风量罩测量误差原因及基于静压补偿法的研究
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第 40 卷第 6 期 2021 年 6 月
文章编号：1003-0344（2021）6-047-4
建筑热能通风空调 Building Energy & Environment
Vol.40 No.6 Jun. 2021.47~50
风量罩测量误差原因及基于静压补偿法的研究
刘世杰 1 邹钺 1 刘赟 2
1 东华大学环境科学与工程学院 2 上海典唯科技有限公司
图 1 实验装置连接示意图
表 2 采压点测得数据
静压箱出口截面尺寸/mm
采压点静压值/Pa
13.5×14.5
1.2
15×15
2.5
18×18
8.2
静压箱出口截面尺寸由 13.5 mm伊14.5 mm 增大 至 18 mm伊18 mm 时，采压点静压值从 1.2 Pa 增大至 8.2 Pa，风量罩产生的阻力影响越大。
法中所用的风速仪对气流方向不够敏感, 不能保证测 试结果的准确性, 且风速仪造价较高, 风速探头易断, 在结构复杂的风口处, 极易被损坏。因此在通风工程 中，常采用各种形式的风量罩来测量风口风量。
尽管风量罩在我国的风量测量领域越来越普及， 但在出风口处使用风量罩进行风量检测时，所测风量 相比于设计风量均偏小[4]。即便在检测过程采用的是 美国 TSI、瑞典 SWEMA 公司专业检测工具，其测量精 度达到国际标准且通过 CNAS 专业机构的计量认证， 测量结果仍与设计风量不符。2014 年，罗运有介绍当
2）在风量罩内设置采压点 1、2、3，在风洞运行稳 定后依次测量各点静压值大小。
3）设定风洞系统风量值 Q，运行风洞系统，待系统
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建筑热能通风空调
2021 年
稳 定 后 ，在 风 洞 出 口 处 加 上 风 量 罩 ，对 比 此 时 系 统 实 际风量值 Q’与设定风量值 Q，判断风量罩对风洞系统 产生的阻力大小。
表 1 模拟风口出风实验器材及型号
器材名称 小型轴流式风机
静压箱 风量罩 压力探头 压力读取器
型号 载泽 HZ-150
纸箱自制 瑞典 Swema 4001 风量罩
Swema 10 压差探头 Swema3000 多用途专用仪表
2.3 实验过程 1）将轴流风机与静压箱相连，静压箱出口截面设
置采压点，采压点利用 Swema3000 与压力探头进行静 压力采集读数。采集静压时，注意压力探头与气流方 向保持垂直或背对状态，将风速带来的动压的影响降 低到最小以测得静压大小。
解决方案的验证：在标准风洞实验室内，风洞系 统内的实际风量值已知的情况下，测量将风量罩安装 在风洞风口前后风洞出口处的静压大小变化进一步 验证原因，并通过静压补偿的方式将风洞出口处静压 降低至 0 Pa，比较风洞此时风量大小是否与设定值相 等来判断此方法的有效性。
2 模拟风口出风实验
2.2 实验装置 表 1 为模拟风口出风实验器材及型号。
采压点静压值基本维持在 0 pa 左右，表明该系统自然 出 流 无 阻 力 影 响 。 风 量 罩 出 口 截 面 尺 寸 为 13.5 伊 14.5 mm。
将静压箱出口与风量罩相连，用胶布等辅助工具 进行密封措施，避免风量泄露。风量罩出口截面尺寸 为 13.5伊14.5 mm。实验数据记录如表 2：
表 3 标准风洞实验室出风测试器材及型号
器材名称 标准风洞 风量罩 压力探头 压力读取器 双滚珠轴承风扇 控制装置
型号 无锡市计量院标准风洞
Swema 4001 Swema 10 压差探头 Swema3000 多用途专用仪表
台达 PFC1212DE 自制
在风量罩罩体内设置三个采压点，分别位于风量 罩最小截面处点 1、风量罩与风洞连接处点 3、风量罩 罩体中间点 2，采压点处的橡胶管背风固定在风量罩 罩体上。设置三个采压点的目的在于：测出采压点 1、 2、3 三处的静压值，若测量静压值不同，则分别作为补 偿基准点进行补偿，将补偿过后的风量值与系统设定 风量值进行对比验证，判断各点是否为补偿参考点。 采压点布置图及整体实验装置连接示意图分别如图 3、图 4 所示。
静压补偿法目的是为了通过添加一个辅助动力 的方式让出风口处存在的静压降低为 0 Pa。这一方式 的实现是在风量罩上增加一辅助装置。本方法采用的 辅助装置为小型轴承风扇。将风扇安装至风量罩内， 通过风扇的抽吸作用将静压降低至 0 Pa，实现补偿的 目的。装置模型如图 2 所示。
（a）风量罩模型
4.1 实验装置 表 3 标准风洞实验室出风测试器材及型号。
