李彥軍，徐浩，陳向陽，郭艷萍，黃耀華，徐曉昂

(江蘇省產品質量監(jiān)督檢驗研究院國家家用電器產品質量檢驗檢測中心，南京 210007)

節(jié)能、降耗和有效利用能源已成為中國經濟從高速發(fā)展進入高質量發(fā)展階段的必經之路。降低用能產品能源效率計量檢測是計量技術機構新興領域，節(jié)能計量檢測加強能源效率標識的規(guī)范性和真實可靠性，維護消費者的利益，促進用能產品節(jié)能技術開發(fā)，提高產品能效比，降低用能產品使用能耗，對國家節(jié)能減排、碳中和和碳達峰目標的實現具有重要的意義。焓差實驗室是檢測空調能效的標準實驗室，其檢測的精度對產品生產廠家和檢測機構的檢驗水準和能源的有效利用方面都顯得至關重要。

國內外學者針對焓差實驗室性能測試不確定度開展了不同方面的研究工作。張玉潔等[1]分析了空氣焓值法測試房間空調器性能時引起不確定度的各種因素及直接被測量與測試結果間的不確定度傳遞關系；李敏毅等[2]針對噴嘴流量引起測量誤差作出分析；張愷等[3]針對焓差法公式中各參量展開不確定度研究；曹小林等[4]研究發(fā)現對空調器性能測試結果影響最大的是室內機側出風口的濕球溫度的測量精度，其次是進風口的干球溫度及噴嘴前后差壓值的測量精度。以上研究工作僅針對單個室內、室外側焓差試驗裝置開展不確定度分析研究。目前，多聯機日益普及，但專門針對多聯機一拖多形式的不確定度研究工作還未見報道。

因此，本文運用不確定度理論，以多聯機綜合制冷空調焓差試驗臺為對象進行多聯機測試結果評定工作。

1 不確定度原理

測量不確定度，是表征賦予被測量量值的分散性與測量結果相聯系的參數。測量不確定度分為 A類評定和B類評定[5]。測量不確定度A類評定是指通過對測得量值用統(tǒng)計分析的方法進行的評定的分量，并用實驗標準偏差表征；測量不確定度的B類評定是指通過與A類評定不同的其它方法進行的評定的分量，也可用實驗標準偏差表征，根據經驗或其它信息的概率密度函數評定。

2 多聯機性能試驗裝置與測試方法

風冷式多聯機的使用側和熱源側介質均為空氣，其焓差法性能試驗裝置主要由實驗室外圍護結構、室內外小室空氣處理系統(tǒng)、溫濕度采樣系統(tǒng)、風量測定裝置和測控系統(tǒng)五部分組成。實驗室模擬多聯機工作時的室外和室內環(huán)境，可分為兩個或多個室內側。由于多聯機具有多個室內末端，故每個室內機采用一個風量測定裝置。多聯機單室空氣焓差法試驗裝置如圖1所示。

圖1 多聯機單室空氣焓差法實驗裝置

本文選用額定制冷量為14 kW的多聯機測試工況數據進行分析。多聯機包括1臺室外機組和4臺室內機組，室內和室外機組連接方式如圖2所示。

圖2 室內和室外機組連接方式

制冷空調裝置的制冷(熱)量其測量儀表滿足《多聯式空調(熱泵)機組》(GB/T 18837-2015)標準[6]規(guī)定的精度要求。

3 制冷量測試的數學模型

當從室內空氣側進行測定時，多聯機單室的制冷量由下式[7]計算：

(1)

其中：

ha1=f(ta1，tsa1，Ba1)

(2)

ha2=f(ta2，tsa2，Ba2)

(3)

Va,i=f(pv，ρn)

(4)

ρn=f(tn，Wn，Ba2)

(5)

Wn=f(ta2，tsa2，Ba2)

(6)

Ba2=Ba1+dBa2

(7)

式(2～7)中，ta1為多聯機室內側進口空氣的干球溫度，℃；ta2為多聯機室內側出口空氣的干球溫度，℃；tsa1為多聯機室內側進口空氣的濕球溫度，℃；tsa2為多聯機室內側出口空氣的濕球溫度，℃；ρn為噴嘴進口處的空氣密度，kg/m3；Ba1為室內側大氣壓力，Pa；Ba2為室外側大氣壓力，Pa；dBa2為接收室與室內側實驗室氣壓差，Pa；tn為噴嘴前空氣的干球溫度，℃；pv為噴嘴前后壓差，Pa。

因此，用空氣焓差法測量多聯機制冷量時，需測出多聯機的進、出口處空氣的干、濕球溫度和該處的壓力，進而計算出多聯機進、出風空氣的比焓差；同時還需高精度測量出流過室內機換熱器的風量。

多聯機總制冷量為：

QTOT=QB+QC+QD

(8)

