CN109060340A - 一种高精度空调性能测试的热平衡室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度空调性能测试的热平衡室，包括室内侧隔室、室外侧隔室、压力平衡器、热交换器；室内侧隔室和室外侧隔室内部均设有风机、空气混合器、空气测量装置和冷暖变频空调；热交换器安装于热平衡室外部，与室内侧隔室和室外侧隔室管道连接；室内侧隔室外部设有室内侧隔室空气除湿装置和室内侧隔室引风机，热交换器与室内侧隔室引风机串联连接；室内侧隔室空气除湿装置安装在热交换器进口或出口管道的旁路上；室外侧隔室外部的空气除湿装置和引风机的连接情况与室内侧隔室相同。与现有技术相比，本发明具有测量准确度高、节省能源、适用于不同负荷的空调性能测试、操作方便、节省人力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及空调性能测试的热平衡室，尤其是涉及一种高精度空调性能测试的热平衡室。
背景技术
中国是世界家用空调器的生产大国，也是销售大国，近年来空调销售量稳步增加，巨大的市场推动我国家用空调器从生产、销售到监管各环节都建立了良好的机制和体制，尤其是企业实验室和第三方检测实验室建设，更是为确保家用空调器的质量创造了良好的条件。
对于一台合格的空调产品，不仅其电气安全要符合我国强制CCC相关标准规定要求，其能效指标也应当满足我国已发布实施的相关能效标准、标识等的规定要求。而对于空调器能效值的检测，关键是空调制冷量或热泵制热量的测定，标准规定的试验方法有空气焓值法和热平衡室法，其中热平衡室法测量结果较为准确。热平衡室法能够避免对容易产生较大误差的风量和空调进出风口的空气干湿球温度测量，并且通过同时测量室内侧和室外侧的参数，测量结果自身有校验，保证测量的可靠性，但是其测量装置比较复杂，要求操作人员的素质较高。
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、电加湿来平衡满足标准要求，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测试空调的制冷量，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。在测试过程中，空调器对空调房间的湿度有影响，生成的凝结水要消耗制冷量，这一不可忽略的要素会对试验结果造成影响，并且造成隔室内设备增加(蒸发器)，提高对测试装置的严密性和可靠性的要求，造成设备制造成本增加。
目前的热平衡室设备中，实验室制冷机和加热加湿同时工作，运行成本高，能源消耗量大，在目前能源状况较为紧张的形势下，能源的有效利用和既能成为空调的性能测试实验室设计时必须考虑的问题。
另外，室内侧电加热、电加湿容量随着被测试机制冷容量的增加而增加，所需的实验室空间也会相应增加，造成实验室投资增加。
因此，需要建立一种节能环境模拟的热平衡室，并且实验室测试精度增加，操作方便。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一种高精度空调性能测试的热平衡室。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高精度空调性能测试的热平衡室，包括室内侧隔室、室外侧隔室、压力平衡装置；
所述室内侧隔室和室外侧隔室内部分别设有风机、混合器和空气测量装置；
所述室内侧隔室和室外侧隔室内分别设有冷暖变频空调；
本发明采用能够对体系进行输入冷量或者热量的冷暖变频空调代替原有设备中的电加热和冷却盘管，隔室内部设备数量减少，节省内部空间；记录冷暖变频空调的输入电流和电压数据，或者直接记录输入的电功率数据，可以精确获得冷暖变频空调对隔室输入的冷量或者热量，使得测量结果更加准确，调节更加方便。
还包括热交换器，所述热交换器安装于热平衡室外部，与室内侧隔室和室外侧隔室管道连接；
