焓差室的系统原理和方案设计

焓差室的系统原理和方案设计

2 焓差室的系统原理和方案设计

2.1焓差室概述

目前，国内测试单元式空气调节机的试验方法主要是按照GB/T 17758-1999《单元式空气调节机》中附录A中的试验方法，

附录中规定有五种试验方法：1、室内侧空气焓差法；2、室外侧空气焓差法；3、压缩机标定法；4、制冷剂流量计法；5、室外水侧量热计法。测试房间空气调节器的试验方法主要是按照GB/T 7725-2004《房间空气调节器》中附录A中的试验方法，

附录中提供了两种方法：1、房间型量热计法；2、空气焓值法。

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系统作为试验方法。主要是空气焓差法具有下列优势：

1、空气焓差法不仅能进行静态实验来测试空调制冷产品的制冷能力和制热能力；

2、空气焓差法同时能进行非稳态（动态）性能的实验（包括风机性能测试），如：空调器季节节能能效比（SEER）的实验需要测定间歇启/停状态下空调器的制冷量和输入功率，空调器热泵制热的融霜过程中非稳态的制热量、输入功率等，这些非稳态的过程必须采用空气焓差法进行测试。

3、应用了空气焓差法试验装置后，可以对空气干、湿球温度风量以及房间空调器的输入功率等参数进行连续频繁的采样测量，因而可以

确定空调器供冷量或供热量以及输入功率等随时间变化曲线，满足动态工况的测试要求

4、空气焓差法可以对换热器部件进行性能测试。

5空气焓差法进行测试时只要工况稳定，试验风洞达到热平衡后，即可进行数据采集，相对与房间型量热计法需要整个试验室达到所需工况热平衡后才能进行数据测量，空气焓差法整个测试过程时间

6、焓差法装置价廉，投资小要短，因此空气焓差法测试效率高。

7、焓差法能满足多个空调机组的标准测试要求。

综上所述，为了提高试验室的利用率和合理优化试验室资源，需要将一个试验室建成能够测试各种类型的产品，主要是约化现有产品系列（风冷冷风分体机组、风冷冷水（热泵）机组、水冷冷水机组、柜式空气处理机组）和以后可能在无锡开发的产品系列（屋顶一体机组）。所以在设计时需要考虑到上面系列机组测试的相关标准中的要求。同时考虑到在新产品研发阶段，需要对产品的动态噪声进行研究，因此将此焓差试验室设计成多功能消声试验室，可以检测上面系列各类空调机组、空调用风机极其零部件噪声，通过接风管到风洞也可以做管道机噪声的测试及有水系统可做水冷冷水机组噪声的测试等。

2.2 焓差室的检测原理和方法

依据国标GB/T 17758-1999《单元式空气调节机》，空气焓差法试验室通常需要两个相邻的房间，一个作为室内侧试验房间，一个作为室外侧试验房间，两个试验房间的空气状态在试验机组和空气处理机组的共同作用下，应该能分别保持在标准中规定的试验工况条件范围内，通过空气取样装置分别测量被试空调制冷产品的室内机送、回风口空气的干球及湿球温度以计算相对湿度，即可得到取样截面处空气状态，求出送、回风空气间的焓差。同时测量室内机的风量。测得的

风量与焓差相乘即可得到房间空调器的制冷量或制热量。

2.3 焓差室的系统结构

2.2 测试系统测试需求

根据项目课题的要求，焓差试验室提出的主要指标：

a)试验室是由室外侧环境试验室和室内侧环境试验室组成，其运行工作功能性特点：

1.室内外侧设备可以分别运行各自工况，完成各自独立测试工作；

2.室内外侧可以联合测试屋顶一体机组；

3. 环境室内设计本底噪声在45dB(A)以内；

4.室内侧房间内采用一台风量测试装置（2000～30000 m3/h），采用两台风机；

5.室内外侧联合使用可以运行水冷冷水机组；

6.室外侧运行工况：-15℃~45 ℃;

b) Test Lab 测试性能需求：

1.室内外侧环境室测试性能试验的能力在180kW以内；

2.室内侧测试风量范围在2000 m3/h~30000 m3/h；

3.机组噪音测试在50dB(A)以上；

4.室内外环境室同时测试时记录其相关测试数据（电参数、性能数据、辅助分析数据）；

3.2 焓差试验室的系统结构

焓差试验室主要是由试验室外围保温结构、空气处理机组、温湿度采样装置、空气流量测试装置、系统控制系统及测量数据采集系统等组成

a.试验室外围保温结构

试验室外围保温结构作用是在空间上进行分隔，将焓差试验室分成室内侧环境室、室外侧环境室相对独立的空间，从而确保试验室在室内侧和室外侧房间，能够分别建立起符合测试要求并相对稳定的人工

