江 楊/江蘇中聯(lián)風能機械股份有限公司

通風機性能測試標準AMCA210-07與GB/T 1236-2000及ISO5801∶2007對比初探

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0 引言

在全世界范圍內(nèi)，目前通風機性能測試所涉及的標準體系主要有兩個。

1）ISO國際標準化組織體系，一般簡稱ISO體系；國際標準化組織（ISO）是由各國標準化團體（ISO成員團體）組成的世界性的聯(lián)合會，制定國際標準工作通常由ISO的技術(shù)委員會完成。

2）AMCA（國際空氣運動與控制協(xié)會）與ASHRA（美國采暖、制冷和空調(diào)工程師學會組）體系，一般簡稱AMCA體系；AMCA是一個國際性、非盈利第三方認證的行業(yè)自律組織，致力于風機、百葉、風閥和其他空氣處理設(shè)備性能的認證工作，其成員包括了目前世界上大多數(shù)主流生產(chǎn)廠家。AMCA能夠提供獨立于買賣方之外的第三方檢測認證。除此之外，它還制定了行業(yè)內(nèi)很多重要的、基礎(chǔ)性的標準。

上述兩大體系中關(guān)于通風機性能測試標準有很多，本文所討論的僅為在實驗室中進行通風機性能額定值檢測的相關(guān)內(nèi)容，相應所涉及的ISO體系標準為ISO 5801工業(yè)通風機用標準化風道進行性能測試，中國現(xiàn)行國家標準GB/T1236-2000工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗[1](以下簡稱GB/T1236）等效于ISO5801: 1997版，它是以ISO技術(shù)報告ISO/ TR8428、德國標準化學會標準DIN 24163-2、英國標準學會標準BS848-1、法國標準協(xié)會標準NFX10-200與E51-100:1983、AMCA/ASHRAE標準210為藍本的基礎(chǔ)上進行相應標準匯總與編制。目前最新版本為ISO 5801：2007[2]（以下簡稱ISO 5801），但GB/T 1236標準目前還未完成相應升版，因此本文同時GB/T 1236與ISO 5801納入探討范圍。從標準執(zhí)行方面上講，GB/T 1236標準目前沒有國家層面的強制實施與規(guī)范執(zhí)行監(jiān)督體系，標準的執(zhí)行更多還是依賴于檢測單位自身。

相應AMAC體系所涉及的標準為ANSI/ AMCA210-07通風機額定性能試驗的實驗室方法[3]（以下稱AMCA210）。AMCA體系標準執(zhí)行是以AMCA學會嚴格監(jiān)督為實施細則，因此經(jīng)過AMCA認證的風機及實驗室得到全世界范圍內(nèi)的公認。

下文將以AMCA210為基準，將其與GB/T 1236及ISO 5801從測試裝置種類、安裝類型限制、公用部件形狀、溫度測點等方面進行對比分析。

1 測試裝置種類

1.1 AMCA210裝置種類及流量測定方法

較之前的版本（AMCA210-99[4]），AMCA210有了如下變化：1）增加了測試風室泄漏的檢驗方法；2）引進了星形整流器；3）精確了壓力換算過程中in.wg（英寸水柱）到Pa的轉(zhuǎn)換，對采用英制單位的公式中常量修正有重要意義；4）增加了氣流穩(wěn)流裝置的有效性檢驗要求[5]。

在AMCA210標準中，允許的測試裝置共十六種，其中風管法5種，風室法11種，允許的流量測定方法有管道內(nèi)皮托靜壓管、管道內(nèi)文丘里噴管、風室末端文丘里噴管、風室內(nèi)多噴嘴共4種，下文將以AMCA210標準所列的裝置結(jié)構(gòu)為基準，分別與GB/ T1236及ISO5801進行分析對比說明，具體裝置結(jié)構(gòu)組成對比詳見表1。

表1 以AMCA 210標準為基準的三種標準裝置結(jié)構(gòu)組成對比表[3]

1.2 GB/T 1236裝置種類及流量測定方法

GB/T 1236中允許的測量裝置有37種之多，其中風管法18種，風室法19種，允許的流量測定方法有進口文丘里噴管（分ISO型與標準型）、錐形進口、90°弧型進口噴嘴、進口孔板（分帶角測孔和壁測孔）、出口孔板（壁測孔）、管道內(nèi)孔板（分D和D/2測孔和帶角測孔）、管道內(nèi)文丘里噴管（分ISO型與標準型）、管道內(nèi)皮托靜壓管、風室末端文丘里噴管、風室內(nèi)多噴嘴及風室末端文丘里噴管共15種。