在测量过程中，以制冷过程为例，被测空调机器在室内侧隔室输入冷量，冷暖变频空调制热室内侧隔室输入热量；而室外侧隔室中被测空调的外机输入热量，冷暖变频空调输入冷量，本发明使用一个热交换器，将室内侧隔室内需要加热的空气和室外侧隔室内需要冷却的空气先进行热交换，然后不足的热量或者冷量由各自的冷暖变频空调进行补充，可以达到节能的目的，并且使得冷暖变频空调的热量复合降低，有利于降低设备体积或者应用于更大热量负荷的被测空调。
所述室内侧隔室外部设有室内侧隔室空气除湿装置，室内侧隔室引风机，所述热交换器与室内侧隔室引风机串联连接；所述室内侧隔室空气除湿装置安装在所述热交换器进口或出口管道的旁路上；
所述室外侧隔室外部设有室外侧隔室空气除湿装置，室外侧隔室引风机，所述热交换器与所述室外侧隔室引风机串联连接；所述室内侧隔室空气除湿装置安装在所述热交换器进口或出口管道的旁路上。
在目前的技术中，需要设置加湿器来平衡隔室内的湿度变化，不仅使设备投资增加，而且测量参数的增加给测量结果带来不确定性，本发明通过设置除湿装置，将室内侧隔室和室外侧隔室内的空气的水分除去，使得在被测温度范围内，空气没有水凝结，从而避免由于出现凝结水而给测试制冷量或制热量带来的麻烦以及给测量结果带来的不确定性。
所述的冷暖变频空调为内部装有变频压缩机的制冷、制热装置，该装置能够自动记录冷暖变频空调的输入电流和电压数据，或者直接记录输入的电功率数据，并将数据传输至显示装置上。
所述热交换器为全热交换器。
优选地，所述全热交换器为空气-空气板翘式全热交换器。板式全热交换器具有节能环保、易维护、系统稳定、维护费用低、不易交叉污染等优点。
所述的室内侧隔室空气除湿装置的进口通过管道与所述热交换器的进口管道连接，出口管道与所述热交换器的出口管道连接；所述的室外侧隔室空气除湿装置的进口通过管道与所述热交换器的进口管道连接，出口管道与所述热交换器的出口管道连接，所述室内侧隔室空气除湿装置、室外侧隔室空气除湿装置和所述热交换器进出口管道上均设有流体截止装置。
所述流体截止装置为截止阀。
所述室内侧空气测量装置包括第一空气测量点，第二空气测量点和第三空气测量点，第二空气测量点设在室内侧隔室的空气进口管上，第三空气测量点设在室内侧隔室的空气出口管上；第一空气测量点优选设置在室内侧隔室空气混合器的出口处。
所述室外侧空气测量装置包括第四空气测量点，第五空气测量点和第六空气测量点，第五空气测量点设在室外侧隔室的空气进口管上，第六空气测量点设在室外侧隔室的空气出口管上；第四空气测量点优选设置在室外侧隔室空气混合器的出口处。
第一空气测量点设有温度计和湿度测量仪，用来测量空气的温度和湿度；第二空气测量点设有温度计，用来测量空气的温度；第三空气测量点设有温度计，用来测量空气的温度；第二空气测量点和第三空气测量点中至少有一个测量点处设有流量计，用来测量进入热交换器的室内侧隔室内空气的流量。
第四空气测量点设有温度计和湿度测量仪，用来测量空气的温度和湿度；第五空气测量点设有温度计，用来测量空气的温度；第六空气测量点设有温度计，用来测量空气的温度；第五空气测量点和第六空气测量点中至少有一个测量点处设有流量计，用来测量进入热交换器的室外侧隔室内空气的流量。
所有的测量数据均通过远传装置记录、输送至显示装置。
所述室内侧隔室空气除湿装置和所述室外侧隔室空气除湿装置均包括干燥剂。
干燥剂为除水干燥剂，优选为中性干燥剂，例如活性炭、硫酸钙、无水氯化钙以及变色硅胶等。
所述流体截止装置为截止阀。
所述换热器进出口管道与所述室内侧隔室和室外侧隔室的连接处进行密封处理；所述换热器上和换热器的进口、出口管道上均装有保温材料。
本发明的使用方法为：
(1)空气除湿：
根据室内侧隔室的设定温度，查询该温度下饱和空气的湿度，调节管道上的截止阀开关情况，使室内侧隔室的空气全部通过空气除湿装置，打开引风机，进行除湿；观察第一空气测量点处空气湿度测量仪的数值变化，当空气湿度数值降到查询到的饱和空气湿度值以下后，关闭引风机；相同的方法对室外侧隔室进行空气除湿。
(2)测量：