摘 要：风量罩广泛应用于暖通空调行业，但在测量过程中存在测量结果不准确的问题。通过实验发现，风量罩罩 体对系统出风口产生静压作用，阻碍其自然出风。因此提出一种基于静压补偿的方法，在风量罩内安装小型风扇， 将出风口处存在的静压降低至 0 Pa，使得风量罩测得的风量大小准确无误，并在标准风洞实验室内证实了这一方 法的可行性。 关键词：风量罩 风量测量 阻力影响 静压补偿
2）运行小型轴流式风机，将风速调至固定值大小。 测量并记录采压点此时的静压值。
3）将静压箱出口与风量罩相连，再次测量并记录 采压点静压值，观察静压值的变化
4）参照风量罩出口尺寸改变静压箱出口截面尺 寸，重复进行上述的实验。探寻两者尺寸与静压值大 小之间是否存在必然关系。
2.4 数据分析 实验测得在静压箱出口处不加风量罩的情况下，
0 引言
目前，通风量最普遍的测量方法有直接风量测量 和间接风量测量两种方法[1-2]。间接测量法是通过风速 仪[3]测定各点风速，以各点风速测量值的算术平均值 作为风口截面平均风速，将平均风速乘以风口截面积 计算出风口风量。直接测量方法主要是采用风量罩进 行风量测量，它的优点是直接读取风量，减去了大量 计算的麻烦，能够实现快速测量且操作方便。在风口 复杂的气流方向条件下, 相较于直接测量法, 间接测量
收稿日期：2020-4-8 作者简介：刘世杰（1996~），男，硕士研究生；东华大学环境科学与工程学院（201600）；E-mail: liushijieapple@
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建筑热能通风空调
2021 年
前风量测量主要技术特点，在研究风量罩罩体阻力对 测量结果的影响基础上，得出风量罩精度所引起的不 确定度为风量罩罩体自身阻力所引起的不确定度的 2.5 倍这样的结论[5]。2016 年，黄聪进行了风量罩测量 方法的研究，认为空气流体流经风量罩时，流速、静压 和能量都会发生变化[6]。陆科, 臧立新, 张弦等利用以 皮托管为主标准器的风洞进行风量罩风量的校准,得 出风量罩风量示值误差测量的不确定度为 0.49%的结 论[7]。国内外相关文献对于解决空调系统风量精确测 量及补偿这类问题的研究较少，因此针对这一现象， 我们需要进行相关实验。旨在探求造成这种现象的原 因及提出一种解决方案。
1 本文思路
探寻风量罩测量不准确原因：首先在实验室内搭 建实验台模拟空调系统出风过程。通过风量罩安装在 出风口前后，测量得到出风口静压大小的变化，探寻 风量罩测量风量不准确的原因。
提出解决方案：基于风量罩测量不准确的原因， 提 出 相 应 的 解 决 方 案 ，即 通 过 静 压 补 偿 [8]的 方 式 将 出 风 口 静 压 影 响 消 除 ，保 证 气 流 无 阻 力 出 风 ，使 风 量 罩 可测得准确风量值。
2.1 实验介绍 在实验室内模拟风口出风试验初步探究风量罩
测量不准确原因。通过小型轴流风机模拟系统中动力 装置，再通过静压箱出风。Swema 风量罩与静压箱连 接，在静压箱出口处设置静压采集点，实时监测出口 静压的状况。整体装置示意图如图 1 所示：
1- 小型轴流风机；2- 静压箱； 3- 采压点（连接 Swema3000 与压力探头）；4- 风量罩。
4- 风洞；5- 风量罩；6- 双滚珠轴承风扇。
图 4 实验装置连接示意图
4.2 实验过程 1）在风洞出风口上罩上风量罩。若风量采集罩截
面面积大于出口面积，使用海绵条、单面胶，胶带等材 料达成转接目的，并缠绕胶带于两者连接处以保证密 封性。本次实验中，风量罩面积与风洞出口截面积近 似相等，于是仅用胶带进行密封措施，密封后将风量罩 取下。
由于模拟风口出风实验无法明确知道轴流式风 机的实时风量大小，使用基于静压补偿这一方法无法 判断是否有效。因此在已知系统内实时风量大小的标 准风洞实验室内展开压力测试及补偿实验，判断上述 方法的有量罩内部采压点
1- 风量采集罩内采压点 1；2- 采压点 2；3- 采压点 3；
（b）风机连接 1- 风量采集罩；2- 采压点；3- 风量显示屏；4- 补偿风扇。
图 2 装置模型图
系统由风量采集罩 1、采压仪器 2、补偿风扇 4 及 补偿风扇的控制装置构成。风量显示屏 3 可直接读出 实时风量罩测得风量大小。其特征在于：通过测量系 统出风口 2 处静压值的正负及其大小来判断风量采集 罩对出风性能产生的影响，进而通过补偿风扇 4 的抽 吸作用将采压点 2 的静压值降低至 0 Pa。其中，补偿风 扇 4 固定于风量罩下方，不影响风量罩测量段测量风 量过程、易于携带且安装拆卸方便。风扇风量可通过 控制装置调节。
