CN105115738A - 顶置式空调系统的性能测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶置式空调系统的性能测试系统及测试方法，包括配有风源供给装置、焓差风洞、空气处理装置、压缩机驱动装置、迎面风速模拟装置的一个试验室；待测空调的冷凝器进风口设有温湿度传感器、风速测量装置，蒸发器进风口设有温湿度传感器、压差传感器，蒸发器出风口设有压差传感器；风源供给装置的出气口与蒸发器进风口连通，第一进气口与室内空气连通；焓差风洞内设混合箱、温湿度传感器和风量测量装置，进风口与蒸发器出风口连通，第一出风口与室内空气连通，第二出风口与风源供给装置的第二进气口连通。本发明将蒸发器的出风和室内空气混合后送入蒸发器，充分利用了被试件的冷量和热量，节约了能源消耗；同时节省了一个房间，提高了测试结果的准确性。

Description

顶置式空调系统的性能测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及汽车空调系统的性能测试技术，具体属于一种如大客车等类似车型的采用顶置式空调系统的性能测试系统及方法。

背景技术

目前，大客车等类似车型都采用顶置式空调系统，针对这种空调系统的性能测试方法尚未制定统一的国家标准，业内现在均借鉴家用空调的性能测试方法，即将测试系统设置为两个房间，如图1所示，包括位于一楼的蒸发器室1和位于二楼的冷凝器室2，风洞3设置在一楼的蒸发器室1内，待测顶置式空调4安装在二楼的冷凝器室2内，蒸发器室1和冷凝器室2分别安装有相对应的空调柜5、6。

由于大客车等类似车型采用的顶置式空调系统具有一定的结构特殊性，如蒸发器和冷凝器相距较近、进风与出风相距较近等等，这就造成按实际使用情况安装被试机时需要将试验室上下布置成两层结构，如图1所示，不但施工困难，而且使用中安装被试件也困难。此外，这类空调通常安装在车辆上，在现有的测试结构和方法中并未考虑车辆运行速度对空调系统性能试验的影响，这就导致测试结果的准确性不高。同时，这种顶置式空调系统的功率较大，通常都有几十千瓦，测试系统分成两个房间的情况下被试机的冷量与热量均需要平衡，能源消耗巨大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种顶置式空调系统的性能测试系统及测试方法，可以降低能源消耗，简化测试设备和场地，还可以提高测试结果的准确度。

为解决上述技术问题，本发明提供的顶置式空调系统的性能测试系统，包括一个试验室，所述试验室内配置有待测空调、风源供给装置、焓差风洞、空气处理装置、压缩机驱动装置和迎面风速模拟装置，其中：

待测空调，包括蒸发器、冷凝器和压缩机，所述冷凝器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、风速测量装置，所述蒸发器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、压差传感器，所述蒸发器的出风口设有压差传感器；

风源供给装置，用于为待测空调提供恒定风量和温湿度的风源，其具有两个进气口和一个出气口，所述出气口与待测空调的蒸发器进风口连通，其中第一进气口与试验室的室内空气连通；

焓差风洞，具有一个进风口和两个出风口，其中进风口与待测空调的蒸发器出风口连通，第一出风口与试验室的室内空气连通，第二出风口与风源供给装置的第二进气口连通，所述焓差风洞内设有混合箱、温度传感器、湿度传感器和风量测量装置，其中混合箱用于将蒸发器的出风混合均匀，温度传感器和湿度传感器用于测量混合均匀后的蒸发器出风的温度和湿度，风量测量装置用于测量待测空调的出风风量；