通过截止阀开关切换空气流通管道，使空气全部流经热交换器，打开风机，则室内侧隔室的空气和室外侧隔室的空气进行热交换；启动被测空调的制冷/制热工况，同时启动室内侧隔室的冷暖变频空调的制热/制冷工况，启动室外侧隔室的冷暖变频空调的制冷/制热工况，通过调节变频空调室内温度设定，使得室内侧隔室和室外侧隔室的温度达到设定值，即使第一空气测量点温度稳定在设定值上。
记录的数据为：
室内侧隔室冷暖变频空调的电流和电压，第一空气测量点的空气湿度，第二空气测量点的空气温度和流量，第三空气测量点的空气温度；室外侧隔室冷暖变频空调的电流和电压，第四空气测量点的空气湿度，第五空气测量点的空气温度和流量，第六空气测量点的空气温度。
空调的制冷功率的计算方法为：
φ内侧＝E·Pr+(hw1-hw2)W+φ1+φ2+φ3+φ4
通过空调外机计算得到的制冷功率为：
φ外侧＝E·Pr+(hw4-hw3)W+φ1+φ2-φ3-φ4
其中，φ1为室内侧测定空调器总制冷量
Pr为室内侧冷暖变频空调的输入功率；
E为冷暖变频空调的制冷能效比；
hw1为第二空气测量点空气焓值；
hw2为第三空气测量点空气焓值；
hw3为第五空气测量点空气焓值；
hw4为第六空气测量点空气焓值；
φ1为通过中间隔墙的漏热量；
φ2为通室内侧向外的漏热量；
φ3为冷暖变频空调的电扇的功率；
φ4为被测压缩机中电扇的功率；
室外侧隔室测量结果用来验证室内侧测量结果，二者相差较小时，测量数据可信。
与现有技术相比，本发明增设了空气除湿装置，预先出去隔室内部空气中水分，使得在温度测量范围内，空气中的水不发生凝结，因此省去了蒸发器装置，并且避免了出现凝结水而带来的测量误差；使用冷热变频空调代替电加热和冷却装置，减少了设备数量，节省安装空间；外部增设全热交换器，使冷热变频空调的热负荷降低，有利节省能耗，并且使本实验装置能够应用于更大负荷的被测空调，本发明试验装置不仅降低了企业的生产成本，而且是目前制造型企业比较推崇的绿色环保型装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1为被测空调器，2为室内侧隔室，21为室内侧冷暖变频空调，22为室内侧隔室风机，23为室内侧隔室空气混合器，24为第一空气测量点，25为第二空气测量点，26为第三空气测量点，3为室外侧隔室，31为室外侧冷暖变频空调，32为室外侧隔室风机，33为室外侧隔室空气混合器，34为第四空气测量点，35为第四空气测量点，36为第六空气测量点，4为压力平衡器，5为热交换器，61为室内侧隔室空气除湿装置，62为室外侧隔室空气除湿装置，71为室内侧隔室引风机，72为室外侧隔室引风机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
一种高精度空调性能测试的热平衡室，其结构如图1所示，包括室内侧隔室2、室外侧隔室3、压力平衡器4；被测空调器1安装在室内侧隔室2和室外侧隔室3中间的隔墙的开孔洞中，安装时像正常安装空调时一样操作即可；压力平衡器4安装在隔墙上，以保证室内侧、室外侧隔室的压力平衡。
室内侧隔室2内设有室内侧冷暖变频空调21、室内侧隔室风机22、室内侧隔室混合器23和空气测量装置，其中空气测量装置包括第一空气测量点24，第二空气测量点25，第三空气测量点26；
相似的，室外侧隔室3内设有室外侧冷暖变频空调31、室外侧隔室风机32、室外侧隔室混合器33和空气测量装置，空气测量装置包括第四空气测量点34，第五空气测量点35，第六空气测量点36。
冷暖变频空调为内部装有变频压缩机的制冷、制热装置，冷暖输入电流和电压数据，或者电功率数据通过远传装置记录、传输到显示装置上，方便实验员进行观察。
平衡室外部设有热交换器5、室内侧隔室空气除湿装置61和室外侧隔室空气除湿装置62，其中热交换器5为空气-空气板翘式全热交换器；空气除湿装置中含有除水干燥剂，成分为商用的变色硅胶。