2 Shanghai Dianwei Technology Co., Ltd.
Abstract: The air volume cover is widely used in the HVAC industry, but there is a problem of inaccurate measurement results during the measurement process. Through experiments, it was found that the air volume cover has a static pressure effect on the air outlet of the system, which hinders its natural wind. Therefore, a method based on static pressure compensation is proposed, and a small fan is installed in the air volume cover to reduce the static pressure existing at the air outlet to 0 Pa, so that the air volume measured by the air volume cover is accurate. And confirmed the feasibility of this method in the standard wind tunnel laboratory. Keywords: air volume cover, air volume measurement, resistance effect, static pressure compensation
Research on Causes of Measurement Errors of Air Volume Hood and Correction Method based on Static Pressure Compensation
LIU Shi-jie1, ZOU Yue1, LIU Yun2 1 College of Environmental Science and Engineering, Donghua University
更重要地，静压箱出口罩上风量罩后，出口处的静 压从 0 Pa 增加至 1.2 Pa。风量罩罩体对出风性能产生 了影响，阻碍了系统出风，使得风量罩测量的风量不 准确。
第 40 卷第 6 期
刘世杰等：风量罩测量误差原因及基于静压补偿法的研究
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3 基于静压补偿法的概念及模型
由上述实验得出风量罩罩体对出风产生阻力[9]这 一特点，主要体现在风量罩罩体对出风性能产影响。 对 此 ，提 出 一 种 静 压 补 偿 的 方 法 ，将 风 量 罩 罩 体 产 生 的静压影响消除，得到系统内实际风量大小。
文章编号：1003-0344（2021）6-047-4
建筑热能通风空调 Building Energy & Environment
Vol.40 No.6 Jun. 2021.47~50
风量罩测量误差原因及基于静压补偿法的研究
刘世杰 1 邹钺 1 刘赟 2
1 东华大学环境科学与工程学院 2 上海典唯科技有限公司
图 1 实验装置连接示意图
表 2 采压点测得数据
静压箱出口截面尺寸/mm
采压点静压值/Pa
13.5×14.5
1.2
15×15
2.5
18×18
8.2
静压箱出口截面尺寸由 13.5 mm伊14.5 mm 增大 至 18 mm伊18 mm 时，采压点静压值从 1.2 Pa 增大至 8.2 Pa，风量罩产生的阻力影响越大。
法中所用的风速仪对气流方向不够敏感, 不能保证测 试结果的准确性, 且风速仪造价较高, 风速探头易断, 在结构复杂的风口处, 极易被损坏。因此在通风工程 中，常采用各种形式的风量罩来测量风口风量。
尽管风量罩在我国的风量测量领域越来越普及， 但在出风口处使用风量罩进行风量检测时，所测风量 相比于设计风量均偏小[4]。即便在检测过程采用的是 美国 TSI、瑞典 SWEMA 公司专业检测工具，其测量精 度达到国际标准且通过 CNAS 专业机构的计量认证， 测量结果仍与设计风量不符。2014 年，罗运有介绍当
2）在风量罩内设置采压点 1、2、3，在风洞运行稳 定后依次测量各点静压值大小。
3）设定风洞系统风量值 Q，运行风洞系统，待系统
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建筑热能通风空调
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稳 定 后 ，在 风 洞 出 口 处 加 上 风 量 罩 ，对 比 此 时 系 统 实 际风量值 Q’与设定风量值 Q，判断风量罩对风洞系统 产生的阻力大小。
