科学测量换气扇的空气性能.doc

科学测量换气扇的空气性能换气扇的空气性能包括风量、风压等参数，是衡量换气扇性能优劣的重要指标。目前国内换气扇的性能标准为GB/T14806-2003交流换气扇和调速器，GB/T14806-2003中关于空气性能的试验方法等效采用国际电工委员会IEC665第1版（1980）家用和类似用途交流换气扇和调速器的内容，其附录包含了隔墙型（A型）换气扇、自由进气型（B型）换气扇、自由出气型（C型）换气扇的空气性能试验方法。IEC665-1980公布至今已有差不多30年了，其主要的理论来源于IEC国际电工委员会六十年代以前对流体测量的研究成果（见IEC665前言），基础实验数据则大多为三、四十年代的结果。进入八十年代后，IEC(国际电工委员会)和ISO（国际标准化组织）的合作日益加强，根据这两大国际组织相互之间的协议（八十年代中期建立的JTCI），IEC专注于电气电子方面的研究，而气体流量方面的研究工作则主要由ISO负责进行，如果研究内容有重叠的地方则根据协议引用对方的研究成果，类似产品比如吸油烟机的标准IEC61591-2005吸油烟机性能试验方法中明确要求吸油烟机的空气性能应该按照ISO的标准进行测量。ISO在气体流量方面的主要标准包括ISO5167和ISO5801，它们是目前世界上通风类产品空气性能试验的国际标准，已被包括美国、日本、欧洲等国家和地区采纳并转化，其科学性和先进性勿庸置疑，ISO/TC117的分技术委员会SC1是负责制定气体流量测量方法的权威机构。ISO5167和ISO5801两个标准在国内已被分别转化为GB/T 2624流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量和GB/T 1236工业通风机 用标准化风道进行性能试验，现在国内的风机类产品领域已经在按照这两个标准进行空气性能试验，而换气扇作为换气通风类产品，其空气性能试验方法也应符合ISO标准的要求。从目前的测试样机结果对比上面分析，GB/T14806-2003和ISO两套装置对同一样机的测量结果有差异，如果采用ISO标准试验装置的结果来衡量目前国内换气扇的性能指标，则换气扇空气性能试验结果将发生变化。下面我们就对GB/T14806-2003和ISO标准在风量测量方面的试验装置和理论计算公式两方面进行一下比较分析。在试验装置方面，GB/T14806-2003中换气扇的空气性能试验装置被分为两类：附录A 外排式换气扇空气性能试验方法和附录B 循环式换气扇空气性能试验方法，其特点都是采用孔板流量计的方法。而ISO标准中有四种空气性能试验装置：A型 自由进口，自由出口；B型 自由进口，管道出口；C型：管道进口，自由出口；D型 管道进口，管道出口适用于，其中A型装置适用于循环式换气扇，B型装置适用于外排式换气扇，C型和D型则适用于分体式换气扇，这些装置可以根据节流件（孔板、喷嘴、文丘里管）的类型采用多种型式。由此可见ISO标准装置比GB/T14806-2003的使用范围更广、可以应用于目前市场上所有类型换气扇的空气性能试验。我们以最常见的外排式换气扇为例进行比较：GB/T14806-2003中附录A 外排式换气扇空气性能试验装置如下图所示：ISO标准的B型装置中采用出口孔板的试验装置如下图所示：ISO标准的B型装置中采用多喷嘴风室的试验装置如下图所示：在试验装置方面的主要差异如下：一、GB/T14806-2003的装置中没有整流栅和静压壁测孔，AA处的十字整流器不符合ISO标准流动整流器的型式。带有整流器的整流栅静压壁测孔ISO标准流动整流器径向叶片式GB/T14806-2003试验装置只有一个静压测量点，测量结果为计示静压，同时也是计算风量用的差压，按照最大风量的定义我们可知如果静压为零，差压此时也为零，这就无法得到换气扇的最大风量，所以使用GB/T14806-2003试验装置是无法测出外排式换气扇的最大风量，只能用插值法进行推算，结果是不准确的。ISO标准装置中静压和差压是分别测量的，多喷嘴风室的试验装置通过可变排气系统（辅助风机）调节静压，可以测量风量从零到最大值的全范围性能曲线。另外管道静压是由于空气分子运动而撞击于管壁上产生的压力，GB/T14806-2003装置的管道内没有ISO标准流动整流器，空气分子的运动将由于涡流的不规则运动而使静压测量值发生偏差。二、GB/T14806-2003的装置中管壁静压取压孔的尺寸也不符合ISO标准的要求。