何曙 夏玉娟

（1、上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院；2、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院）

1 前言

中國是世界家用空調(diào)器的生產(chǎn)大國，也是銷售大國，其近10年的銷售量及今后3年的預(yù)測銷售量如圖1所示。巨大的市場推動我國家用空調(diào)器從生產(chǎn)、銷售到監(jiān)管各環(huán)節(jié)都建立了良好的機(jī)制和體制，尤其是企業(yè)實(shí)驗(yàn)室和第三方檢測實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，更是為確保家用空調(diào)器的質(zhì)量創(chuàng)造了良好的條件。

對于一臺合格的空調(diào)產(chǎn)品，不僅其電氣安全要符合我國強(qiáng)制CCC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，其能效指標(biāo)也應(yīng)當(dāng)滿足我國已發(fā)布實(shí)施的相關(guān)能效標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)識等的規(guī)定要求。而對于空調(diào)器能效值的檢測，關(guān)鍵是空調(diào)制冷量或熱泵制熱量的測定，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法有空氣焓值法和房間型量熱計(jì)法，其中空氣焓值法有房間式、風(fēng)洞式、閉路式和量熱計(jì)式四種；房間型量熱計(jì)則有標(biāo)定型和平衡環(huán)境型兩種。而較為普遍采用的是房間式室內(nèi)空氣焓值法（簡稱“空氣焓差法”）和平衡環(huán)境型量熱計(jì)法（簡稱“熱平衡法”）?？紤]到試驗(yàn)成本、實(shí)驗(yàn)室建造費(fèi)用、試驗(yàn)操作的便捷性以及試驗(yàn)周期等，空氣焓差法的應(yīng)用更為廣泛。

2 試驗(yàn)原理差異分析

空調(diào)熱平衡實(shí)驗(yàn)室采用的房間型量熱計(jì)原理，即在量熱計(jì)的室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)測定空調(diào)器的制冷量或熱泵制熱量?？照{(diào)器室內(nèi)側(cè)的制冷量，是通過測定用于平衡制冷量和除濕量所輸入量熱計(jì)室內(nèi)側(cè)的熱量和水量來確定；室外側(cè)提供測定空調(diào)器能力的驗(yàn)證試驗(yàn)，其室外側(cè)制冷量，是通過用于平衡空調(diào)器冷凝器側(cè)排除的熱量和凝結(jié)水量而從量熱計(jì)室外側(cè)去除的熱量和水量來確定。其試驗(yàn)原理圖如圖2所示。

空調(diào)熱平衡實(shí)驗(yàn)室的主要特點(diǎn)是在室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)隔室的外面分別設(shè)溫度可控的套間，使套間內(nèi)的干球溫度分別等于室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)的干球溫度，且要求其隔室圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的保溫性能，，在11℃溫差下的漏熱量（包括輻射熱量）不大于試驗(yàn)裝置容量的10%或300W，兩者取大值。其試驗(yàn)結(jié)果以按室內(nèi)側(cè)測得的空調(diào)器制冷量（或制熱量）與按室外側(cè)測得的空調(diào)器制冷量（或制熱量）之間的偏差不大于5%時(shí)，試驗(yàn)為有效。

空氣焓差法則是通過設(shè)計(jì)合適的裝置，測試空調(diào)器送風(fēng)口的風(fēng)量、風(fēng)溫以及回風(fēng)溫度，風(fēng)量和送、回風(fēng)溫度對應(yīng)的焓值之差的乘積即可得到空調(diào)器的制冷量或熱泵制熱量。其試驗(yàn)原理如圖3所示。

圖1 中國家用空調(diào)器歷年銷售量及預(yù)測

3 實(shí)驗(yàn)室差異分析

從兩者的試驗(yàn)原理可以看出，熱平衡實(shí)驗(yàn)室同時(shí)考慮了顯熱和潛熱變化，同時(shí)通過自身內(nèi)外側(cè)熱量平衡來確定檢測數(shù)據(jù)的有效性，而焓差實(shí)驗(yàn)室就沒有自身的對比和平衡，只是以制冷量曲線平穩(wěn)后作為有效數(shù)據(jù)的判據(jù)，因而熱平衡實(shí)驗(yàn)室精度高，其同時(shí)對室內(nèi)外側(cè)制冷量的測量以及對顯熱、潛熱的測量，都導(dǎo)致了熱平衡實(shí)驗(yàn)室造價(jià)高于焓差實(shí)驗(yàn)室。

