海尔商用空调20HP焓差冷水测试系统

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　　Haier 20HP焓差冷水测试系统

1   简述

本测试室利用空气焓差法测定空调机组的制冷、制热量、名义工况下功率消耗、能效比（EER值）、运行电流、室内风量是较常用的，亦为标准所认可的一种方法。这种方法满足国标GB/T7725-1996“房间空气调节器”，专业标准ZBJ73022—1989“单元式空气调节机试验方法”及日本工业标准JRA－TP-01-94和JRA－TP-02“日本冷冻空调协会”；利用空气焓差法测定风机盘管的换热能力；利用液体载冷剂法测定风冷热泵机组制冷量、制热量、功耗和利用液体载冷剂法测定容积式冷水机组制冷量。机组测定方法符合GB 10870-89“容积式冷水机组  性能实验方法”。
利用空调机组进出风焓差的试验，能较快速反应机组的工作状态及其性能，在机组进行性能试验及研究开发分析时更能显出其优越性。
水侧采用水侧量热计法。
　　测试离散度：复现性小于2％；
1.1   性能测试容量范围
本试验装置测量性能范围
　　

序号	项目		水冷柜机	户式、风冷冷水机组	风机盘管	水环热泵
1）	额定制冷能力KW		25	5～70	2.5~15	2.6~25
2）	额定制热能力KW		—	6～80	2.5~20	2.6～30
3）	风量m3/min	室内侧	50~100		5~50	---
		室外侧	—	1~450	--	--
4）	消耗功率KW		0~30
5）	机外静压Pa		0～600	——	0~200	0~200
6）	冷媒水流量m3/h		1~20	1~20	---	—

室内外共用循环水系统。
1.2   测试工况
室内侧：  10～40℃，RH：30～90％
室外侧：  -20～55℃；-10℃以下湿度无要求；-10℃以上 RH：30～90％
室内外水侧: 流量 0～25m3/h
1.3   测试项目
    本试验装置能进行双一拖一、一拖二、一拖一、一拖多形式的能力的检测，并且水侧量热计法可与焓差法同时进行。在实验室3个房间内都装有测试冷水机组接口,但不是同时检测既每次只检测一台冷水机，可同时检测一套冷水机组与一套风冷空调器。测试项目如下：
（1）    制冷量
（2）    制冷消耗功率
（3）    高温制冷量
（4）    热泵制热量
（5）    热泵制热消耗功率
（6）    低温、超低温制热量
（7）    最大制冷运行
（8）    最小运行制冷
（9）    热泵最大运行制热
（10）热泵最小运行制冷
（11）冻结试验（空气流通、滴水）
（12）凝露试验
（13）除霜试验
（14）能效比
（15）性能系数

1.4   被测空调电源
三相稳压电源 100～540V，  50/60Hz  75KVA
1.5   其他
　　工况控制参数：满足GB/T7725-1996要求；
　　仪表配置精度：满足GB/T7725-1996要求；
　　控制方式：工况设备开启、关闭手动，由触摸屏集中管理设备；
空气温、湿度微调、工况稳定自动判断；
水侧进水温度、水量自动调节；

         2  试验原理

2.1 测试装置的组成                                       
    本测试装置用于水冷柜机空调机组的制冷、制热量和风机盘管的制冷、制热量的测试，采用了国标GB/T7725-1996“房间空气调节器”推荐的风洞式空气焓差法的试验方法；也可用于风冷热泵机组的制冷、制热量和水环热泵机组的制冷量的测试，采用了水侧量热计法。
    其主要部件如下：
(1)静压室，测量空调器出口静压；
(2)取样装置，测量空调机组进出口的干球、湿球温度；
(3)整流栅，保证气体进出喷嘴时气流稳定；
(4)喷嘴，用于测量流经的气体流量。为保证测试精度，喷嘴喉部风速应控制在15～35m/s。当一个喷嘴不能满足风量测试的要求时，可启用多个喷嘴，测试的风量为每个喷嘴流量之和。起用多个喷嘴时尽可能使之对称布置。本装置室内侧一和室内侧二分别选用一个φ80mm，一个φ110mm和两个φ150mm喷嘴，不同喉径喷嘴组合测量空气流量的范围如下：
　　

组合	φ80	φ110	φ150	最小	最大
1	1	0	0	271	633
2	0	1	0	424	989
3	1	1	0	695	1622
4	0	0	1	954	2225
5	0	1	1	1378	3215
6	0	1	2	2331	5440
7	1	1	2	2603	6073

(5)引风机，用来补偿测试装置的空气流动阻力。测试时PID自动调整引风机的风量，使空调器出口静压为零，此时用本装置在稳定状态下测得的风量和制冷（热）量即空调器在实际运行条件下的风量和制冷（热）量。
（6）空气调和箱，室内外侧各一只，用来建立空调器的室内外侧运行工况，其中包括循环风机、电加热和工况机组的蒸发器。
（7）水温调节水箱，包括制冷机组和电加热，用于控制进水温度
（8）水量调节电动阀，控制被测循环水流量

2.2 空调器风量、制冷、制热量的计算
测试工况稳定之后，测得空气进、出空调机组的干、湿球状态及空气流量后，即可由其焓值差求得制冷量（或制热量）
制冷量：
    Qtci＝Qmi(ha1-ha2)/[V'n(1+Xn)]
制热量：
    Qthi＝Qmi . Cpa(ta2-ta1)/[V'n(1+Xn)]
　  式中：
Qtci 室内侧制冷量（Ｗ）；
Qmi  室内侧空气流量（m3／ｓ）；
　　    ha1  室内侧入口空气焓值（J／kg干空气）；
　　    ha2  室内侧出口空气焓值（J／kg干空气）；
    V＇n  喷嘴入口空气比容（m3／kg）；
    Xn　 喷嘴入口含湿量（kg／kg干空气）；