GB/T14806-2003静压取压孔 ISO标准静压取压孔管壁静压取压孔的尺寸差异将直接影响静压测量值的准确性。GB/T14806-2003管壁静压取压孔管为圆柱型结构，直径为3a；而ISO标准管壁静压取压孔直径由a过渡到2a，使测量结果更加准确。三、GB/T14806-2003装置用孔板的孔径比不符合ISO标准的要求。 孔板系数是计算风量和全压的重要参数，而孔板系数是由孔径比查表得来得，目前GB/T14806-2003附录A中表A1中的的孔径比为0.10.6，而ISO 标准规定在任何情况下孔径比应为0.200.75，这意味着孔径比在0.10.2之间的孔板在ISO标准中将不能提供合理的测试结果。如下图，目前GB/T14806-2003装置用孔板中No.1- No.8号孔板的孔径比在0.10.2之间，只有No.9- No.17号孔板符合ISO标准的要求，只有十个点的曲线是很难为分析换气扇的空气性能提供足够的信息。序号孔 径（m）孔径比（d/D6）孔板系数（a）计算系数（A）0123456789101112131415161700.03600.04100.04600.05200.06000.06800.07700.08700.09900.11300.12800.14500.16500.18800.21300.24200.275000.07790.08870.09960.1130.1300.1470.1670.1880.2140.2450.2770.3140.3570.4070.4610.5240.59500.6010.6010.6010.6020.6020.6030.6030.6050.6060.6080.6100.6140.6190.6240.6320.6460.66800.0008653530.0011224220.0014128760.0018084940.0024077590.0030977700.0039720320.0050875410.0065986800.0862530600.0111036000.0143422870.0168522750.0220546560.0318559340.0420317340.056124942在理论计算公式方面，我们以风量公式为例进行比较：GB/T14806-2003中的风量计算公式为：式中：工况下的风量，m3/s;a孔板系数；d孔板开孔直径，m；减压筒计示静压，Pa；试验条件下的空气密度，kg/m3,ISO标准中的风量计算公式为：式中：工况下的风量，m3/s;C孔板流出系数；d孔板开孔直径，m；差压，Pa；试验条件下的空气密度，kg/m3,可膨胀性系数孔径比对比上面两个公式，我们可以发现如果P，和d均相同的情况下，主要的差异在于GB/T14806-2003用孔板系数来计算；而ISO标准用来计算，其中孔板流出系数C和可膨胀性系数是与、P、有关的变量。孔板系数来源于较早期的试验结果，是一种基于大量试验的统计性数据，没有理论计算公式。随着八十年代后国际上进行的大规模孔板流量计试验的进行，ISO开始研究孔板流出系数C和可膨胀性系数对试验结果的影响，并使用新的公式来计算孔板流量，因此GB/T14806-2003中使用的空气性能计算公式已不能满足流量计算的需要，必须进行修正。综上所述，我们对于GB/T14806-2003标准和ISO标准对于流量测量的差异进行一下总结分析：主要差异点GB/T14806-2003标准ISO标准适用范围A、B、C三种类型换气扇，（分为三套不同的设备），不能测量管道式换气扇（D型）的性能A、B、C、D四种类型换气扇，（用喷嘴作节流件时可以使用同一套设备）风量无法测出B式换气扇的最大风量，对制定点的结果需要用插值法进行推算，结果不准确可以测量风量从零到最大值的全范围性能曲线，并能准确测量任一指定风量点/静压点的数据静压测量没有标准流动整流器，静压取压孔型式不规范，结果误差较大，稳定性不好带有标准流动整流器和静压取压孔，结果准确孔板的孔径比部分孔板的孔径比不规范，有效测量点较少，对于全性能曲线的描述不完整可以根据的范围自由选择孔板，可以得到丰富的测量数据，如果使用喷嘴作为节流件则更加方便可行，无需更换孔板风量计算公式用孔板系数来计算，为经验数据，存在计算误差系数用来计算，更加符合实际工况数据的重现性更换孔板过程中人为因素对结果的影响较大，差压点数据易受外来气流的影响，板孔长期使用边缘磨损，造成结果误差增大数据重现性好，结果基本不收外界的影响从分析结果上看，GB/T14806-20