上述測量裝置及流量測定方法中：各種孔板、ISO文丘里噴管、90°弧形進口噴嘴、錐形進口在AMCA 210中均未見。主要原因有三方面。

1）所測風機類型有限，比如：孔板自身阻力過大，只能測定靜壓較高的風機；

2）部件加工精度要求過高而不具備廣泛推廣性，如：大尺寸的進口90°弧形噴嘴與錐形進口加工精度很難得到滿足，導致后期計算時流量系數(shù)很難取準；

3）將類似裝置進行優(yōu)化合并處理，比如：ISO文丘里噴管與標準文丘里噴管相差不大，但結(jié)構(gòu)卻有不同，實無必要共同存在，因此進行了簡化合并。

由表1可以看出GB/T 1236中能與AMCA210對應上的裝置類型只有10種。

1.3 ISO 5801裝置種類及流量測定方法

ISO 5801允許的裝置類型總共26種，其中風管法14種，風室法12種；允許的流量測定方法有錐形進口、進口孔板（壁測孔）、出口孔板（壁測孔）、管道內(nèi)孔板（分D和D/2測孔和帶角測孔）、管道內(nèi)皮托靜壓管及風室內(nèi)多噴嘴共7種。

上述測量裝置及流量測定方法與GB/T 1236比較：進口孔板（角測孔）、各種文丘里噴管和90°弧形進口噴嘴都被取消。主要原因與前文中1.2中的對比類似，但是還保留了少量的孔板裝置。

從表1可以看出ISO 5801能與AMCA 210對應上的裝置類型只有4種。

2 安裝類型限制

眾所周知，按風機在實測管網(wǎng)系統(tǒng)中安裝位置不一樣，共分為四種安裝方式。

A——自由進口，自由出口；

B——自由進口，管道出口；

C——管道進口，自由出口；

D——管道進口，管道出口；

在實際通風機測試中，這四種安裝方式所對應的測試裝置并不唯一。B型出氣風室或風管可以通過各種進、出口短管的減少或加裝而變成A型或D型測試裝置，很多C型進氣風室或風管也可通過各種進、出口短管的減少或加裝而變成A型或D型測試裝置，但B型與C型不能進行簡單轉(zhuǎn)換，但國內(nèi)已有相關(guān)專利通過風室中輔助風機的安裝位置的變化及多噴嘴正/反向安裝達到B型與C型風室裝置的轉(zhuǎn)換。

規(guī)范的A，B，C，D四種安裝方式之間的關(guān)系和轉(zhuǎn)換在上述三份標準中均有描述與圖示，但在清晰程度中卻各不一樣，導致在實際使用中有時很難做出正確選擇。

2.1 AMCA 210標準裝置選擇方法

AMCA 210第9頁“5.1.2選擇指南”中明確指出下表2為選擇正確裝置方法。

表2 AMCA 210標準裝置選擇指南表

NS為不適用于具有明顯渦流的風機；Y為適用于所有的風機類型。

備注：

a）可安裝一個模擬的進口管道；

b）不得使用輔助喇叭形進口或出口管道；

c）可使用短排氣管或短進氣道（具體要求如下）；

短排氣管：一個短的排氣管，可以用來模擬安裝在B型和D型裝置中，但長度須在2～3倍風機出口直徑之間，該排氣管截面積與風機出口面積誤差不超過1%，并與風機出口形狀一致。

短進氣道：一個喇叭形進口和一個直徑與風機進口直徑相同的進氣管可以安裝在風機進口用以風機模擬進氣管道。喇叭形進口和進氣管應該與風機進風口連接，并且是相同的尺寸和形狀。（作者注：此處對喇叭形進口形狀、長度及進氣管的長度沒有規(guī)定）。

d）不允許使用排氣管。

表4及其備注非常清晰地規(guī)定了16種基本測試裝置在A，B，C，D四種不同安裝類型中的使用方法。

2.2 GB/T 1236及ISO 5801裝置選擇方法

而GB/T 12360及ISO 5801中卻沒有如表2所示簡單明了的描述，相關(guān)裝置的轉(zhuǎn)換與特殊規(guī)定都是在前后相互斷開的很多章節(jié)內(nèi)容中進行描述，讓閱讀者很難進行簡單的進行選擇和判斷。例如：相當多風機在實際使用中均屬于D型安裝，而測試人員在按GB/T 1236標準進行裝置選擇時，常會出現(xiàn)因風機過大而無法采用完整的進、出口裝置情況，常利用C型裝置在風機出口加裝模擬短管來實現(xiàn)，標準中對此部分內(nèi)容的相關(guān)規(guī)定如下。

