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JF1599-2016《标准房间空调器制冷量校准规范》解读

一、引言

根据2015年国家计量技术法规制修订计划, JJF1599-2016标准房间空调器制冷量校准规范》由全国法制质量管理计量技术委员会能效标识计量检测分技术委员会组织编写, 由中国计量科学研究院、山东省计量科学研究院等单位承担规范的具体起草工作。该规范已于2016年11月30日获得批准, 并于2017年2月28日起开始实施。

JJF1599-2016的制定, 解决了制冷量量值传递过程中缺少制冷量标准实物量具的问题, 完善了制冷量量值传递体系。同时, 由于规范中详细规定了标准空调器制冷量校准和赋值方法, 最大程度地保证了制冷量测量结果的准确, 因此该规范也可被视为房间空调器通用赋值方法, 广泛应用于制冷量量值比对和能力验证。

二、内容介绍

1. 概述

该规范采用平衡环境型房间量热计对标准房间空调器的制冷量进行校准或赋值。通过测量平衡环境型房间量热计室内侧隔室总输入功率、室内侧隔室加湿用的水或蒸汽的焓值、从室内侧隔室排出的标准房间空调器凝结水的焓值、标准房间空调器的凝结水量、由室外侧隔室通过中间隔墙转到室内侧隔室的漏热量以及除中间隔墙外从周围套间环境通过室内侧隔室的墙、地板和天花板传到室内侧隔室的漏热量来实现制冷量的校准或赋值。校准所使用的平衡环境型房间量热计需经过计量标准授权考核, 以保证测量数据的准确可靠。

表1 校准工况条件

表1 校准工况条件

2. 适用范围与条件

该规范规定了采用风冷冷凝器、全封闭电动压缩机、气候类型T1型、结构形式为整体式和分体式、额定制冷量在2000W~14000W范围内的标准房间空调器的计量特性、校准条件、校准项目和校准方法、校准结果等内容。其他类型空调器和其他制冷范围空调器的校准或赋值也可参照该规范。

标准房间空调器是在规定工况下制冷量输出稳定并经计量标准校准或赋值, 用于制冷量量值传递的房间空调器, 是一种用于制冷量量值传递的标准核查器, 主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置等部分组成, 在规定工况下工作时制冷量输出稳定, 其计量特性满足制冷量最大允许误差±2%, 制冷消耗功率最大允许误差±1%。具体校准工况和工况最大允许偏差如表1所示。

图1 平衡环境型房间量热计

图1 平衡环境型房间量热计

 

3.平衡环境型房间量热计

标准房间空调器制冷量的校准应在平衡环境型房间量热计中进行。平衡环境型房间量热计是一种具有相邻两间隔室用于测量房间空调器制冷量或热泵制热量的测量装置。它主要包括装有空气调节设备的室内侧隔室和室外侧隔室以及外面温度可控的套间, 其结构如图1所示。房间空调器室内侧制冷量是通过测量用于平衡房间空调器制冷量和除湿量所输入量热计室内侧隔室的热量和水量来确定;房间空调器室外侧制冷量是通过用于平衡房间空调器冷凝器侧排出的热量和凝结水量而从量热计室外侧隔室取出的热量和水量来确定。

所使用的平衡环境型房间量热计的关键计量特性应当满足:

(1) 制冷量测量范围为 (1200~14000) W, 测量不确定度不大于1% (k=2) 。

(2) 制冷消耗功率测量范围为 (1~5000) W, 测量不确定度不大于0.3% (k=2) 。

(3) 数字功率计测量范围为 (1~15000) W, 测量不确定度不大于0.3% (k=2) 。

(4) 质量流量计测量范围为 (0.1~2000) kg/h, 测量不确定度不大于0.2% (k=2) 。

(5) 电子天平测量范围为 (0.01~15) kg, 测量不确定度不大于0.3% (k=2) 。

(6) 铂电阻温度计测量范围为0~50℃, 测量不确定度不大于0.03℃ (k=2) 。

(7) 热电偶温度计测量范围为0~50℃, 测量不确定度不大于0.3℃ (k=2) 。

4. 校准项目和校准方法

校准项目包括制冷量和制冷输入功率, 其中制冷量为主要校准项目, 制冷消耗功率为辅助校准项目。

依据标准房间空调器使用安装说明等技术文件, 将标准房间空调器安装在平衡环境型房间量热计内。其安装、绝缘、保温等措施应符合使用安装技术文件和GB17790-2008《家用和类似用途空调器安装规范》中的有关要求。除校准时必要的连接外, 不对被校准的标准房间空调器结构作任何改动, 并且完全关闭标准房间空调器室内、室外空气进行交换的通风阀和排风阀 (如果有) 。校准前调整好标准房间空调器出风口导向格栅, 如因特殊要求而调整的, 应予以记录。冷凝水排水管应连接正确, 接水盘、排水管无异物堵塞。为确保冷凝水排水通畅, 安装标准房间空调器时应沿着冷凝水排水方向适当倾斜 (3°~5°) , 并通过量角仪或视检确认。