模拟环境，不受外围空间的干扰。隔阻试验室内部空间与外部环境之间以及室内侧与室外侧之间的热传递，减少冷热量的损失，降低调节环境温度的能耗，要具有明显的保温节能效果。

b.空气处理机组

空气再调节处理系统主要由空调柜体、风机、加热器、加湿器、制冷系统等组成。其作用是对焓差试验室的室内的空气状态进行调节，达到测试时所需的工况条件。

c.温湿度采样系统

温湿度采样系统主要包括:温度采样器、铂电阻、取样风机、温度变送器、温度控制仪表及计算机测量系统等。其作用是采集室内干、湿球温度，室外干、湿球温度，出风干、湿球温度，是焓差法测试基本参量。

d.空气流量测量装置

风量测量装置由进风室、喷嘴、排风室、排风机、压力变送器、变频器、静压控制仪表、连接软管及计算机测量系统等组成。其作用是测量被试机组的空气流量，同样是焓差法测试的基本参量。

e.系统控制系统

测控系统为用户提供一个方便的测量控制操作平台，它由各种测控仪表、变送器、计算机、开关、指示灯等组成。主要作用是焓差试验室运转控制中心，确保试验室正常运转。

f．测量数据采集系统

测量数据采集系统是采集焓差法测试基本参量的系统，将各种传感器的电参量、转换成数字量，主要包含：功率计、压力变送器、温度传感器等。

3.3 焓差试验室的系统设计

3.3.1焓差试验室制冷系统的制冷负荷设计

焓差试验室的制冷系统采用水盘管式变风量空调系统，由水冷冷水

机组进行制冷，水为载冷剂，对变风量空气处理机组进行热湿处理，最终实现制冷系统与变风量空气处理系统的有机结合、协调控制和稳定运行。通过这种方式设计可以满足焓差试验室大冷量供冷和便于温度调节，水冷冷水机组具有冷量调节功能，水管路系统可以通过调动阀门进行再次调节，从而达到控制精确的目的。避免了采用直接蒸发制冷的负荷调节不便，制冷能力限制的等缺点，同时简化了系统控制。系统负荷的最大热负荷和最大湿负荷，是按项目要求的被试机组制冷系统最大制冷能力180kW设计的，考虑换热能力是制冷量的1.2倍，以及低温制冷工况下制冷能力的增大的，系统的最大热负荷确定为280kW。最大湿负荷通常按照制冷机去湿量的1/3的经验估算，制冷系统运行时，系统最大湿负荷约为93kW o

在不计蒸汽发生器的热损失，可计算Q=1KW*H的热量将Gkg的100℃水蒸发为100℃的干饱和水蒸汽，水蒸汽的气化潜热r为2700kJj/kg,，则:G=Q/r=3600/2700=1.333kg/h，故93k W的最大湿负荷的蒸汽发生t为124kg/h，实际焓差试验室运行凝露工况时，所需的热湿负荷电加热管的容量大于按照系统正常运行时的最大热湿负荷值，故电热式加湿器容量为160kg/h

3.3.2变风量空调系统设计与选型

1、变风量空调系统的基本原理

全空气空调系统的基本目的，是向空调房间输送足够数量的、经过一定处理的空气，用以吸收室内余热和余湿，从而维持室内所需的温度和湿度。当室内余热值发生变化而又需要使室内温度保持不变时，可将送风量固定，而改变送风温度，也可将送风温度固定，而改变送风量。这种固定送风量而改变送风温度的空调系统，一般称为定风量(CAV)系统，而固定送风温度，改变送风量的空调系统，则一般称为变风量(VAV)系统。

2、变风量空调系统总体设计分析

对空气处理过程和测试过程的分析，当被试机组容量变小时，试验室负荷相应变小，就需要调整空气处理机组的负荷，降低负荷可以通过旁通盘管水流量来减小负荷和减小空气处理机组的风量，水流量的减小到一定程度时会受到阀门控制精度的影响，送风温度会出现波动。此时通过减小空气处理机组的风量时，能够保证送风温度的稳定性和均匀性。当负荷变化时，采用于变风量空调系统的调节，适当减少试验室送风量，能够提高送风温度的稳定性，减少温度波动对试验的干扰。

试验室的空气处理机组采用非标空气处理设备，通过对空气处理机组内部各功能段的设计和选型，主要包括：空气过滤段、表冷段、低温盘管段、加湿段、加热段、风机段，委托专业生产空气处理机组厂家进行生产，在试验室现场进行拼装，完成整个空气处理机组设备的匹配，使其能够满足用于控制空气环境的特殊要求。