2.3 水侧换热计算
测试工况稳定后，测得水进出空调器的温度及流量，即可求得制冷量（制热量）
    Qn＝qm . c .（t1-t2）－Qc
式中：
    Qn 空调器制冷量（制热量）（Ｗ）；
    Qm 冷水质量流量（kg / s）；
    c  平均温度下水的比热[J / (kg .℃)]
    t1  进水温度（℃）
    t2  出水温度（℃）
    Qc 修正项（Ｗ）

2.4 空调器的定期电热标定
    为了保证系统的长期测试精度，应对装置进行定期标定。标定时用一个电热器作为鉴定装置，模拟被测空调，安装测试装置上，分别用功率表测量其电热功率，用焓差测试装置测其输出制热量，两者相对偏差为

式中：
　　Qe  电加热功率（Ｗ）；
　　Qthi 制热量（Ｗ）；　　　　
δ　自校正热平衡偏差（%）；
国标GB7725-96“房间空调器”A.2.8.6的规定， 偏差δ应小于4%。

3  系统配置

3.1 测试室
测试室分室内侧一、室内侧二和室外三间，由聚胺脂库板装配而成，地面采用了能耐温耐湿的塑胶地板。为了保证测试保温的要求，在室内外侧的地面上敷设了与墙体相同的保温库板。测试室还装有双层真空玻璃观察窗，以观察测试过程。

3.2 工况设备
测试室的工况设备由空气调和箱、制冷机、电热加热器和加湿器组成。测试室的室内侧室外侧采用孔板送风的方式。两侧的工况设备如下表所示：

室内侧一	室内侧二	室外侧
循环风机	循环风机	循环风机
可调加热	可调加热	可调加热
固定加热	固定加热	固定加热
可调加湿	可调加湿	可调加湿
制冷机一	制冷机一	制冷机一
制冷机二	制冷机二	制冷机二
制冷机三	制冷机三	制冷机三～制冷机七

     采用适当的设备组合可以使测试室的工况满足各种测试的要求。
     另配冷水机组三台、两台台水泵和一只水箱供风机盘管，风冷热泵机组和冷水机组等水机测试时使用。

3.3 测试本体
测试本体用来测试空调器出风口的干湿球温度。其为采用聚胺脂不锈钢库板制作的静压箱体。测试本体的内部设置多种整流装置，以保证出风的均匀；后部安装有出风温度测量段，包括不锈钢和干湿度取样器、取样风机。

3.4 风量测量箱
风量测量箱用来测试空调器室内机的出风循环风量。其为不锈钢箱体连接在测试本体后面。不锈钢箱体分两部分，上半部分为格栅，使出风均匀；下半部分包括喷嘴和对应的气缸，实现自动选择喷嘴。侧面与引风机相连，引风机的转速通过变频器调节。由PID自动调节变频器的输出频率使空调器的出口静压调节为零。

3.5 风管机测试风道
风管机测试风道为测试带静压风管机的专用静压风道，以保证风管机的出风静压。其上装有自动风阀执行器，由PLC内部模块完成自动调节风门开度使空调器的出风静压到设定值。

3.6 嵌入机测试风道
嵌入机测试风道为测试嵌入机的专用静压风道。

3.7 控制系统
本测试装置采用分布式的控制系统，由计算机、PLC和PID组成。PLC用于控制测试室各种设备的运行、停止并监控设备状态；配置10个PID其中6个分别控制室内侧一、室内侧二和室外的干湿球温度工况，依次2个分别为控制室内侧一和室内侧二被测空调引风机频率调节接风室静压，余下2个PID分别控制水路进水温度和水循环流量。
计算机通过串行通讯连接PLC和PID，可以设置和监控整个测试过程。
由于控制系统采用了单独的传感器，所以当测量仪表和计算机未启用时，所有设备均能独立运行。
PID的配置见附录2：

3.8 测量系统
测量系统包括HP数据采集仪、横河电参数仪和横河数据采集记录仪。本装置的测量系统除了可满足制冷、制热量测试的基本要求以外，还配置了4个压力变送器和70个热电偶温度计，可用于测量空调器的内部系统压力和各部分的温度，为空调系统的匹配优化提供依据。
仪表的具体设置如下：
（1）HP数据采集仪，型号：HP34970A
采集仪通道配置见附录1
（2）横河电参数表，型号：WT230
用于测量被测空调的电压、电流、功耗和频率。
（3）横河记录仪，型号：DR242
用于记录所有热电偶温度计数据。
记录仪通道配置见附录1
3.8 故障报警系统
系统设有多项报警及设备相互开停保护，报警内容由PLC输入。当报警发生时，PLC将自动应急处理，并发出声光报警。具体报警内容由触摸屏显示。报警消声由触摸屏触发，可检查相关报警情况。
　　

报警内容	发生原因
工况制冷机组报警 （室内外压机）	1．压缩机高、低压是否正常； 2．压缩机油压是否正常； 3．冷却水是否正常；
冷冻机组报警（测水时启用的压机）	1．蒸发器冷冻水温度过低
冷却水断水	冷却水流量开关检测，流量不足
水箱报警	1．水箱低水位 2．水箱温度是否正常
蒸汽加湿	泄漏，检查阀门
PID报警	1．工况温度是否正常 2．静压高低