式(8)中，QTOT為多聯機總的制冷量，W；QB為多聯機B室單室的制冷量，W；QC為多聯機C室單室的制冷量，W；QD為多聯機D室單室的制冷量，W。

4 標準不確定度分析

在多聯機空氣焓值法試驗中，需要測量的參數有多聯機每個單室的室內側送風和回風空氣的干、濕球溫度、測試場所大氣壓力、室內側送風量和室外側空氣的干、濕球溫度等[8]。每個多聯機單室制冷量Q0的標準不確定度分量：

(1)由多聯機室內側回風干球溫度ta1引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u1:

(9)

(2)由多聯機室內側回風濕球溫度tsa1引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u2：

(10)

式(10)中，u(tsa1)為多聯機室內側回風濕球溫度tsa1的標準不確定度，℃。

(3)測試多聯機場所的大氣壓力Ba1引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u3：

(11)

(4)多聯機室內側送風干球溫度ta2引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u4：

(12)

u(ta2)為多聯機室內側送風干球溫度ta2的標準不確定度，℃。

(5)多聯機室內側送風濕球溫度tsa2引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u5：

(13)

式(13)中，u(tsa2)—多聯機室內側送風濕球溫度tsa2的標準不確定度，℃。

(6)多聯機焓差測試室靜壓差dBa2引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u6：

(14)

式(14)中，u(dBa2)—多聯機焓差測試室靜壓差dBa2的標準不確定度，Pa。

(7)多聯機焓差測試室噴嘴前干球溫度tn引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u7：

(15)

(8)多聯機焓差測試室噴嘴前后壓差pv引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u8：

(16)

(9)噴嘴流量系數Cd引起的制冷量Q0的標準不確定度分量u9：

(17)

以上公式所涉及的空氣熱物性計算公式如下：

1)同溫度下空氣的飽和水蒸汽分壓力(t=0～200 ℃)。

ln(pq，b)=f(T)=C1/T+C2+C3T+C4T2+C5T3+C6ln(T)

(18)

式(18)中，ln(pq,b)為同溫度下空氣的飽和水蒸汽分壓力，Pa；T=273.15+t；C1=-5.800 220 6× 103；C2= 1.391 499 3；C3=-4.860 239× 10-2；C4= 4.176 476 8× 10-5；C5=-1.445 209 3× 10-8；C6= 6.545 967 3。

2)空氣中水蒸汽分壓力。

(19)

3)空氣含濕量。

(20)

式(20)中，W為空氣含濕量，kg/kg(干空氣)。

4)濕空氣比焓。

h=1.01t+W(2 501+1.84t)

(21)

式(21)中，h為含1 kg干空氣的濕空氣的焓，kJ/kg(干空氣)。

5)濕空氣密度。

(22)

式(22)中，ρ為濕空氣密度，kg/m3。

6)濕空氣比容。

(23)

式(23)中，ν1為濕空氣比容，m3/kg。

由公式(1)～(6)可得：

1)干球溫度之于含濕量的偏導為：

(24)

2)干球溫度之于比焓的偏導為：

(25)

3)濕球溫度之于含濕量的偏導為：

(26)

4)濕球溫度之于比焓的偏導為：

(27)

5)大氣壓力之于含濕量的偏導為：

(28)

6)大氣壓力之于比焓的偏導為：

(29)

5 多聯機焓差室制冷量測試不確定度計算結果與分析

5.1 實驗樣機測試參數

本文選用額定制冷功率為14 kW的多聯機，多聯機名義制冷性能測試工況與性能測試參數分別見表1和表2。

表1 多聯機名義制冷性能測試工況

表2 多聯機名義制冷性能測試參數

5.2 不確定度評定

5.2.1 標準不確定度評定

1)A類評定。各室制冷量A類評定不確定度見表3。

表3 各室制冷量A類評定不確定度

2)B類評定。由檢定證書給出各個測量分量的偏差值，按照相應概率分布，制冷量B類各分項不確定度見表4。

表4 制冷量B類各分項不確定度

5.2.2 合成不確定度評定與誤差分析

由表5得到B、C、D各室及總制冷量的不確定度與誤差分析。

表5 各室制冷量不確定度與誤差分析

由B室與D室不確定度計算結果可看出，相同型號室內機獨立安裝或并聯安裝在同一風口進行制冷量測試影響不大，測試相對誤差在可接受范圍內。

但若按照總制冷量不確定度與各單室不確定度相比，按總制冷量計算得到的相對誤差較各單室分別計算偏低約36%。說明進行多聯機制冷量測試時僅按照疊加的總制冷量進行不確定度評定，會高估實驗臺的相對誤差。

6 結語

本文對多聯機焓差實驗室測試空調器性能的空氣焓差法的不確定度展開研究，明確了制冷量計算公式中相關參數的影響，并針對多聯機焓差性能實驗中各原始參數不確定度分量、傳遞關系及相關性分析進行評定，為搭建高效節(jié)能的多聯機焓差法試驗臺提供了依據，也為準確的測量多聯機用能效率提供了參考。

分析表明多聯機相同型號室內機安裝在同一風口進行制冷量測試影響不大，在可接受范圍內。但是，若按照總制冷量不確定度與各單室不確定度相比，按總制冷量計算得到的相對誤差較各單室分別計算偏低約36%。