空调器制冷量不确定度评定_邵伟恒

（5）
其中 a1，b1 由下式确定。
a1 [ qmi h (1 wn 2 ) ( ha1 ha 2 ) qmi a 2 ] vn t2 t2
tci f (t1 , tw1 , t2 , tw 2 , t3 , ps , p3 , p , D1 , D2 ) （1）
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环境适应性和可靠性
公式（11）~（16）分别给出了，风洞喷嘴前温度， 大气压力，喷嘴前压力，喷嘴前后压差及喷嘴直径的 灵敏系数计算公式。
从计算结果中可以看出，进风湿球和出风湿球的灵 敏系数相当，相对较大，符号相反。其余参数影响相对 较小，需看计量校准数据来确定对制冷量的影响。图 2 给出了焓差室制冷量不确定度评定结果。其中 A 类不确
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环境适应性和可靠性
空调器制冷量不确定度评定
邵伟恒，邵 鄂 （工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610）
摘要：空调器制冷量测试的结果受到很多因素的影响，其结果很大程度上影响整机的能效等级评定。首先介绍了最新 版空气焓差法测量制冷量的数学模型；其次，对额定制冷量为 2.7 kW 的房间型空气调节器的制冷量测试结果进行了 不确定度评定；最后，讨论了影响实验数据不确定度的主要因素。分析给出的测试数据得出如下结论：在空调器制冷 量测试中，进出口湿球温度对制冷量测量影响最大，其次为 A 类不确定度，喷嘴前压差、大气压力及喷嘴直径，其余 参数对制冷量的影响可以忽略。 关键词：焓差法；空调器；制冷量；不确定度 中图分类号：TB65 文献标识码：A 文章编号：1004-7204（2016）04-0038-04
前言
空调器制冷量测试目前主要有空气焓差法和房间量 热计法，房间量热计法往往能够提供更加准确的测试数 据。而在实际使用过程中，生产厂家为了兼顾测试空气 调节机组的类型、出风型式、测试过程的要求等，通常 选择空气焓差法作为试验方法。为了提高制冷量测试 的准确度和可靠性，测量不确定度评定与表示方法的统 一已成为科技交流和国际贸易的迫切要求。目前，ISO 17025 中对测量结果的不确定度有明确的要求：校准实 验室出具的每份证书或报告都应包括有关测量结果不确 定度评定的说明 [1,2]。 本文首先介绍了空气焓差法测量原理；其次，以额
qmi v qmi n vn tci t3 t3 ha1 ha 2 ct3 2 ) t3 3.6(1 wn 2 ) (vn
（11）
定度是 0 次独立测量数据通过贝塞尔公式 [5] 计算得出。 图 2 中制冷量不确定度的计算结果可以看出，进出风湿
a pb bpb c ps tci (1 wn 2 )]2 ps [3.6vn
（4）
2 焓差室制冷量不确定度评定
本文针对 2.7 kW 空调器的测试结果，给 出了评定焓差室制冷量不确定度的方法，表 1 给出了测试中的 9 个测试变量，该变量与 图 1 中标识的变量相对应，为标准中要求的 七组采集数据的平均值。该 9 组数据将直接 影响制冷量的 B 类不确定度。 根据空气焓差法原理，给出制冷量与 9 组直接测量量的函数关系式如下：
btw 2 qmi (ha1 ha 2 ) [(1 wn 2 )
vn w n2 ] vn tw 2 tw 2
（10）
测试参数名称 进风干球 进风湿球 风洞出风干球 风洞出风湿球 风洞喷嘴前温度 大气压力 喷嘴前压差 风洞压差 喷嘴直径
D
图1
风洞式空气焓差法测量原理
[3]
其中，c 表示各变量的灵敏系数，u 表示不确定度。下标 A 表 示 A 类标准不确定度， 其他表示 B 类标准不确定度。 公式 （3） ~ （15） 给出了 B 类标准不确定度中各灵敏系数计算公式：c
ct1
tci qmi h a1 (1 wn 2 ) t1 t1 3.6vn
（16）
大气压力 喷嘴前压差 风洞压差 喷嘴直径
图 1 给出了额定制冷量为 2.7 kW 的房间型空气调节 器的灵敏系数计算结果。计算结果整理如表 2 所示。
cD
图2
额定制冷量为2.7 kW空调器计算结果
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其中，D1=80 mm，D2=0 mm。 根据不确定度合成原理，得到合成不确 定度表达式：
2 uc2 (tci ) u A (tci ) [ct1 u (t1 )]2 [ctw1 u (tw1 )]2
（6） （7）
b1 qmi ( ha1 ha 2 ) [
vn w n2 ] (1 wn 2 ) vn t2 t2
ctw 2
atw 2 btw 2 tci (1 wn 2 )]2 tw 2 3.6[vn
（8）
[ct2 u (t2 )]2 [ctw 2 u (tw 2 )]2 [ct3 u (t3 )]2 [c ps u ( ps )]2 [c p3 u ( p3 )] [c p u ( p )] [cD u ( D)]
（3）
其中，q mi 表示各个喷嘴风量的和，单位 m3/h；ha1 表示进风焓 值 kJ/kg；v ’n 表示出风湿空气比容，单位 m3/kg；wn2 表示出风绝 对湿度，单位 kg/kg( 干 )。
ctw1
tci qmi h a1 (1 wn 2 ) tw1 tw1 3.6vn
图3
焓差室制冷量不确定度评定结果
参数的影响。喷嘴前后压差和出风压力的影响相当均小 于 5 W。其余的参数如进风干球、出风干球、喷嘴前温 度及喷嘴前压差影响均小于 0.5 W，但为了更精确的测量 空调器的制冷量，新版 JJF 1261.4-2014 和 GB/T 177582010 已经采用图 1 所示的测量结构，将这些因素考虑在 内 [6]。最后喷嘴直径的影响为 1.35 W。 结合图 2 计算的影响因素，公式（17）给出了相对 合成标准不确定度计算结果： （17） 取包含因子 k=2，则额定制冷量测量结果的扩展不 确定度为： （18）
