量的分析 升，单位质量制冷量的增加，从而系统的制冷量增大。 对于给定的制冷系统，随着毛细管长度的增加，制 尽管蒸发温度升高会使蒸发器与环境传热温差减 冷量逐渐增大并出现一峰值，然后又随着毛细管长度 少，但在达到峰值以前，增大质量流量仍在传热中占主 的增加而逐渐的减小，制冷量曲线呈现一个抛物线型。 导地位，所以制冷量会逐渐增大。但是随着充灌量的 在制冷剂充灌量不变时，毛细管长度较短时，小的压差 进一步增加，这时传热温差的减少占主导地位，抑制了 就可以获得大的质量流量，从而使蒸发压力、温度增 制冷量的进一步上升，制冷量就会下降。 大，蒸发器与环境传热温差较小。此时，小的传热温差 ３．２．２输入功率的分析 在系统中的作用大于质量流量的作用，故制冷量偏小； 对于给定的制冷系统，随着充灌量的增加，制冷剂 随着毛细管长度的增加，系统的质量流量减小，蒸 的质量流量增加，空调器输入功率上升。由于空调器 发压力、温度降低，传热温差增大并起着主导作用时， 的输人功率是由压缩机和风扇电机两部分构成的，其 制冷量增加；当毛细管长度继续增加时使质量流量继 中风扇电机功率很小，基本维持不变，而压缩机随系统 续减小，此时质量流量小的作用大于传热温差大的作 运行情况变化很大。压缩机的实际循环指示功率为 ： 用，故制冷量又减小。所以制冷量存在着一个峰值，此 ｆ （Ｋ一１）］ＰＹ ｛（ ．／ ｙ ｋ－ＩＩ＃：一１｝／叼ｊ （９） 时质量流量和传热温差达到最佳配合。 式中 一压缩机实际循环指示功率，Ｗ； ３．３．２输入功率的分析 制冷剂质量流量，ｋｇ／ｓ； 对于给定的制冷系统，随着毛细管的增加，空调器 Ｋ一绝热系数； 输入功率会上升。但当毛细管长度增大到一定时，输人 压缩机吸气压力，Ｐａ； 功率会略有上升。由压缩机实际指示功率可知，压缩机 压缩机排气压力，Ｐａ； 功率与制冷剂的质量流量成正比，随着压比的上升，功 Ｉ， 一压缩机吸气比容，ｍ３／ｋｇ； 率将增大；然而系统毛细管长度的增加，系统的制冷剂 叼．一压缩机指示效率。 流量减小引起压缩机耗功降低。综合两方面的因素，增 随着压比的上升，功率也将增大。但是由于制冷 大的压比对压缩机的功耗的影响稍大于减小的质量流 系统充灌量的增加，压缩机的吸、排气压力同时上升， 量的影响，所以压缩机的输入功率会略有上升的趋势。 因而压缩机比功变化不会很大。此时压缩机的功率主 ３．３．３能效比的分析 ６６ Ｉ 。， 技术交流 对于给定的制冷系统，随着毛细管长度的增加，系 （２）在一定充灌量的前提下，随着毛细管长度的增 统的制冷量增大，输入功率略有上升，所以系统的能效 比是随着毛细管长度的增加而逐渐增大；当毛细管长 度继续增大时，系统的制冷量在达到最大值后而又逐 渐的减小，而此时系统的输入功率是略有上升的趋势， 加，制冷量和能效比逐渐增大并出现一峰值，然后又随 着毛细管长度的增加而逐渐的减小，制冷量和能效比 曲线呈现一个抛物线型。 （３）在测试空调中存在着最佳毛细管与充灌量的 所以系统的能效比是随着毛细管长度的继续增大先达 匹配关系。 到峰值后而又逐渐的减小。 参考文献： ４ 结语 【ｌ】ＧＢ／Ｔ７７２５—９６，房间空气调节器【ｓ】． 【２】范存养，等．空气调节ＩＭ］．中国建筑工业出版社．１９９４． （１）在毛细管的长度一定时，随着充灌量的增加， 【３】吴业正．等．制冷原理及设备【Ｍ】．西安交通大学出版社，１９９７ 制冷量和能效比会逐渐的增大，当制冷量到达一定的 峰值后，然后又随着充灌量的增加而逐渐的减少，呈现 收稿日期：２００ｌ５—０４—２２ 个抛物线型。 修回日期：２００ｌ５—０７—２７ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｉｒ Ｅｎｔｈａｌｐｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ ＸＵ Ｚｈｉ——ｌｉａｎｇ （Ｔｅｓｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＱｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｇｒｅｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｂｙ ｔｈｅ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｉｔｓ ｂｅｓｔ ｍａｔｃｈａｂｌｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ ｅｎｔｈａｌｐｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ； ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ； ｃａｐｉｌｌａｒｙ； ｉｆｌｌｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ 作者简介： 徐志壳（１９８１一），男，江西高安人，研究方向：家用空调器制冷系统的匹配与性能测试 （上接第６３页） ３ 结语 【ｌ】陈贞高．不断创新，竭诚服务，为湖南电力行业发展作出新贡献【Ｒ】． 长沙：湖南省电力行业协会一届五次常务理事会报告，２００４． 综上所述，根据本文实验空调系统压缩机加装变 【２】戴晓丽，杨昌智．地下水源热泵空调系统的变频控制【Ａ］．２００４年暖通 频器后，节能效果明显；避免了压缩机频繁停机，室温 年会论文集【ｃ】，湖南大学出版社，２００４． 波动小，人体感觉舒服。在当前电力相当紧张的社会 【３】韩焱青，ＰＬＣ控制变频调速恒压供水系统『Ｊ】．武汉化工学院学报， 大环境下，加强变频技术在各行各业中的推广应用显 ２０００．２２（４）：７０～７３． 得越发具有意义，同时，让全社会关心节能，关注变频 张戟，龚固丰．变频技术与水系统节能实验研究【Ｊ１．计算机与自动化， １９９９，１８（４）：１８～１９． 技术也同样具有深远意义。 收稿日期：２００５—０４—１８ 参考文献： 修回日期：２００ｌ５—０７—０５ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｖａｒｉｅｄ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｏｆ Ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ ＰＥＮＧ Ｓｈｉ—ｌｉｎ ，ＹＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｚｈｉ ，ＳＨＡＯ Ｌｉｎｇ－ｍｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｌｉ—ｍｉｎ ，ＹＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ—ｗｅｎ （，．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＣｉｖｉｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＨｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２，Ｃｈｉａｎ； ２．Ｅｍｐｌｏｙｍｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＨｕｎａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１１８，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｕｇｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉｅｄ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ （ＶＦＡＣ）ｗａｓ ａｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒ． Ａｕｔｈｏｒｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｔｙ ｗａｓｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ ｉｔｓ ｃａｕｓｅｓ．Ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｖａｒｉｅｄ·—￣ｅｑｕｅｎｃｙ ａｉｒ——ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＶＦＡＣ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖａｒｉｅｄ·—￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ； ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 作者简介： 彭时霖（１９７７－），男，湖南长沙人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：空调控制系统。 蓐第Ｎ０．６／２ ０ ０５蓐第。１０６嗍期■２－６卷＿ｏ 薯Ｉ． ６ ／