通过设立温度，湿度，风速等测点，测得控制环境内的温度，湿度，风速等参数，

然后反馈到调节控制表上，操作人员进行调节，实现控制环境各参数的设定值。

采用空气焓差法进行试验时，对室内工况有特殊要求，在国家相关标准中有推荐要求，此房间或区域应能使工况维持在规定允差内，在试验时装置周围的空气速度建议不超过2.5m/s。试验房间的尺寸，除了正常安装所要求的距地或墙之间的尺寸外，应使房间任一表面到空调器送风口表面的距离不小于1.8m，到空调器的其他任一表面的距离不小于0.9m。房间再处理机组的送风量应不小于室外部分空气流量。在空调器送、回风方向的气流，要求工况稳定，温度均匀，低速。

比起温度、速度，相对湿度在环境中所扮演的角色较少地被清楚定义，事实上10%相对湿度的变化将会造成温度0.56℃的改变。单纯

的加热或制冷后再加热会带来相对湿度的明显降低。湿度不适在试验室内引起的问题，基本上可分为如下2种:（1)低温工况有相对湿度要求时，空气处理机工作情况下蒸发器翅片结霜严重;（2)高温工况房间内相对湿度超过60%时，空气处理机内结露凝水现象严重。这种现象严重地影响试验结果，同时也会影响室内湿球温度的稳定，因此采用合理的电加热功能段对于试验室制造稳定的环境有很重要的意义。

3.3.3试验室水系统设计

焓差试验室采用了水盘管空气处理机组，以及项目要求能够测试风冷冷水机组、水冷冷水机组等，因此试验室有水系统组成部分。

同时试验室要求有低温功能，低温水系统采用低温机组乙二醇水系统。

试验室水系统主要组成部分：

蓝色——冷冻水系统，管道主径DN100

浅蓝——低温水系统，管道主径DN80

红色——冷却水系统，管道主径DN125

黄色——室内侧水系统，管道主径DN80

绿色——室外侧水系统，管道主径DN80

附仪表配置

序号仪器设备名称编号型号制造厂测量范围/技术参数精度出厂编号用途

1 电流互感器EH051 HL1 上海互感器厂 0-600A 0.2级 6025 室内侧转换电流

2 电流互感器 EH052 HL1上海互感器厂 0-600A 0.2级 5097 室内侧转换电流

3 电流互感器 EH053 HL1上海互感器厂 0-600A 0.2级5041 室内侧转换电流

4 电流互感器 EH054 HL1上海互感器厂 0-600A 0.2级 6006 室外侧转换电流

5 电流互感器 EH055 HL1上海互感器厂 0-600A 0.2级 504

6 室外侧转换电流

6 电流互感器 EH056 HL1上海互感器厂 0-600A 0.2级 5043 室外侧转换电流

7 数字功率计EP204 8967B 青岛青智仪器5.0～500V/0.01~40A 0.5级890511023 室内机组电参数测量

8 数字功率计EP205 8967B青岛青智仪器5.0～500V/0.01~40A 0.5级890511024 室外机组电参数测量

9 电磁流量计FF100 IFM4080F(50) 上海光华爱而美特0-60m3/h 0.50% H2661 室内机组水流量

10电磁流量计 FF101 IFM4080F(50) 上海光华爱而美特 0-60m3/h 0.50% H2662 室外机组水流量

11 铂电阻 TT532 WZPK—176S 上海自仪三厂 -20~60℃ A级无室内侧进风干球温度1

12 铂电阻 TT542 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无室内侧进风湿球温度1

13 铂电阻 TT531 WZPK—176S 上海自仪三厂 -20~60℃ A级无室内侧进风干球温度2

14 铂电阻TT541 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无室内侧进风湿球温度2

15 铂电阻TT533 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无移动风洞干球温度

16铂电阻TT543 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无移动风洞湿球温度

17铂电阻TT534 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无大风洞干球温度

18铂电阻TT544 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无大风洞湿球温度

19铂电阻TT535 WZPK—176S 上海自仪三厂 -20~60℃ A级无室外侧进风干球温度

20铂电阻TT536 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~60℃ A级无室外侧进风湿球温度

21铂电阻TT539 WZPK—176S 上海自仪三厂 -20~60℃ A级无室内侧冷凝器进水温度

22铂电阻TT540 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~80℃ A级无室内侧冷凝器出水温度

