热平衡法测量空调器制冷量测量不确定度的研究

作者:吴俊荣;李敏;黄升宇; 刊名:检验检疫学刊 上传者:林倩君

【摘要】通过房间空调器制冷量测试的实例,分析热平衡法测量的误差来源,并对制冷量测试测试结果进行不确定评价,为业内同行提供参考.

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1前言 热平衡和空气焓差法是目前业内对房间空气调节器(以下简称空调器)进行制冷量测试的主要方法。相对于焓差试验室而言,热平衡室对空调器制冷量的测试较为准确,行业内常用热平衡室来对焓差试验室制冷量的测试结果进行标定。 但用热平衡方法测量空调器的制冷量涉及到多个测量环节,使用了大量的如压力、温度、电量等仪表,在测试过程中会产生误差积累,使得测试结果偏离真值,这就需要对热平衡试验室空调器制冷量测试过程的误差来源进行分析并对此测量的不确定度进行评价。国际标准化组织ISO/TS16491:2012(E)《Guidelinesfortheevaluationofuncertaintyofmeasurementinairconditionerandheatpumpcoolingandheatingcapacitytests》技术规范对空调器制冷量测试的不确定度分析、计算方法进行了规范,但由于各实验室实验装置结构、工作原理和使用的仪器仪表不尽相同,各实验室只能根据自己实验室的实际情况,对实验结果进行正确的不确定度评价。 2热平衡试验室工作原理简介 房间热平衡室有两种形式:标定型热平衡室和平衡环境型热平衡室。标定型热平衡室由于隔室外围护环境不可控,在制冷量计算时涉及到大量的漏热标定,操作难度大且准确度差,业内现在主要采用平衡环境型热平衡室,其原理图见图1。 从图1可以看出,平衡室分室内隔室和室外隔室,隔室外有夹套。在室内侧和室外侧之间的隔墙上设计装有压力平衡装置,室内外隔室和夹套均能分别控制其内部环境的温湿度。通过电加热、电加湿来平衡空调器制冷量和除湿量的方法,使隔室及夹套的环境满足标准的要求,测定用于平衡制冷量和除湿量所输入室内侧隔室的热量来确定被试空调器的制冷量,室外侧通过用于平衡空调器冷凝器侧排出热量所需的冷水量来确定被试空调器的放热量。满足平衡比要求后,以室内侧制冷量测试结果作为最终结果,室外侧放热量的测试结果用以校验室内侧的制冷量。 测试时按照标准规定的额定工况设置空调器热平衡实验室室内、室外的工况,空调器以额定电压运行至稳定状态后,开始读取制冷量测试数据,采集数据分7组,每组5min,共计采集35min,然后将7组测试值进行平均,平均值作为额定制冷量的测试结果。 3热平衡试验室空调器制冷量测试不确定度评价方法3.1建立数学模型 热平衡室热量传递的示意图如图2所示。 依据图2按照工况稳定时冷热平衡的原则确定空调器室内侧制冷量的计算公式为: 准tci=Pic+(hw1-hw2)Wr+准lp+准li(1) 这就是热平衡试验室空调器制冷量测试不确定度评价的数学模型。 公式中:准tci-总制冷量(室内侧数据),单位为W; Pic-室内侧总输入功率,单位为W; hw1-室内加湿器进水焓值,单位为kJ/kg;hw2-室内设备凝结水焓值,单位为kJ/kg;Wr-加湿进水量,单位为kg/s; 准lp-室内外分割库板的漏热,单位为W;准li-室内侧与环境分割库板的漏热,单位 为W。 3.2根据数学模型确立不确定度的来源不确定度分量 影响制冷量测量的不确定因素主要包括:(1)功率表读数误差; (2)加湿水焓值测量误差;(3)冷凝水焓值测量误差;(4)蒸发水量测量误差; (5)室内外隔墙传热系数测量误差;(6)室内外隔墙温差测量误差; (7)夹套漏热系数测量误差; (8)夹套与房间温差测量误差; (9)确定的对测量不确定间接贡献。 其中,(1)-(8)不确定度分量均可由仪器等级和计量证书上的数据确定,采用B类不确定度评价方法;(9)项是预先给定的不确定度的间接贡献,ISO/T

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