2.2.1 GB/T 1236對出口短管加裝規(guī)定

相關(guān)內(nèi)容在GB/T 1236中相關(guān)內(nèi)容共出現(xiàn)四處，分別是：

標準第5頁“ISO引言b)公用部分”；第16頁“5概述”；第84頁“30.2f)特殊情況中有如下內(nèi)容：對于大型通風機（出口直徑超過800mm）采用D型裝置進行試驗，在出口側(cè)的用包括整流器標準化公用風道下進行試驗可能有困難。有些情況下，有關(guān)各方應協(xié)商一下，通風機的性能可采用在出口側(cè)加上如圖1中a）、b）所述長度為L的風管的裝置測量。

標準第148～149頁“圖76”中的e)、f)、g)中有相關(guān)內(nèi)容。

1）圖76 e）中所引用“圖75C型試驗裝置（進口側(cè)試驗風室）”a）～d）中所示的90°弧進口噴嘴流量測定、皮托靜壓管流量測定、管道內(nèi)文丘里噴管流量測定、風室中多噴嘴流量測定（僅用無出口渦流的通風機）。

2）圖76 f）中所引用“圖74C型試驗裝置（進口側(cè)試驗管道）”c）中所示的帶有壁測孔的進口孔板流量測定。

3）圖76 g）中所引用“圖74C型試驗裝置（進口側(cè)試驗管道）”g）中所示的皮托靜壓管流量測定（僅用于有關(guān)雙方達成協(xié)議的大型通風機）。

以上四種裝置可在風機出口加裝2～3倍直徑長度的模擬短管。

2.2.2 ISO 5801對出口管道加裝規(guī)定

相關(guān)內(nèi)容在ISO 5801中共出現(xiàn)四處，分別是：

標準第8頁“介紹b）公用部分”、第20頁“概述”、第101頁“28.2.5短管”中有如下內(nèi)容：對于大型通風機（出口直徑超過800mm）采用D型裝置進行試驗，采用在帶整流器的出氣側(cè)標準化公用管道下進行試驗可能有困難。在些情況下，有關(guān)各方應協(xié)商一下，在出口側(cè)有與風機出口的面積相等用長度符合公式1)規(guī)定的管道進行通風機性能測試。

標準第183～84頁“圖46”中的e）、f）、g）中有相關(guān)內(nèi)容。

1）圖46 e）中所引用圖45C型試驗裝置（進口側(cè)試驗風室）a）～b）中所示的“皮托靜壓管流量測定與風室中多噴嘴流量測定”（僅用無出口渦流的通風機）。

2）圖46 f）中所引用圖“44C型試驗裝置（進口側(cè)試驗管道）”b）中所示的“帶有壁測孔的進口孔板流量測定”。

3）圖46 g）中所引用“圖44C型試驗裝置（進口側(cè)試驗管道）”f）中所示的皮托靜壓管流量測定（僅用于有關(guān)雙方達成協(xié)議的大型通風機）。

以上四種裝置可在風機出口加裝2～3倍直徑長度的模擬短管。

綜上所述：在GB/T 1236及ISO 5801中關(guān)于用C型測試裝置通過在風機出口加裝短管而進行D型試驗，所適用的C型裝置類型是有限的，例如：常用的錐形進口流量測定進氣管道就不在許可的范圍內(nèi)，允許的C型管道僅限于“帶有壁測孔的進口孔板流量測定及皮托靜壓管流量測定”兩種，至于其它C型管道為何不允許使用，這應該是標準編制者在多年實際使用中發(fā)現(xiàn)無法全部適用而規(guī)定。

再看AMCA 210，該標準允許的C型進氣管道僅有該標準中圖16所示的管道內(nèi)皮托靜壓管流量測定一種，而從前文表4中得知該標準中圖16的C型試驗可以通過加裝短排氣管或短進氣道進行D型試驗，在這一點上，三項標準是統(tǒng)一的。