23铂电阻TT537 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~80℃ A级无室内侧进水温度

24铂电阻TT538 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~80℃ A级无室内侧出水温度

25铂电阻TT545 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~80℃ A级无室外侧进水温度

26铂电阻TT546 WZPK—176S 上海自仪三厂 0~80℃ A级无室外侧出水温度

27差压传感器 FP3001 EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA -50－450kPa 0.10% SF610YFX53 551 机外余压28差压传感器 FP3002 EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA 0-800kPa 0.10% SF610YFX54 551 喷嘴压差29差压传感器无 EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA -50－450kPa 0.10% 移动风洞机外余压

30差压传感器无 EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA 0-800kPa 0.10% 移动风洞喷嘴压差

31差压传感器 FP3003 EJA110A-DHS4A-92DA YOKOGAWA 0~200kPa 0.10% SF610YFX55 551 室内侧水压降

32差压传感器 FP3004 EJA110A-DHS4A-92DA YOKOGAWA 0~200kPa 0.10% SF610YFX56 551 室外侧水压降

33相对湿度传感器TT800 TH100－VOD KIMO -20~80℃0-100% 1.00% 5010013 室外侧相对湿度

34相对湿度传感器TT801 TH100－VOD KIMO -20~80℃0-100% 1.00% 5010014室内侧相对湿度

附设备清单

序号仪器设备名称本厂仪器设备编号型号制造厂测量范围/技术参数用途

1 盐水泵 098W00741-029 IS80-50-200A 上海连成流量40m3/h；扬程48m，11KW 盐水

2系统冷冻水泵 098W00741-030 IS100-80-160A 上海连成流量100m3/h；扬程35m，15KW YBWC冷冻水

3环境冷冻水泵 098W00741-031 IS100-80-160A 上海连成流量100m3/h；扬程32m，15KW盘管冷水循环

4室外侧水泵098W00741-032 IS80-50-200A 上海连成流量40m3/h；扬程48m，11KW 冷冻水循环

5室内侧水泵 098W00741-033 IS80-50-200A 上海连成流量40m3/h；扬程48m，11KW 冷冻水循环

6冷却水泵 098W00741-034 IS125-50-200B 上海连成流量150m3/h；扬程44m，30KW系统冷却，盘管热水

7冷水机组 098W00742-007 YBWC200 YORK 无锡 150TR，5C出水系统冷冻水

8低温机组 098W00742-008 YCWS80 YORK 无锡 50TR，-15C出水系统低温盐水

9室内侧空气处理器 098W00743-011 YSA060 南京创元 80KW电加热，30KW风机，60000风量，1000Pa全压室内侧空气处理

10 室内侧空气处理器 098W00743-012 YSA080 南京创元 80KW电加热，22×2 KW 风机，80000风量，1000Pa全压室外侧空气处理

11加湿器（2台含电柜） 098W00747-（011－012） JQR160 上海博名 160KG/120kW×2 室内外侧环境室加湿

12冷却塔 098W00744-007 LBCM-150 良机 150M3，中温水系统冷却

13空气取样装置（3台） 098W00748-（009-011) 定制广州兰石干湿球温度，取样器，取样风机室内侧环境（2台）室外侧环境14空气取样装置（2台）098W00748-（012-013)定制北京爱康干湿球温度，取样器，取样风机大小风洞空气取样

15固定风量测量装置 098W00748-014 定制北京爱康 2000-30000风量风量，焓测量

16移动风量测量装置 098W00748-015 定制北京爱康 200-2000风量风量，焓测量

17半消声试验装置 098W00749-006 定制临安生金环保设备厂室内外两间，隔声门，消声风道等半消声室背景噪声<25dB（A）

18升降平台 098W00749-007 定制无锡龙威运输机械厂 0.5-2米，1.5吨测试机组安装使用

19电加热器（8台） 098W00749-（008－015） 30KW 泰州泰怡热工电器 9×3.35 水箱电加热

序号仪器设备名称本厂仪器设备编号型号制造厂测量范围/技术参数用途

34 电动调节阀（2台） 098W00746-082/083 KVQ 嘉松 DN50，PN16 两通电动球阀室内侧AHU切换到热水EV07,EV08 35电动调节阀（2台）098W00746-084/085 KVQ 嘉松 DN50，PN16 两通电动球阀室外侧AHU切换到盐水EV09,EV10