空气处理装置，根据冷凝器进风口处温度传感器和湿度传感器的测量结果控制试验室室内空气的温度和湿度；

迎面风速模拟装置，根据冷凝器进风口处风速测量装置的测量结果模拟迎面风速；

压缩机驱动装置，用于控制压缩机的转速以及输入功率。

在上述系统中，所述风源供给装置包括变频风机、冷却器、加热器、加湿器，所述变频风机根据蒸发器进风口处压差传感器的测量结果改变送风量，使蒸发器模拟进风自由状态或风管进风状态，所述风源供给装置根据蒸发器进风口处温度传感器的测量结果控制冷却器和加热器，同时根据蒸发器进风口处湿度传感器的测量结果控制加湿器。进一步的，所述风源供给装置还具有冷热风混合器，由第一进气口进入的室内空气与第二进气口进入的部分蒸发器出风经冷热风混合器后进入冷却器或加热器。

在上述系统中，所述焓差风洞内设有变频风机，所述变频风机根据蒸发器出风口处压差传感器的测量结果改变抽风量，使蒸发器模拟出风自由状态或风管出风状态。

在上述系统中，所述迎面风速模拟装置包括变频风机。

在上述系统中，所述空气处理装置包括冷却器、加热器、加湿器。

此外，本发明还提供一种顶置式空调系统的性能测试方法，所述待测的顶置式空调系统安装在一个试验室(用于模拟车辆运行的室外环境)内，所述试验室内还配置有风源供给装置、焓差风洞、空气处理装置、压缩机驱动装置和迎面风速模拟装置；所述待测空调包括蒸发器、冷凝器和压缩机，其中冷凝器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、风速测量装置，蒸发器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、压差传感器，蒸发器的出风口设有压差传感器；所述风源供给装置具有两个进气口和一个出气口，所述出气口与待测空调的蒸发器进风口连通，其中第一进气口与试验室的室内空气连通；所述焓差风洞具有一个进风口和两个出风口且内设有混合箱、温度传感器、湿度传感器和风量测量装置，其中进风口与待测空调的蒸发器出风口连通，第一出风口与试验室的室内空气连通，第二出风口与风源供给装置的第二进气口连通；

利用迎面风速模拟装置模拟车辆行进时的迎面风速，并根据冷凝器进风口处风速测量装置的值反馈控制迎面风速模拟装置中风机的转速；

利用空气处理装置控制试验室室内空气的温度和湿度，并根据冷凝器进风口处温度传感器和湿度传感器的值反馈控制空气处理装置中冷却器、加热器、加湿器的运行；

利用压缩机驱动装置控制压缩机的转速并测量压缩机的输入功率；

根据蒸发器进风口处温度传感器和湿度传感器的值反馈控制风源供给装置中加热器、冷却器、加湿器的运行，根据蒸发器进风口处压差传感器的值反馈控制风源供给装置中风机的转速以模拟进风自由状态或风管进风状态；

利用混合箱收集蒸发器的所有出风并将其混合均匀，利用焓差风洞内的温度传感器和湿度传感器测量混合后的出风平均温度和湿度，同时根据蒸发器出风口处压差传感器的值反馈控制焓差风洞中风机的转速以模拟出风自由状态或风管出风状态；

当待测空调处于制冷模式且达到热平衡状态时，待测空调的制冷量Q1的计算公式为Q1＝mf*(h2-h1)，其中，mf为根据焓差风洞内风量测量装置、温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的流经待测空调的干空气质量流量，h1为根据蒸发器进风口处温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的空调入口湿空气比焓，h2为根据焓差风洞内的温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的空调出口湿空气比焓；

当待测空调处于制热模式且达到热平衡状态时，待测空调的制热量Q2的计算公式为Q2＝mf*Cp*(T2-T1)，其中mf为根据焓差风洞内风量测量装置、温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的流经待测空调的干空气质量流量，Cp为空气定压比热，T1为蒸发器进风口处温度传感器测得的空调入口空气干球温度，T2为焓差风洞内的温度传感器测得的空调出口空气干球温度。

