張龍，姚冠杰，吳畏

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

室內(nèi)加熱器是一種季節(jié)性使用頻率高的常用家電，該類產(chǎn)品將電能轉(zhuǎn)化為熱能，通過自然對(duì)流、強(qiáng)制對(duì)流或輻射方式散熱，提高室內(nèi)溫度，達(dá)到取暖的目的。作為室內(nèi)取暖產(chǎn)品，消費(fèi)者體驗(yàn)感決定其產(chǎn)品的優(yōu)劣，目前使用廣泛的QB/T 4096《家用和類似用途室內(nèi)加熱器的性能》系列行標(biāo),在加熱效果等方面有具體要求，其對(duì)空間加熱能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但該標(biāo)準(zhǔn)為2010年發(fā)布，其內(nèi)容主要依據(jù)當(dāng)時(shí)的行業(yè)情況，隨著我國室內(nèi)加熱器的技術(shù)提升，從相關(guān)分析和測(cè)試看，該標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)方法要求已出現(xiàn)滯后性。

因此，我們可以分析與探討室內(nèi)加熱器加熱效果測(cè)試方法，并根據(jù)市場(chǎng)主流產(chǎn)品性能特點(diǎn)，提出修訂完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建議，使其適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展需求。

2 加熱效果測(cè)試原理介紹

加熱效果主要通過室內(nèi)加熱器的周圍表面溫升來評(píng)價(jià)，但由于加熱器的工作方式不同，使用場(chǎng)景也有所差異，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其加熱效果考評(píng)的方式也不同。以下主要對(duì)風(fēng)扇式加熱器、對(duì)流式加熱器對(duì)其加熱效果的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析。

標(biāo)準(zhǔn)中要求在規(guī)定的氣候?qū)嶒?yàn)室內(nèi)測(cè)試，氣候?qū)嶒?yàn)室又分冷凍室和實(shí)驗(yàn)室,見圖1,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)中間位置懸掛一薄壁黑球，黑球代表空間溫度，冷凍室為模擬室外環(huán)境溫度保持恒定。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將室內(nèi)加熱器擺放在規(guī)定的位置，開啟室內(nèi)加熱器對(duì)空間進(jìn)行加熱，如圖2，要求加熱器與黑球之間的投影距離為1.5m，且要求加熱器安裝在與外墻臨近的墻邊或安裝墻上測(cè)試。測(cè)試要求實(shí)驗(yàn)室初始溫度為（23±2）℃，相對(duì)濕度為40%～50%，冷凍室保持溫度控制在（23±2）℃。

圖1 氣候?qū)嶒?yàn)室圖例

圖2 周圍表面的溫升測(cè)試示意圖

通過薄壁黑球溫度表征室內(nèi)加熱器在空間所釋放的熱能與實(shí)驗(yàn)室散熱的平衡狀態(tài)，以黑球溫度和時(shí)間的關(guān)系擬合一條溫升曲線，在15min內(nèi)，溫升相差不超過2K，則可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。周圍表面溫升為黑球穩(wěn)態(tài)溫度和初始溫度之差。通過溫升曲線，能夠進(jìn)一步得到室內(nèi)溫度上升到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，行標(biāo)規(guī)定升溫時(shí)間為黑球獲得90%溫升所需時(shí)間，見圖3。以實(shí)際的一款對(duì)流式室內(nèi)加熱器為例，其周圍表面溫升7K，90%溫升所需時(shí)間為30min，情況可見表1及圖4。

圖3 升溫曲線示意圖

圖4 測(cè)試升溫曲線示意圖

表1 測(cè)試實(shí)測(cè)溫度

3 加熱效果評(píng)價(jià)方法分析

行標(biāo)QB/T 4096-2010對(duì)加熱效果試驗(yàn)的要求并不復(fù)雜，從試驗(yàn)要求來看：

1）實(shí)驗(yàn)室（23±2）℃初始試驗(yàn)溫度和冷凍室（23±2）℃恒定溫度，不符合室內(nèi)加熱器的正常使用環(huán)境。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國家用室內(nèi)加熱器產(chǎn)品銷售最多的地區(qū)為華東、華北及華中三個(gè)地區(qū)，其銷售量占室內(nèi)加熱器行業(yè)銷售量70%左右，但以2009-2018年的天氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此三個(gè)地區(qū)近十年的冬季平均溫度基本在10℃左右及以下，具體可見表2。