因此AMCA 210在裝置的實際使用中更利于操作者選定。

3 公用部件形狀

3.1多噴嘴

GB/T 1236及ISO 5801對于風室中多噴嘴的橢圓弧采取了近似畫法（長軸半徑等于噴嘴喉部直徑d，短軸半徑等于0.667d）。

AMCA 210對多噴嘴形狀要求基本一樣，只是對長度L尺寸多了+/-0.005D公差要求（此處D為噴嘴喉部直徑），但在第25頁“圖4B橢圓噴嘴的三段近似圓弧”中給出了精確的橢圓畫法，如圖2所示。

由此看出AMCA噴嘴與GB/T 1236及ISO 5801噴嘴形狀不一樣，因此最終根據(jù)流量壓差計算得到的流量也可能會有所不一樣。

3.2皮托靜壓管

表3 三種標準允許的皮托靜壓管類型對比表

由表3可以看出，GB/T 1236及ISO 5801與AMCA 210相同的皮托靜壓管類型只有AMCA型（球面皮托靜壓管）這一種。

注：ISO 5801標準中圖24皮托管類型a）AMCA型中，皮托管的頭部尺寸標注有誤，正確標注應該為：皮托管外徑應標注為φd，皮托管內(nèi)徑應標注為φ0.4d，而圖中這兩個尺寸卻標反了（如下圖3所示）。

3.3管壁壓力測孔

由表4可以看出:GB/T 1236及ISO 5801對測孔要求相同，對測孔直徑?jīng)]做硬性規(guī)定。而AMC A210卻明確指出了測孔直徑不能大于3mm（AMCA 210-99推薦壁測孔直徑首選2mm，最大為3mm），同時高度也不一樣。

表4 三種標準中管壁壓力測孔尺寸對比表

雖然通常認為垂直于流動邊界的無限小直角邊緣小孔能準確測出靜壓，但孔徑越小加工越困難且容易被微小顆粒堵塞，很明顯AMCA 210的規(guī)定更符合實際情況，一般可將壁測孔直徑選為2mm。

3.4總壓管

AMCA 210在4.2.4中給出了總壓管結(jié)構(gòu)用于進氣風室的總壓（滯止壓力）測量，具體結(jié)構(gòu)如下圖4所示。

而在GB/T 1236與ISO 5801進氣風室中對總壓（滯止壓力）的測量裝置沒有規(guī)定，通常是利用皮托靜壓管。

4 溫度測點

在風機性能測試過程中，溫、濕度采集對最終進行額定值的換算很重要。對于低壓力通風機，由于氣體壓縮性系數(shù)K會有影響，AMCA 210相對GB/T 1236與ISO 5801來說，溫度測點增加了很多，如表5所示。

從表5可以看出：在與AMCA210相對應的裝置中，GB/T1236與ISO5801中溫度測點均明顯偏少。

表5 三種標準對裝置中溫度測點的要求

其實這也是影響最終測試精度的一個因素。為提高測試精度，完全可以在原有裝置中通過加裝溫度計、增加采集通道并改進計算軟件來實現(xiàn)，這部分改進工作量并不大。

5 結(jié)束語

由上文可知：AMCA 210無論在裝置使用規(guī)定、裝置類型簡化、公用部件形狀、測點布置要求上均明顯優(yōu)于GB/T 1236與ISO 5801。國內(nèi)現(xiàn)有按GB/T 1236建立的實驗室不能簡單的直接采用AMCA 210標準進行相應測試。雖然三種標準規(guī)定的理論測量精度均為5%，但在同一安裝類型下，由于公用部件及測點的不同，最終的結(jié)果會在不同標準中體現(xiàn)出的誤差可能會超出5%。遺憾的是目前還未能查到相應的對比試驗文獻紀錄，根據(jù)相關(guān)實踐經(jīng)驗，AMCA 210測試結(jié)果如用GB/T 1236標準進行衡量,它的誤差精度將達到3.5%左右。也就是說，在條件許可的前提下，采用AMCA 210標準的測試裝置能測得比GB/T 1236及ISO 5801更好的測試精度，同時也更便于測試者進行快速有效的裝置的選擇使用。