表 1 模拟风口出风实验器材及型号
器材名称 小型轴流式风机
静压箱 风量罩 压力探头 压力读取器
型号 载泽 HZ-150
纸箱自制 瑞典 Swema 4001 风量罩
Swema 10 压差探头 Swema3000 多用途专用仪表
2.3 实验过程 1）将轴流风机与静压箱相连，静压箱出口截面设
置采压点，采压点利用 Swema3000 与压力探头进行静 压力采集读数。采集静压时，注意压力探头与气流方 向保持垂直或背对状态，将风速带来的动压的影响降 低到最小以测得静压大小。
解决方案的验证：在标准风洞实验室内，风洞系 统内的实际风量值已知的情况下，测量将风量罩安装 在风洞风口前后风洞出口处的静压大小变化进一步 验证原因，并通过静压补偿的方式将风洞出口处静压 降低至 0 Pa，比较风洞此时风量大小是否与设定值相 等来判断此方法的有效性。
2 模拟风口出风实验
2.2 实验装置 表 1 为模拟风口出风实验器材及型号。
采压点静压值基本维持在 0 pa 左右，表明该系统自然 出 流 无 阻 力 影 响 。 风 量 罩 出 口 截 面 尺 寸 为 13.5 伊 14.5 mm。
将静压箱出口与风量罩相连，用胶布等辅助工具 进行密封措施，避免风量泄露。风量罩出口截面尺寸 为 13.5伊14.5 mm。实验数据记录如表 2：
表 3 标准风洞实验室出风测试器材及型号
器材名称 标准风洞 风量罩 压力探头 压力读取器 双滚珠轴承风扇 控制装置
型号 无锡市计量院标准风洞
Swema 4001 Swema 10 压差探头 Swema3000 多用途专用仪表
台达 PFC1212DE 自制
在风量罩罩体内设置三个采压点，分别位于风量 罩最小截面处点 1、风量罩与风洞连接处点 3、风量罩 罩体中间点 2，采压点处的橡胶管背风固定在风量罩 罩体上。设置三个采压点的目的在于：测出采压点 1、 2、3 三处的静压值，若测量静压值不同，则分别作为补 偿基准点进行补偿，将补偿过后的风量值与系统设定 风量值进行对比验证，判断各点是否为补偿参考点。 采压点布置图及整体实验装置连接示意图分别如图 3、图 4 所示。
静压补偿法目的是为了通过添加一个辅助动力 的方式让出风口处存在的静压降低为 0 Pa。这一方式 的实现是在风量罩上增加一辅助装置。本方法采用的 辅助装置为小型轴承风扇。将风扇安装至风量罩内， 通过风扇的抽吸作用将静压降低至 0 Pa，实现补偿的 目的。装置模型如图 2 所示。
（a）风量罩模型
4.1 实验装置 表 3 标准风洞实验室出风测试器材及型号。
摘 要：风量罩广泛应用于暖通空调行业，但在测量过程中存在测量结果不准确的问题。通过实验发现，风量罩罩 体对系统出风口产生静压作用，阻碍其自然出风。因此提出一种基于静压补偿的方法，在风量罩内安装小型风扇， 将出风口处存在的静压降低至 0 Pa，使得风量罩测得的风量大小准确无误，并在标准风洞实验室内证实了这一方 法的可行性。 关键词：风量罩 风量测量 阻力影响 静压补偿
2）运行小型轴流式风机，将风速调至固定值大小。 测量并记录采压点此时的静压值。
3）将静压箱出口与风量罩相连，再次测量并记录 采压点静压值，观察静压值的变化
4）参照风量罩出口尺寸改变静压箱出口截面尺 寸，重复进行上述的实验。探寻两者尺寸与静压值大 小之间是否存在必然关系。
2.4 数据分析 实验测得在静压箱出口处不加风量罩的情况下，
0 引言
目前，通风量最普遍的测量方法有直接风量测量 和间接风量测量两种方法[1-2]。间接测量法是通过风速 仪[3]测定各点风速，以各点风速测量值的算术平均值 作为风口截面平均风速，将平均风速乘以风口截面积 计算出风口风量。直接测量方法主要是采用风量罩进 行风量测量，它的优点是直接读取风量，减去了大量 计算的麻烦，能够实现快速测量且操作方便。在风口 复杂的气流方向条件下, 相较于直接测量法, 间接测量
收稿日期：2020-4-8 作者简介：刘世杰（1996~），男，硕士研究生；东华大学环境科学与工程学院（201600）；E-mail: liushijieapple@
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2021 年
前风量测量主要技术特点，在研究风量罩罩体阻力对 测量结果的影响基础上，得出风量罩精度所引起的不 确定度为风量罩罩体自身阻力所引起的不确定度的 2.5 倍这样的结论[5]。2016 年，黄聪进行了风量罩测量 方法的研究，认为空气流体流经风量罩时，流速、静压 和能量都会发生变化[6]。陆科, 臧立新, 张弦等利用以 皮托管为主标准器的风洞进行风量罩风量的校准,得 出风量罩风量示值误差测量的不确定度为 0.49%的结 论[7]。国内外相关文献对于解决空调系统风量精确测 量及补偿这类问题的研究较少，因此针对这一现象， 我们需要进行相关实验。旨在探求造成这种现象的原 因及提出一种解决方案。
1 本文思路
探寻风量罩测量不准确原因：首先在实验室内搭 建实验台模拟空调系统出风过程。通过风量罩安装在 出风口前后，测量得到出风口静压大小的变化，探寻 风量罩测量风量不准确的原因。