36电动调节阀（2台）098W00746-086/087KVQ嘉松DN50，PN16 两通电动球阀室内侧AHU切换到盐水EV11,EV12

37电动调节阀（2台）098W00746-088/089 KVQ嘉松DN125，PN16 两通电动球阀机组冷热水运行采用冷水EV13,EV14

38 电动调节阀（2台） 098W00746-090/091 KVQ 嘉松 DN125，PN16 两通电动球阀机组冷热水运行采用热水EV15,EV16

39 电动调节阀（2台） 098W00746-092/093 KVQ 嘉松 DN125，PN16 两通电动球阀冷凝器(FCU)运行采用冷冻水EV17,EV18

40 电动调节阀（2台） 098W00746-094/095 KVQ 嘉松 DN125，PN16 两通电动球阀冷凝器(FCU)运行采用冷却水EV19,EV20

41 电动调节阀 098W00746-096 KVQ 嘉松 DN50，PN16 两通电动球阀机组冷热水运行采用电加热EV21

42 电动调节阀 098W00746-097 KVQ 嘉松 DN50，PN16 两通电动球阀冷凝器(FCU)运行采用电加热EV22

43 电动调节阀 098W00746-111 KVQ 嘉松 DN50，PN16 两通电动球阀冷却水旁通EV23

44 电动调节阀 098W00746-112 KVQ 嘉松 DN50，PN16 两通电动球阀冷却水上塔流量EV24

45 总进线柜 098W00745-040 定制华傲 1600A，500A各一变电所内

46 水泵风机进线柜 098W00745-041 定制华傲含AHU变频器，电加热可控硅室外设备总进线

47 水泵风机启动柜 098W00745-042 定制华傲含风洞变频器，电加热可控硅水泵风机启动柜

48 400KVA稳压电源 098W00745-043 定制上海精达 340-460V连续可调调压，稳压合并柜

49 电脑仪表柜 098W00745-044 定制华傲放置采集系统放置电脑，PLC等

50 触摸屏柜 098W00745-045 定制华傲安装触摸屏现场操作控制

51 环境室内配电，仪表柜（共4台 098W00745-（046－049）定制华傲仪表放置方便现场接线

52 加湿器电柜（2台） 098W00745-（058－059） JQR-160 上海博名 160KG/120KW 室内外侧加湿

附阀门操作控制表

试验机组类型风冷冷风机型

/屋顶一体机冷水

机组风冷冷水机组

（室外侧）水冷冷风机组柜式空气处理机组

室外侧机组试验模式制冷制热低温制冷制冷制热低温制冷供冷供热

EV01,2 室外侧冷水控制 EV03,4 室外侧热水控制 EV09,10 室外侧低温控制 EV13,14 室外侧水箱冷水控制 EV15,16 室外侧水箱热水控制 EV21 室外侧水温控制 EAV01 室外侧高温盘管控制 EAV03 室外侧低温盘管控制 EAV05 室外侧水流量控制 EAV07 室外侧恒温水温控制 TAV01 室外侧恒温细调控制 EH03 室外侧恒温水箱电加热器室外侧AHU风机室外侧机组试验模式制冷制冷低温制冷制冷制热低温制冷供冷供热

EH01 室外侧AHU电加热器室外侧电热式加湿器室外侧空气取样风机 Pump01 室外侧水泵 EV05,6 室内侧冷水控制 EV07,8 室内侧热水控制 EV11,12 室内侧低温控制 EV17,18 室内侧水箱冷水控制 EV19,20 室内侧水箱热水控制 EV22 室内侧水温控制 EAV02 室内侧高温盘管控制 EAV04 室内侧低温盘管控制 EAV06 室内侧水流量控制 EAV08 室内侧恒温水温控制 TAV02 室内侧恒温细调控制 Pump02 室内侧水泵 EH04 室内侧恒温水箱电加热器室内侧AHU风

机 EH02 室内侧AHU电加热器室内侧电热式加湿器室内侧空气流量装置室内侧出风取样风机室内侧空气取样风机室内侧环境排风口系统设备

EV23 冷却水旁通控制 EV24 冷却水上塔水量控制 EAV09 冷却水水箱温度控制 Pump03 系统冷却水泵 Pump04 系统冷冻水泵 Pump05 环境冷冻水泵 ump06 盐水泵盐水机组冷水机组冷却塔风机电动开关型球阀（EV型）可以根据试验台运行工况条件，作部分调节型阀门使用，使用时必须注意阀门的开关行程，切记不可以将应打开的阀门关闭，造成管道水流断路，引起测试机组或测试设备机组冻坏。

阀门的管路控制操作不局限于上述表中操作方法，可以根据运行工况和当地测试环境条件，选型阀门的控制方式。

电动开关型球阀在测试运行前，必须将所有的阀门关闭一次，并确认阀门的状态。定期检测阀门的开关动作是否与指示相同。