但從標準的認可程度上，AMCA體系中用于認證的程序文件——AMCA 211-05《額定值認證程序風機空氣性能產(chǎn)品定值手冊》中有如下描述：“8.3.1一般要求：一臺風機或一系列相似風機的空氣性能額定值應通過測試加以測定，測試時應采用相同的標準化風道，并遵照ANSI/AMCA標準210/ASHRAE 51、ISO 5801或AMCA出版物111“實驗室認可程序”中認可的其他測試標準?！?/p>

從標準總體認可上，AMCA是認可ISO 5801（GB/T 1236）的測試結(jié)果，畢竟很多行業(yè)并不需要太過精確的測量精度。

但當前“一種風機在三種標準的同一類安裝型類型下的測量”以及“一種風機在同一標準、同一安裝類型下，不同公用部件、測量點”時的實際測量結(jié)果差別對比研究還很缺乏，原因是目前國內(nèi)現(xiàn)有通過AMCA實驗室認證的通風機性能實驗室還較少，同時ISO 5801標準目前在國內(nèi)還未實施，所以要進行該對比試驗的難度非常大。

但為適應越來越多的國際貿(mào)易以及技術(shù)進步需要，如核電HVAC系統(tǒng)風機較多采用了ASME（美國機械工程師學會）AG-1《核電站空氣和氣體的處理規(guī)程》標準，該標準認可的通風機實驗室測試標準只有AMCA 210，但目前國內(nèi)企業(yè)還未能真正執(zhí)行，因此在后期風機實驗室建設(shè)中還需要更多的參考AMCA 210，以便盡快與國際國內(nèi)企業(yè)實驗室接軌，同時更希望國內(nèi)相應標準能盡快升版以及通過更多的AMCA實驗室認證，這樣就會極大促進我國通風機性能測試水平的提高，也進一步向國際最先進的水平看齊，以整體提高我國通風機產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

[1]全國風機標準化技術(shù)委員會.GB/T 1236-2000工業(yè)通風機用標準化風道進行性能試驗[S].

[2]Industrial fans-Performance testing using standardized airways[S]. ISO 5801:2007(E).2007.

[3]Laboratory Methods of Testing Fans for Certified Aerodynamic Performance Rating.ANSI/AMCA 210-07 ANSI/ASHRAE 51-07 [S].2007.

[4]Laboratory Methods of Testing Fans for Aerodynamic Performance Rating.ANSI/AMCA 210-99ANSI/ASHRAE 51-99[S].1999.

[5]苗再奎,謝軍龍,柴宏生,等.風機性能測試標準AMCA210-07與GB/T 1236-2000的對比分析[C].2011湖北暖通空調(diào)制冷及熱能動力學術(shù)年會,2011.

：對ANSI/AMCA 210-07通風機額定性能試驗的實驗室方法及GB/T1236-2000工業(yè)通風機用標準化風道進行性能測試及ISO 5801:2007工業(yè)通風機用標準化風道進行性能測試三種標準在測試裝置種類、測試裝置選擇方法、公用部件、溫度測點等方面進行了對比，通過差異互補，對實際測試中遇到的相關(guān)問題起到一定的參考作用。認為AMCA210標準具有比GB/T1236及ISO 5801更好的測試精度，同時更便于測試者使用。

測試裝置；公用部件形狀；溫度測點；容差；對比；AMCA；ISO；標準；通風機；性能測試

ComparisonoftheFanPerformance TestingStandardsAMCA210-07,GB/T 1236-2000andISO5801:2007

JiangYang/JiangsuZhongLianWindPower Mechanism.Inc

testingdevice;common component;temperaturemeasuringpoint; contrast;AMCA;ISO;Standard;fan; performancetesting

TH43;TK05

B

1006-8155（2016）06-0070-07

10.16492/j.fjjs.2016.06.0016

2015-10-08江蘇南通226153

Abstract:Inthispaper,thethreestandards "ANSI/AMCA210-07FanRated PerformanceExperimentalLaboratory Method","GB/T1236-2000IndustrialFan PerformanceTestingUsingStandardized Duct"and"ISO5801:2007IndustrialFan PerformanceTestingUsingStandardizedAir" arecomparedwithrespecttothetesting devicesanditschoosingmethod,andthe commoncomponentandtemperaturetesting points.ThetechnicalregulationsintheAMCA 210-07standardarefoundtobemore reasonableandaccurate.Forthefan performancetesting,sometechnical regulationsareunclearfortheGB/T 1236-2000andISO5801:2007standards, whichcausedthetestingresultstobedifferent forthesametestingdeviceandtodependon thestandardused.