提出解决方案：基于风量罩测量不准确的原因， 提 出 相 应 的 解 决 方 案 ，即 通 过 静 压 补 偿 [8]的 方 式 将 出 风 口 静 压 影 响 消 除 ，保 证 气 流 无 阻 力 出 风 ，使 风 量 罩 可测得准确风量值。
2.1 实验介绍 在实验室内模拟风口出风试验初步探究风量罩
测量不准确原因。通过小型轴流风机模拟系统中动力 装置，再通过静压箱出风。Swema 风量罩与静压箱连 接，在静压箱出口处设置静压采集点，实时监测出口 静压的状况。整体装置示意图如图 1 所示：
1- 小型轴流风机；2- 静压箱； 3- 采压点（连接 Swema3000 与压力探头）；4- 风量罩。
4- 风洞；5- 风量罩；6- 双滚珠轴承风扇。
图 4 实验装置连接示意图
4.2 实验过程 1）在风洞出风口上罩上风量罩。若风量采集罩截
面面积大于出口面积，使用海绵条、单面胶，胶带等材 料达成转接目的，并缠绕胶带于两者连接处以保证密 封性。本次实验中，风量罩面积与风洞出口截面积近 似相等，于是仅用胶带进行密封措施，密封后将风量罩 取下。
由于模拟风口出风实验无法明确知道轴流式风 机的实时风量大小，使用基于静压补偿这一方法无法 判断是否有效。因此在已知系统内实时风量大小的标 准风洞实验室内展开压力测试及补偿实验，判断上述 方法的有量罩内部采压点
1- 风量采集罩内采压点 1；2- 采压点 2；3- 采压点 3；
（b）风机连接 1- 风量采集罩；2- 采压点；3- 风量显示屏；4- 补偿风扇。
图 2 装置模型图
系统由风量采集罩 1、采压仪器 2、补偿风扇 4 及 补偿风扇的控制装置构成。风量显示屏 3 可直接读出 实时风量罩测得风量大小。其特征在于：通过测量系 统出风口 2 处静压值的正负及其大小来判断风量采集 罩对出风性能产生的影响，进而通过补偿风扇 4 的抽 吸作用将采压点 2 的静压值降低至 0 Pa。其中，补偿风 扇 4 固定于风量罩下方，不影响风量罩测量段测量风 量过程、易于携带且安装拆卸方便。风扇风量可通过 控制装置调节。
2 Shanghai Dianwei Technology Co., Ltd.
Abstract: The air volume cover is widely used in the HVAC industry, but there is a problem of inaccurate measurement results during the measurement process. Through experiments, it was found that the air volume cover has a static pressure effect on the air outlet of the system, which hinders its natural wind. Therefore, a method based on static pressure compensation is proposed, and a small fan is installed in the air volume cover to reduce the static pressure existing at the air outlet to 0 Pa, so that the air volume measured by the air volume cover is accurate. And confirmed the feasibility of this method in the standard wind tunnel laboratory. Keywords: air volume cover, air volume measurement, resistance effect, static pressure compensation
Research on Causes of Measurement Errors of Air Volume Hood and Correction Method based on Static Pressure Compensation
LIU Shi-jie1, ZOU Yue1, LIU Yun2 1 College of Environmental Science and Engineering, Donghua University
更重要地，静压箱出口罩上风量罩后，出口处的静 压从 0 Pa 增加至 1.2 Pa。风量罩罩体对出风性能产生 了影响，阻碍了系统出风，使得风量罩测量的风量不 准确。
第 40 卷第 6 期
刘世杰等：风量罩测量误差原因及基于静压补偿法的研究
·49·
3 基于静压补偿法的概念及模型
由上述实验得出风量罩罩体对出风产生阻力[9]这 一特点，主要体现在风量罩罩体对出风性能产影响。 对 此 ，提 出 一 种 静 压 补 偿 的 方 法 ，将 风 量 罩 罩 体 产 生 的静压影响消除，得到系统内实际风量大小。