分体式标准房间空调器安装使用的连接管为其所指定使用的连接管。连接路连接时不应带入水分、空气和尘土等杂物, 保持管路干燥、清洁、密封良好。安装及拆卸分体式标准房间空调器室内外机连接管时, 应确保连接管内部清洁及其外部不产生变形性折痕。应采用抽真空法的方式对分体式标准房间空调器室内外机连接管内空气进行排空。可采用保压法、泡沫法或检漏仪等对分体式标准房间空调器室内机和室外机之间连接管的连接处进行检漏。当发现标准房间空调器疑似或存在制冷剂泄漏时, 应及时进行妥当处理。

校准应在标准房间空调器标识标注上的额定电压和额定频率下进行。一般应将标准房间空调器设置为制冷模式、最低温度、最大风量下且能够正常连续运行工作的模式下进行制冷量校准。在表1规定的工况条件下, 被校准的空调器运行稳定后, 每5min记录1组测量数据, 连续记录7组制冷量数据后, 取其平均值作为标准房间空调器制冷量校准结果, 其中最大值和最小值与平均值的相对偏差应不大于0.5%。标准房间空调器制冷量校准数据以平衡环境型房间量热计室内侧隔室测量数据为准, 且室外侧隔室测量数据与室内侧隔室测量数据的相对偏差不大于2%时数据认为有效。在记录制冷量数据的同时记录制冷消耗功率校准数据, 连续记录7组数据后, 取其平均值作为标准房间空调器制冷消耗功率的校准结果, 其中最大值和最小值与平均值的相对偏差也应不大于0.5%。

三、讨论

房间空调器能源效率焓值法测量装置在对房间空气调节器制冷量进行测量时, 需要对室内侧房间空气调节器的出风干球温度、出风湿球温度、回风干球温度、回风湿球温度、喷嘴前干球温度、喷嘴直径、喷嘴前静压、喷嘴前后差压和大气压等参数进行实时测量和计算。除了这些直接参与计算的测量量之外, 对于室外侧的回风干球温度、回风湿球温度、取样风机空气流速、测量装置内部空气温度场均匀性、湿球纱布捆绑方式、房间空气调节器出风静压取样位置、测量湿球温度使用蒸发水的纯度、房间空气调节器的安装方式等, 都可能对测量结果造成一定影响。目前对于能效焓差测量装置的校准一般还只针对铂热电阻温度计、数字压力表 (微差压计、大气压力计) 等测量仪表本身, 但是由于测量方法和其他非直接测量量的间接影响, 仅仅对测量仪器仪表本身的校准是不够的。制冷行业内的做法是除了仪器仪表的在线校准外, 还用所谓“实物标准”进行制冷量的验证。“实物标准”一般为制冷量输出稳定的窗式空调器。

窗式空调器是一种可以安装在窗台上的小型家用空调器, 结构上主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置等制冷系统主要部件。其具有结构紧凑、体积小、重量轻、安装方便等特点, 使用前不需要进行制冷系统内外侧的管路连接, 一般不会造成制冷剂和压缩机润滑油泄漏, 制冷性能更加稳定。故此, 制冷行业内大部分生产企业和技术机构把窗式空调器作为“标准房间空调器”使用, 以验证不同空调能源效率测量装置之间的一致性。

由于窗式空调器生产量的逐渐减少, 目前一些生产企业采用分体式空调器作为“标准房间空调器”使用。随着房间空调器研发技术和生产工艺的提供, 产品质量和产品一致性也有了很大的提高。一般选择成熟稳定的型号产品, 在批量产品中选择几台或几十台空调器, 在额定工况下连续进行稳定性和可靠性考核。一般运行时间可能达几百个甚至几千个小时。考核结束后进行多次独立测量, 筛选出更稳定的产品作为“标准房间空调器”。

对于“标准房间空调器”制冷量量值的赋值, 该规范要求在测量准确度等级更高的平衡环境型房间量热计内测量后确定。分体式“标准房间空调器”作为工业用途的标准核查器, 主要是利用其短期的稳定性, 一般对于使用时间和使用次数做严格的限制, 比如比对次数不超过10次, 使用时长不超过3个月等。故此, 分体式空调器制冷量校准或赋值后作为标准房间空调器的, 需要注意其使用时限。

该规范规定的标准空调器计量特性包括制冷量和制冷消耗功率两个项目。标准房间空调器制冷量是由输入的电能量驱动转换产生的, 从目前测量技术来看, 电功率的测量不确定度约为制冷量测量不确定度的三分之一, 且电功率的测量结果的一致性更好。故此, 该规范把制冷消耗功率作为制冷量校准的一个辅助项目, 与制冷量校准同步进行, 作为制冷量测量结果的一个参照。制冷量和制冷消耗功率校准方法分别引用了GB/T7725-2004《空调器性能标准》和GB17790-2008中规定的方法, 包括安装过程, 设定原则、测量步骤和数据采集要求等。

另外, 该规范规定标准房间空调器制冷量校准需要在获得计量标准考核证书的平衡环境型房间量热计内进行, 校准工况为GB/T7725-2004规定的T1额定制冷工况, 校准过程中环境实测温度与额定工况温度的最大偏差为±0.10℃。现有实验技术水平能够达到这个要求。另外, 所使用的平衡环境型房间量热计制冷量测量相对扩展不确定度应优于1%, 制冷消耗功率测量的相对扩展不确定度应优于0.3%。

作者:杭晨哲 张海云 周雪芬
中国计量科学研究院

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