热交换器5与室内侧隔室2和室外侧隔室3管道连接，在连接处进行密封处理，连接管道上进行保温，连接管路上均设有空气测量装置；具体地，第一空气测量点24设在室内侧隔室空气混合器的出口处，第二空气测量点25和第三空气测量点26，第二空气测量点25设在室内侧隔室的空气进口管上，第三空气测量点26设在室内侧隔室的空气出口管上；所述室外侧空气测量装置包括第四空气测量点34，第五空气测量点35和第六空气测量点36，第四空气测量点34设在室外侧隔室空气混合器的出口处，第五空气测量点35设在室外侧隔室的空气进口管上，第六空气测量点26设在室外侧隔室的空气出口管上。
第一空气测量点24设有温度计和湿度测量仪，用来测量空气的温度和湿度；第二空气测量点25设有温度计和空气流量计，用来测量空气的温度和进入热交换器的空气流量；第三空气测量点26设有温度计，用来测量空气的温度。第四空气测量点34设有温度计和湿度测量仪，用来测量空气的温度和湿度；第五空气测量点35设有温度计和空气流量计，用来测量空气的温度和进入热交换器的空气流量；第六空气测量点36设有温度计，用来测量空气的温度。空气测量装置测得的数据均通过远传装置记录、输送至显示装置上。
室内侧隔室2外部设有室内侧隔室空气除湿装置61，室内侧隔室引风机71；热交换器2与室内侧隔室引风机71串联连接；室内侧隔室空气除湿装置61的进口通过管道与所述热交换器5的进口管道连接，出口管道与所述热交换器5的出口管道连接；即室内侧隔室空气除湿装置61和热交换器5并联连接；
相似的，所述室外侧隔室3外部设有室外侧隔室空气除湿装置62，室外侧隔室引风机72，所述热交换器5与所述室外侧隔室引风机72串联连接；室外侧隔室空气除湿装置62的进口通过管道与所述热交换器5的进口管道连接，出口管道与所述热交换器5的出口管道连接；即室外侧隔室空气除湿装置62和热交换器5并联连接。其中，室内侧隔室空气除湿装置61、室外侧隔室空气除湿装置62和所述热交换器5进出口管道上均设有截止阀。本发明中的截止阀与控制系统连接，实验员通过远传操作，即可实现开启、关闭截止阀。
本发明的使用方法为：
(1)空气除湿：
根据室内侧隔室2的设定温度，查询该温度下饱和空气的湿度，调节管道上的截止阀开关情况，使室内侧隔室2的空气全部通过空气除湿装置，打开室内侧隔室引风机71，进行除湿；观察第一空气测量点24处空气湿度测量仪的数值变化，当空气湿度数值降到查询到的饱和空气湿度值以下后，关闭室内侧隔室引风机71；相同的方法对室外侧隔室进行空气除湿。
(2)测量：
通过截止阀开关切换空气流通管道，使空气全部流经热交换器5，打开两侧隔室对应的引风机，则室内侧隔室的空气和室外侧隔室的空气进行热交换；启动被测空调1的制冷/制热工况，同时启动室内侧隔室的冷暖变频空调21的制热/制冷工况，启动室外侧隔室的冷暖变频空调22的制冷/制热工况，通过调节变频空调室内温度设定，使得室内侧隔室和室外侧隔室的温度达到设定值，即使第一空气测量点24温度和第四空气测量点34温度稳定在设定值上。
记录的数据为：
室内侧隔室冷暖变频空调21的电流和电压，第一空气测量点24的空气湿度，第二空气测量点25的空气温度和流量，第三空气测量点26的空气温度；室外侧隔室冷暖变频空调31的电流和电压，第四空气测量点34的空气湿度，第五空气测量点35的空气温度和流量，第六空气测量点36的空气温度。
(3)空调制冷/制热功率的计算
空调的制冷功率的计算方法为：
φ内侧＝E·Pr+(hw1-hw2)W+φ1+φ2+φ3+φ4
通过空调外机计算得到的制冷功率为：
φ外侧＝E·Pr+(hw4-hw3)W+φ1+φ2-φ3-φ4
其中，φ1为室内侧测定空调器总制冷量
Pr为室内侧冷暖变频空调的输入功率；
E为冷暖变频空调的制冷能效比；
hw1为第二空气测量点空气焓值；
hw2为第三空气测量点空气焓值；
hw3为第五空气测量点空气焓值；
hw4为第六空气测量点空气焓值；
φ1为通过中间隔墙的漏热量；
φ2为通室内侧向外的漏热量；
φ3为冷暖变频空调的电扇的功率；
φ4为被测压缩机中电扇的功率；
室外侧隔室测量结果用来验证室内侧测量结果，二者相差较小时，测量数据可信。