2 2 2
atw 2 [
qmi h (1 wn 2 ) (ha1 ha 2 ) qmi a 2 ] vn tw 2 tw 2
（9）
（2）
表1 制冷量为2.7 kW空调器的测试数据表 测试参数符号 t1 tw1 t2 tw 2 t3 ps p3 p 数值 26.99 ℃ 19.00 ℃ 14.95 ℃ 13.91 ℃ 18.61 ℃ 100.522 kPa 15.477 Pa 566.292 Pa 80 mm
定制冷量为 2.7 kW 房间型空调器测试为例进行了不确定 度评定，并给出了评定方法和计算过程；最后，着重阐 述了不确定度的影响因素。
1 空气焓差法原理
GB/T 7725 报批稿中，对焓差法的出风测量装置进行 了改进，从原来的喷嘴与出风参数一体测量，变成了出 风参数测量加风量测量装置两部分，新版空气焓差法测 量原理如图 1 所示。 图 1 中一共包含 9 个测量量，每个测量量都是直接 测量量，其中进出风采集器的风速要求为大于 5 m/s，静 压控制箱的出风压力应通过排风机控制在大气压力，风
（13） （14） （15）
p2 ps p3
进风干球 进风湿球 风洞出风干球 风洞出风湿球 风洞喷嘴前温度
ha1 ha 2 q c p mi (1 wn 2 ) p 3.6vn
ctw1 ct2 ctw 2 ct3 c ps c p3 c p
cD
ha1 ha 2 qmi tci 1 wn 2 D D 3.6vn
Uncertainty Evaluation for Cooling Capacity of Air-conditioner
SHAO Wei-heng, SHAO E (No.5 Research Institute of MIIT, Guangzhou 510610)
Abstract：The cooling capacity test result of air-conditioner is affected by many factors, and the result has great influence on the energy efficiency rating. Firstly, we introduce the mathematical model of latest air enthalpy difference method for measuring cooling capacity; secondly, the evaluation of uncertainty of the room air-conditioner whose cooling capacity is 2.7 kW was carried out; at last, the main factors that affect the uncertainty of the experimental data are summarized. Analysis of test data in this paper draws the following conclusions: in the testing process of air-conditioner cooling capacity, inlet and outlet wet bulb temperature has the greatest impact on cooling capacity, followed by type A uncertainty, the nozzle pressure difference, atmospheric pressure and nozzle diameter, and the remaining parameters influence on cooling capacity can be ignored. Key words：enthalpy difference method; air-conditioner; cooling capacity; uncertainty
由公式（3）和公式（4）可以看出进风干湿球是通过影响进 风焓值来影响制冷量的不确定度的，在焓值计算公式中，湿球的 影响是通过绝对湿度表现出来的，它们的计算系数也决定了灵敏 系数的大小。 公式（5）~（10）给出了出风干湿球的灵敏系数计算公式。
ct2
tci a1 b1 3.6[vn (1 wn 2 )]2 t2
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Hale Waihona Puke Baidu
速测量装置喷嘴处的风速应该在 15 ~35 m/s 之间 。进风干球 t1 和湿球 tw1 单位为℃；出 风压力 Ps 单位为 kPa；出风干球 t2 和湿球 tw2 单位为℃；喷嘴前压差 P3 单位为 Pa，表示 喷嘴进口处绝对压力与大气压力之差；喷嘴 前温度 t3 为喷嘴喉部干球温度单位为℃；喷 嘴前后压差 P △ 单位为 Pa；D1，D2 表示喷嘴 直径单位为 mm。空调器制冷量与这 9 个直 接测量量的关系十分复杂。
qmi v qmi n vn tci ha1 ha 2 p2 p2 c p2 )2 (vn p2 3.6(1 wn 2 )
（12）
球对结果的影响很大，已经超出了 A 类不确定度的影响， 达到 20 W 以上，且两者对结果的影响已经远远超出其他
表2 空调器制冷量各变量灵敏系数表 测试参数名称 测试参数符号 ct1 灵敏系数 -1.94 W/℃ 596.87 W/℃ 1.79 W/℃ -494.04 W/℃ -4.71 W/℃ -4.74 W/℃ -0.01 W/℃ 2.38 W/℃ 67.58 W/℃