本发明的有益之处在于：

1)本发明将风源供给装置和焓差风洞置于一个试验室(相当于冷凝器室)内，相比于现有测试系统省去了一个房间，减少了设备数量和占地面积；

2)本发明中焓差风洞的蒸发器出风一部分进入试验室中，另一部分回到风源供给装置中，而待测空调的蒸发器进风采用冷热风混合，其中冷风为试验室的室内空气，热风为从焓差风洞直接回到风源供给装置的蒸发器出风，这样充分利用了待测空调的冷量和热量，整个试验室不需要分别平衡冷量和热量，只需要平衡被试机的输入功率和一些辅助设备例如风机等的功率，大大节约了能源消耗；

3)本发明模拟车辆行进时的迎面风速，可以研究不同风速下的大客车等类似车型的顶置式空调系统的性能，进而提高测试结果的准确性。

附图说明

图1为现有的针对顶置式空调系统的测试系统的结构示意图；

图2为本发明的顶置式空调系统的测试系统的结构示意图。

其中附图标记说明如下：

1为蒸发器室；2为冷凝器室；3为风洞；4为待测空调；5为蒸发器空调柜；6为冷凝室空调柜；

11为试验室；12为风量供给装置；13为焓差风洞；14为空气处理装置；15为压缩机驱动装置；16为迎面风速模拟装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的顶置式空调系统的性能测试系统，包括一个试验室11，所述试验室11内配置有待测空调4、风源供给装置12、焓差风洞13、空气处理装置14、压缩机驱动装置15和迎面风速模拟装置16。

待测空调4，包括蒸发器、冷凝器和压缩机，所述冷凝器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、风速测量装置，所述蒸发器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、压差传感器，所述蒸发器的出风口设有压差传感器。

风源供给装置12，包括变频风机、冷却器、加热器、加湿器，用于为待测空调4提供恒定风量和温湿度的风源，其具有两个进气口和一个出气口，所述出气口与待测空调4的蒸发器进风口连通，其中第一进气口与试验室11的室内空气连通。变频风机根据蒸发器进风口处压差传感器的测量结果改变送风量，使蒸发器模拟进风自由状态或风管进风状态。风源供给装置12根据蒸发器进风口处温度传感器的测量结果控制冷却器或加热器，同时根据蒸发器进风口处湿度传感器的测量结果控制加湿器。风源供给装置12还具有冷热风混合器，由第一进气口进入的室内空气与第二进气口进入的部分蒸发器出风经冷热风混合器后进入冷却器或加热器。

焓差风洞13，内设混合箱、温度传感器、湿度传感器和风量测量装置，具有一个进风口和两个出风口，其中进风口与待测空调4的蒸发器出风口连通，第一出风口与试验室11的室内空气连通，第二出风口与风源供给装置12的第二进气口连通。混合箱用于将蒸发器的出风混合均匀，温度传感器和湿度传感器用于测量混合均匀后的蒸发器出风的温度和湿度，风量测量装置用于测量待测空调的出风风量。焓差风洞13内设有变频风机，所述变频风机根据蒸发器出风口处压差传感器的测量结果改变抽风量，使蒸发器模拟出风自由状态或风管出风状态。

空气处理装置14，包括冷却器、加热器、加湿器，根据冷凝器进风口处温度传感器和湿度传感器的测量结果控制试验室11室内空气的温度和湿度。

迎面风速模拟装置16，包括变频风机，根据冷凝器进风口处风速测量装置的测量结果模拟迎面风速。

压缩机驱动装置15，通过变频电机和传动系统及转矩转速测量装置控制压缩机的转速以及输入功率。

本发明利用迎面风速模拟装置16模拟车辆行进时的迎面风速，并根据冷凝器进风口处风速测量装置的值反馈控制迎面风速模拟装置16中风机的转速；利用空气处理装置14控制试验室11室内空气的温度和湿度，并根据冷凝器进风口处温度传感器和湿度传感器的值反馈控制空气处理装置14中冷却器、加热器、加湿器的运行；根据蒸发器进风口处温度传感器和湿度传感器的值反馈控制风源供给装置12中加热器、冷却器、加湿器的运行，根据蒸发器进风口处压差传感器的值反馈控制风源供给装置12中风机的转速以模拟进风自由状态或风管进风状态。