本发明增设了空气除湿装置，预先出去隔室内部空气中水分，使得在温度测量范围内，空气中的水不发生凝结，因此省去了蒸发器装置，并且避免了出现凝结水而带来的测量误差；使用冷热变频空调代替电加热和冷却装置，减少了设备数量，节省安装空间；外部增设全热交换器，使冷热变频空调的热负荷降低，有利节省能耗，并且使本实验装置能够应用于更大负荷的被测空调
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种高精度空调性能测试的热平衡室，包括室内侧隔室(2)、室外侧隔室(3)、压力平衡器(4)；
所述室内侧隔室(2)和室外侧隔室(3)内部分别设有风机、空气混合器和空气测量装置；
其特征在于，
所述室内侧隔室(2)和室外侧隔室(3)内分别设有冷暖变频空调；
还包括热交换器(5)，所述热交换器安装于热平衡室外部，与室内侧隔室(2)和室外侧隔室(3)管道连接；
所述室内侧隔室(2)外部设有室内侧隔室空气除湿装置(61)和室内侧隔室引风机(71)，所述热交换器(2)与室内侧隔室引风机(71)串联连接；所述室内侧隔室空气除湿装置(61)安装在所述热交换器(5)进口或出口管道的旁路上；
所述室外侧隔室(3)外部设有室外侧隔室空气除湿装置(62)，室外侧隔室引风机(72)，所述热交换器(2)与所述室外侧隔室引风机(72)串联连接；所述室内侧隔室空气除湿装置(62)安装在所述热交换器(5)进口或出口管道的旁路上。
2.根据权利要求1所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述的冷暖变频空调为内部装有变频压缩机的制冷、制热装置。
3.根据权利要求1所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述热交换器(5)为全热交换器。
4.根据权利要求3所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述全热交换器为空气-空气板翘式全热交换器。
5.根据权利要求1所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述的室内侧隔室空气除湿装置(61)的进口通过管道与所述热交换器(5)的进口管道连接，出口管道与所述热交换器(5)的出口管道连接；所述的室外侧隔室空气除湿装置(62)的进口通过管道与所述热交换器(5)的进口管道连接，出口管道与所述热交换器(5)的出口管道连接，所述室内侧隔室空气除湿装置(61)、室外侧隔室空气除湿装置(62)和所述热交换器(5)进口、出口管道上均设有流体截止装置。
6.根据权利要求5所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述流体截止装置为截止阀。
7.根据权利要求1所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述室内侧空气测量装置包括第一空气测量点(24)，第二空气测量点(25)和第三空气测量点(26)，第二空气测量点(25)设在室内侧隔室的空气进口管上，第三空气测量点(26)设在室内侧隔室的空气出口管上；
所述室外侧空气测量装置包括第四空气测量点(34)，第五空气测量点(35)和第六空气测量点(36)，第五空气测量点(35)设在室外侧隔室的空气进口管上，第六空气测量点(26)设在室外侧隔室的空气出口管上。
8.根据权利要求1所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述室内侧隔室空气除湿装置(61)和所述室外侧隔室空气除湿装置(62)均包括干燥剂。
9.根据权利要求1所述的一种高精度空调性能测试的热平衡室，其特征在于，所述换热器(5)进出口管道与所述室内侧隔室(2)和室外侧隔室(3)的连接处进行密封处理；所述换热器(5)上和换热器(5)的进口、出口管道上均装有保温材料。
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