另外，熱平衡實(shí)驗(yàn)室在試驗(yàn)判穩(wěn)條件為每隔10min測得的制冷量（穩(wěn)態(tài)制熱量）與30min平均值比較，偏差不超過2%。當(dāng)試驗(yàn)工況達(dá)到穩(wěn)定1h后進(jìn)行測試，每5min讀取數(shù)值一次，連續(xù)7次，直到各讀數(shù)允差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定規(guī)定要求，由此也導(dǎo)致了熱平衡試驗(yàn)法的試驗(yàn)周期長于焓差法。兩者的其它差異如表1所示。

表1 空氣焓差法和熱平衡法差異分析

4 應(yīng)用差異分析

空氣焓差法實(shí)驗(yàn)室投入少、檢測周期短，但其測試精度不高，因此適用于流水線生產(chǎn)檢測和第三方常規(guī)驗(yàn)證檢測。熱平衡法則實(shí)驗(yàn)室投入大、且檢測周期長，但其測試精度高，因此多用于在對測試精度要求高，尤其是在比對試驗(yàn)時(shí)標(biāo)定樣機(jī)或在仲裁檢測時(shí)使用。如GB/T7725-2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》第6.4.1條明確規(guī)定：“空調(diào)器的制冷量和熱泵制熱量試驗(yàn)可用房間型量熱計(jì)方法或空氣焓值法進(jìn)行，當(dāng)兩種試驗(yàn)結(jié)果有爭議時(shí)，應(yīng)以房間型量熱計(jì)測試數(shù)據(jù)為準(zhǔn)”。由國家商務(wù)部出版的《出口商品技術(shù)指南 空調(diào)器》[10]中明確規(guī)定：“當(dāng)兩種試驗(yàn)結(jié)果有爭議時(shí)，應(yīng)以房間量熱計(jì)測試數(shù)據(jù)為準(zhǔn)”。可見，作為仲裁判定，房間量熱計(jì)法的測試結(jié)果比焓差法的測試結(jié)果可靠性更高。又如，美國、澳大利亞和印度等國家也明確規(guī)定，對于空調(diào)性能檢測和仲裁，只認(rèn)可熱平衡法的測試結(jié)果，而焓差法則只作為一種用于生產(chǎn)線檢測、研發(fā)和檢驗(yàn)的輔助測試手段。

故而，在生產(chǎn)領(lǐng)域，各生產(chǎn)企業(yè)為確保家用空調(diào)器的產(chǎn)品質(zhì)量，并加快產(chǎn)品出廠檢查的速度，多采用空調(diào)焓差實(shí)驗(yàn)室。

同時(shí)，為確保檢測數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，無論是第三方檢測機(jī)構(gòu)還是生產(chǎn)企業(yè)實(shí)驗(yàn)室，為確保本單位檢測數(shù)據(jù)的有效性，都會配備1個(gè)熱平衡實(shí)驗(yàn)室，以便及時(shí)針對焓差室測試偏差較大的樣機(jī)進(jìn)行復(fù)測，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。而焓差實(shí)驗(yàn)室成本相對較低，檢測機(jī)構(gòu)或企業(yè)多數(shù)以焓差實(shí)驗(yàn)室為主，而企業(yè)對于焓差實(shí)驗(yàn)室的配置數(shù)量也是與其年產(chǎn)量密切相關(guān)的，以確保出廠抽樣檢測數(shù)量。

5 結(jié)論與討論

在空調(diào)器能效檢測方面，焓差法相比熱平衡法除了測試精度上略有不足之外，在檢測范圍、檢測速度、設(shè)備投入等方面有著巨大的優(yōu)勢，目前焓差法已經(jīng)成為空調(diào)器性能檢測的最主要手段。但由于檢測設(shè)備、檢測方法、人員、樣品狀態(tài)等各方面客觀存在的誤差，使得各實(shí)驗(yàn)室焓差試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的一致性較差。同時(shí)，由于缺少有效的分析和糾正方法，即便通過實(shí)驗(yàn)室間比對試驗(yàn)確定了數(shù)據(jù)差異的存在，也很難對數(shù)據(jù)差異的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并通過糾正措施來提高各實(shí)驗(yàn)室間檢測數(shù)據(jù)的一致性。