焓差室的系统原理和方案设计

1、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

2、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），女口：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

3、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）

4、 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

5、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

6、噪声在 45dB(A) 以内；4. 室内侧房间内采用一台风量测试装置(200030000 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 °C 45 °C ;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/h30000 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、

7、 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

8、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

9、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

10、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 C水蒸发为100 C的干饱和水蒸汽，水蒸汽的气化潜热r为2700kJj/kg,，则

11、: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/h3.3.2 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

12、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，

13、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

14、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 C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

15、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

16、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 DN80123456789101112131415序戶序号附 仪表配置电流互感器EH051HL1上海互感器厂0-600A0.2 级6025室内侧转换电流电流互感器EH052HL1上海互感器厂0-600A0.2 级5097室内侧转换电流电流互感器EH053HL1上海互感器厂0-600A0.2 级5041室内侧转换电流电流互感器EH054HL1上海互感器厂0-600A0.2 级6006室外侧转换电流电流互感器EH055HL1上海互感器厂0-600A0.2 级5046室外侧转换电流电流互感器EH056H

17、L1上海互感器厂0-600A0.2 级5043室外侧转换电流仪器设备名称编号 型号 制造厂测量范围 / 技术参数 精度 出厂编号 用途数字功率计EP204 8967B 青岛青智仪器 5.0500V/0.0140A0.5级890511023室内机组电参数测量数字功率计EP205 8967B青岛青智仪器 5.0500V/0.0140A 0.5 级890511024 室外机组电参数测量电磁流量计 FF100IFM4080F(50) 上海光华爱而美特 0-60m3/h0.50% H2661 室内机组水流量电磁流量计 FF101IFM4080F(50) 上海光华爱而美特 0-60m3/h0.50%H26

18、62 室外机组水流量铂电阻TT532WZPK176S上海自仪三厂-2060 CA级无室内侧进风干球温度 1铂电阻TT542WZPK176S上海自仪三厂060 CA级无室内侧进风湿球温度 1铂电阻TT531WZPK176S上海自仪三厂-2060 CA级无室内侧进风干球温度 2铂电阻TT541WZPK176S上海自仪三厂060 CA级无室内侧进风湿球温度 2铂电阻 TT533 WZPK176S上海自仪三厂060 CA级无移动风洞干球温度差压传感器FP3001EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA-50 450kPa0.10%SF610YFX53 551 机外余压差压传感器FP300

19、2 EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA0-800kPa0.10%SF610YFX54 551 喷嘴压差差压传感器无EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA-50 450kPa0.10%移动风洞机外余压差压传感器无EJA110A-DLS4A-92DA YOKOGAWA0-800kPa0.10%移动风洞喷嘴压差差压传感器FP3003EJA110A-DHS4A-92DA YOKOGAWA 0200kPa 0.10% SF610YFX55 551室内侧水压降差压传感器FP3004EJA110A-DHS4A-92DA YOKOGAWA 0200kPa 0.10% SF6

20、10YFX56 551室外侧水压降1617181920212223242526272829303132铂电阻 TT543 铂电阻 TT534 铂电阻 TT544 铂电阻 TT535 铂电阻 TT536 铂电阻 TT539 铂电阻 TT540 铂电阻 TT537 铂电阻 TT538 铂电阻 TT545 铂电阻 TT546WZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176SWZPK176S上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自

21、仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂 上海自仪三厂060 CA级无移动风洞湿球温度060 CA级无大风洞干球温度060 CA级无大风洞湿球温度-2060 CA级无室外侧进风干球温度060 CA级无室外侧进风湿球温度-2060 CA级无室内侧冷凝器进水温度080 CA级无室内侧冷凝器出水温度080 CA级无室内侧进水温度080 CA级无室内侧出水温度080 CA级无室外侧进水温度080 CA级无室外侧出水温度33 相对湿度传感器 TT800 TH100 VOD KIMO -2080 C 0-100%34 相对湿度传感器 TT801 TH100 VOD KIMO -2080 C 0-100%1.00

22、% 5010013 室外侧相对湿度1.00%5010014 室内侧相对湿度附 设备清单序戶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098W00741-031IS100-80-160A上海连成流量 100m3/h ；扬程 32m， 15KW 盘管冷水循环4 室外侧水泵098W00741-032IS80-50-200A上海连成流量 40m3/h ；扬程 48m ，11KW 冷冻水循环5 室内侧水泵098W0074

23、1-033IS80-50-200A上海连成流量 40m3/h ；扬程 48m， 11KW 冷冻水循环6 冷却水泵 098W00741-034IS125-50-200B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098W00742-007YBWC200YORK 无锡150TR ， 5C 出水系统冷冻水8 低温机组098W00742-008YCWS80YORK 无锡50TR， -15C 出水系统低温盐水上海连成IS80-50-200A南京创元 80KW9 室内侧空气处理器 098W00743-011 YSA060电加热，30KW 风机，60000风量，1

24、000Pa全压空气处理流量 40m3/h ；扬程 48m， 11KW 盐水1 盐水泵 098W00741-02910 室内侧空气处理器098W00743-012YSA080南京创元80KW 电加热，22 X 2 KW 风机，80000室内侧风量，1000Pa 全压 室外侧空气处理12 冷却塔 098W00744-007 LBCM-150 良机 150M3 ，中温 水系统冷却1413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）室外侧环境空气取样装置（ 2 台） 098W00748-（012-013） 定制 北京爱

25、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1 7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-（008015）30KW 泰州泰怡热工电器X 3.35 水箱电加热序号

26、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 ，PN1 6 两通电动球阀 室内侧 AHU 切换到热水 EV07,EV0835 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,EV1036 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,EV1237 电动调节阀（ 2 台） 098W00746-088/089 KV

27、Q嘉松 DN125，PN16 两通电动球阀机组冷热水运行采用冷水EV13,EV1438 电动调节阀（ 2 台）098W00746-090/091KVQ 嘉松DN125 ，PN16 两通电动球阀 机组冷热水运行采用热水 EV15,EV1639 电动调节阀( 2 台)098W00746-092/093KVQ嘉松DN125 ， PN16 两通电动球阀冷凝器 (FCU)运行采用冷冻水 EV17,EV1840 电动调节阀( 2 台)098W00746-094/095KVQ嘉松DN125 ， PN16 两通电动球阀冷凝器 (FCU)运行采用冷却水 EV19,EV2041电动调节阀098W00746-096

28、KVQ嘉松DN50 ，PN16 两通电动球阀机组冷热水运行采用电加热EV2142电动调节阀098W00746-097KVQ嘉松DN50 ，PN16两通电动球阀冷凝器 (FCU) 运行采用电加热EV2243电动调节阀098W00746-111KVQ嘉松DN50 ，PN16两通电动球阀冷却水旁通 EV2344电动调节阀098W00746-112KVQ嘉松DN50 ，PN16两通电动球阀冷却水上塔流量 EV2445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48400KVA 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-(046049 ) 定制 华傲仪表放置 方便现场接线室内外侧加湿52 加湿器电柜（ 2 台） 098W00745- （058 059 ）JQR-160 上海博名 1