利用混合箱收集蒸发器的所有出风并将其混合均匀，利用焓差风洞13内的温度传感器和湿度传感器测量混合后的出风平均温度和湿度，同时根据蒸发器出风口处压差传感器的值反馈控制焓差风洞13中风机的转速以模拟出风自由状态或风管出风状态。

当待测空调4处于制冷模式且达到热平衡状态时，待测空调4的制冷量Q1的计算公式为Q1＝mf*(h2-h1)，其中，mf为根据焓差风洞13内风量测量装置、温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的流经待测空调的干空气质量流量，h1为根据蒸发器进风口处温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的空调入口湿空气比焓，h2为根据焓差风洞13内的温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的空调出口湿空气比焓；

当待测空调4处于制热模式且达到热平衡状态时，待测空调4的制热量Q2的计算公式为Q2＝mf*Cp*(T2-T1)，其中mf为根据焓差风洞13内风量测量装置、温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的流经待测空调的干空气质量流量，Cp为空气定压比热，T1为蒸发器进风口处温度传感器测得的空调入口空气干球温度，T2为焓差风洞13内的温度传感器测得的空调出口空气干球温度。

本发明将风源供给装置和焓差风洞置于一个试验室(相当于冷凝器室)内，相比于现有测试系统省去了一个房间，减少了设备数量和占地面积；焓差风洞的蒸发器出风一部分进入试验室中，另一部分回到风源供给装置中，而待测空调的蒸发器进风采用冷热风混合，其中冷风为试验室的室内空气，热风为从焓差风洞直接回到风源供给装置的蒸发器出风，这样充分利用了待测空调的冷量和热量，整个试验室不需要分别平衡冷量和热量，只需要平衡被试机的输入功率和一些辅助设备例如风机等的功率，大大节约了能源消耗。

此外，本发明模拟车辆行进时的迎面风速，可以研究不同风速下的大客车等类似车型的顶置式空调系统的性能，进而提高测试结果的准确性。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，其并非对本发明进行限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (7)

1.一种顶置式空调系统的性能测试系统，其特征在于，包括一个试验室，所述试验室内配置有待测空调、风源供给装置、焓差风洞、空气处理装置、压缩机驱动装置和迎面风速模拟装置，其中：

待测空调，包括蒸发器、冷凝器和压缩机，所述冷凝器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、风速测量装置，所述蒸发器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、压差传感器，所述蒸发器的出风口设有压差传感器；

风源供给装置，用于为待测空调提供恒定风量和温湿度的风源，其具有两个进气口和一个出气口，所述出气口与待测空调的蒸发器进风口连通，其中第一进气口与试验室的室内空气连通；

焓差风洞，具有一个进风口和两个出风口，其中进风口与待测空调的蒸发器出风口连通，第一出风口与试验室的室内空气连通，第二出风口与风源供给装置的第二进气口连通，所述焓差风洞内设有混合箱、温度传感器、湿度传感器和风量测量装置，其中混合箱用于将蒸发器的出风混合均匀，温度传感器和湿度传感器用于测量混合均匀后的蒸发器出风的温度和湿度，风量测量装置用于测量待测空调的出风风量；

空气处理装置，根据冷凝器进风口处温度传感器和湿度传感器的测量结果控制试验室室内空气的温度和湿度；

迎面风速模拟装置，根据冷凝器进风口处风速测量装置的测量结果模拟迎面风速；

压缩机驱动装置，用于控制压缩机的转速以及输入功率。

2.根据权利要求1所述的顶置式空调系统的性能测试系统，其特征在于，所述风源供给装置包括变频风机、冷却器、加热器、加湿器，所述变频风机根据蒸发器进风口处压差传感器的测量结果改变送风量，使蒸发器模拟进风自由状态或风管进风状态，所述风源供给装置根据蒸发器进风口处温度传感器的测量结果控制冷却器和加热器，同时根据蒸发器进风口处湿度传感器的测量结果控制加湿器。