表2 華東、華北、華中部分省市地區(qū)冬季平均溫度

冷凍室為模擬室外較低的環(huán)境溫度，應(yīng)該要求更低。

2）試驗(yàn)操作要求上，行標(biāo)QB/T 4096-2010有一些矛盾。

QB/T 4096-2010附錄B規(guī)定在氣候?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行測(cè)試，要求加熱器置于實(shí)驗(yàn)室窗子中央之下靠墻處，但6.5.1又規(guī)定，按照使用說明書的要求將加熱器放置在與外墻鄰近的墻邊或安裝在此墻上，兩處對(duì)樣機(jī)放置位置要求上有明顯差異。兩種方式對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響，根據(jù)用戶調(diào)研，一般便攜式室內(nèi)加熱器正常使用時(shí)，并不放置在靠墻位置，標(biāo)準(zhǔn)要求的靠墻放置不符合用戶的使用習(xí)慣，并且從仿真分析及實(shí)際測(cè)試情況看，靠墻放置會(huì)導(dǎo)致熱量向外墻散發(fā)，導(dǎo)致室內(nèi)加熱效果減弱，影響測(cè)試的準(zhǔn)確性，如圖5所示。

圖5 a） 室內(nèi)加熱器靠墻放置測(cè)試溫度云圖

圖5 b） 室內(nèi)加熱器非靠墻放置測(cè)試溫度云圖

除了環(huán)境及操作上的影響，測(cè)試方法自身也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響，試驗(yàn)以一個(gè)黑球測(cè)量的溫度變化曲線來代表整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的溫度變化，有較大的局限性，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“試驗(yàn)期間應(yīng)盡量避免讓熱風(fēng)直接吹到薄壁黑球上。對(duì)于使用中因結(jié)構(gòu)不能調(diào)節(jié)出風(fēng)方向的，則不加限制?！痹趯?shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)出風(fēng)方向正好迎合黑球，營造測(cè)試數(shù)據(jù)理想，但實(shí)際使用效果不佳的體驗(yàn)。

如下測(cè)試為案例，在相同功率下，型號(hào)1加熱器風(fēng)口比型號(hào)2加熱器更偏向黑球部分，其測(cè)試溫升更高。

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另外，目前市場(chǎng)存在臺(tái)式、落地式、壁掛式等多種風(fēng)扇式加熱器，以落地式加熱器為例，其高度從400mm到1m以上均有，用單一高度上的單點(diǎn)溫升評(píng)價(jià)并不全面。

3）單一黑球不能評(píng)價(jià)室內(nèi)溫度的均勻性，如圖6，在同一時(shí)間，空間0.1m高度平面、0.6m高度平面、1.1m高度平面和1.6m高度的平面溫度示意云圖呈現(xiàn)不同的情況，顏色越深，代表溫度越高。

圖6a） 0.1m、0.6m高平面測(cè)試溫度云圖

圖6b） 1.1m、1.6m高平面測(cè)試溫度云圖

從圖6可以看出，在同一時(shí)間內(nèi)，受熱空氣向上流動(dòng)的影響，空間加熱溫度場(chǎng)的分布不均勻，上部的溫度明顯比下部高，且受加熱擺放位置的影響，越遠(yuǎn)離加熱器，溫度越低。

4 加熱效果評(píng)價(jià)方法修訂建議

由于以上因素導(dǎo)致的加熱器產(chǎn)品無法準(zhǔn)確反映出產(chǎn)品的性能水平，針對(duì)加熱效果評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)，是值得分析和探討的。

1）模擬室內(nèi)加熱器的使用環(huán)境，調(diào)整試驗(yàn)的測(cè)試工況，盡量減小因環(huán)境帶來不相匹配的參數(shù)設(shè)置；

2）盡可能模擬居家環(huán)境下人在使用加熱器時(shí)的溫度監(jiān)測(cè)高度，圖7為舒適性測(cè)試用暖體假人的坐姿狀態(tài)，參考該姿態(tài)人體對(duì)溫度敏感部位的高度對(duì)黑球的位置進(jìn)行調(diào)整。

圖7 舒適性暖體假人示意圖

3）增加溫度檢測(cè)數(shù)量，提高空間溫度分布的數(shù)據(jù)量，不但能規(guī)避加熱器結(jié)構(gòu)形狀帶來的影響，更能反映出加熱器對(duì)空間加熱效果的均勻性，可參考圖8。

圖8 室內(nèi)加熱器加熱效果評(píng)價(jià)測(cè)試建議圖

以上建議是通過理論分析及同行交流而提出的，供大家討論交流，希望可以幫助行業(yè)人員，對(duì)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行完善。