3.根据权利要求1所述的顶置式空调系统的性能测试装置，其特征在于，所述焓差风洞内设有变频风机，所述变频风机根据蒸发器出风口处压差传感器的测量结果改变抽风量，使蒸发器模拟出风自由状态或风管出风状态。

4.根据权利要求1所述的顶置式空调系统的性能测试系统，其特征在于，所述迎面风速模拟装置包括变频风机。

5.根据权利要求1所述的顶置式空调系统的性能测试系统，其特征在于，所述空气处理装置包括冷却器、加热器、加湿器。

6.根据权利要求2所述的顶置式空调系统的性能测试系统，其特征在于，所述风源供给装置还具有冷热风混合器，由第一进气口进入的室内空气与第二进气口进入的部分蒸发器出风经冷热风混合器后进入冷却器或加热器。

7.一种顶置式空调系统的性能测试方法，其特征在于：所述待测的顶置式空调系统安装在一个试验室内，所述试验室内还配置有风源供给装置、焓差风洞、空气处理装置、压缩机驱动装置和迎面风速模拟装置；所述待测空调包括蒸发器、冷凝器和压缩机，其中冷凝器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、风速测量装置，蒸发器的进风口设有温度传感器、湿度传感器、压差传感器，蒸发器的出风口设有压差传感器；所述风源供给装置具有两个进气口和一个出气口，所述出气口与待测空调的蒸发器进风口连通，其中第一进气口与试验室的室内空气连通；所述焓差风洞具有一个进风口和两个出风口且内设有混合箱、温度传感器、湿度传感器和风量测量装置，其中进风口与待测空调的蒸发器出风口连通，第一出风口与试验室的室内空气连通，第二出风口与风源供给装置的第二进气口连通；

利用迎面风速模拟装置模拟车辆行进时的迎面风速，并根据冷凝器进风口处风速测量装置的值反馈控制迎面风速模拟装置中风机的转速；

利用空气处理装置控制试验室室内空气的温度和湿度，并根据冷凝器进风口处温度传感器和湿度传感器的值反馈控制空气处理装置中冷却器、加热器、加湿器的运行；

利用压缩机驱动装置控制压缩机的转速并测量压缩机的输入功率；

根据蒸发器进风口处温度传感器和湿度传感器的值反馈控制风源供给装置中加热器、冷却器、加湿器的运行，根据蒸发器进风口处压差传感器的值反馈控制风源供给装置中风机的转速以模拟进风自由状态或风管进风状态；

根据蒸发器出风口处压差传感器的值反馈控制焓差风洞中风机的转速以模拟出风自由状态或风管出风状态，同时利用混合箱收集蒸发器的所有出风并将其混合均匀，利用焓差风洞内的温度传感器和湿度传感器测量混合后的出风平均温度和湿度；

当待测空调处于制冷模式且达到热平衡状态时，待测空调的制冷量Q1的计算公式为Q1＝mf*(h2-h1)，其中，mf为根据焓差风洞内风量测量装置、温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的流经待测空调的干空气质量流量，h1为根据蒸发器进风口处温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的空调入口湿空气比焓，h2为根据焓差风洞内的温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的空调出口湿空气比焓；

当待测空调处于制热模式且达到热平衡状态时，待测空调的制热量Q2的计算公式为Q2＝mf*Cp*(T2-T1)，其中mf为根据焓差风洞内风量测量装置、温度传感器和湿度传感器的测量值计算得到的流经待测空调的干空气质量流量，Cp为空气定压比热，T1为蒸发器进风口处温度传感器测得的空调入口空气干球温度，T2为焓差风洞内的温度传感器测得的空调出口空气干球温度。