壁挂机变频空调冷暖房能力测试与调控

1、.西华大学毕业设计说明书 目 录摘要1Abstract21 绪论32 测试与调控原理42.1 焓差室原理42.2 性能要求及技术参数43 空气取样装置设计43.1 空气取样装置原理分析43.1.2 空气取样装置结构设计43.1.3空气取样装置结构分析43.1.4受风器零件分析43.2 取样风机的机构分析43.2.1 风机电机的选择43.2.2 取样台结构分析44 风量测量装置设计44.1 接收箱设计44.1.1 接收箱机构原理分析44.1.2 静压接收箱体结构原理分析44.1.3 空气均流板结构原理分析44.1.4 出风取样器结构原理分析44.2 测量箱设计44.2.1 喷嘴自动盒盖机构原理分

2、析44.2.2 喷嘴自动盒盖机构传动分析44.2.3 喷嘴零件分析44.3 风量测量装置底座设计44.3.1 驱动装置分析设计44.3.2电机的选择与校核44.3.3 轴承的选择与校核45 测量系统简述46 电控系统简述46.1 主电路控制图46.2数据采集原理图4总结与体会4谢辞5参考文献6附录7变频机空调冷、暖房性能测试与调控摘 要变频机空调冷、暖房性能测试与调控主要在于三个方面：一是在空调运行时环境的保持稳定；二是空调室内/外机压差的控制与风量的测定；三是对风量进出口焓差值的计算。本文主要是对空调的风量测试和焓差值计算来进行叙述。 本次设计参照上海佐竹冷热控制技术有限公司的3HP焓差实验

3、室，主要是对风量测试装置、空气取装置和电控系统进行分析。其中重点对风量测试装置进行主体结构分析，上下驱动系统系统，以及测试风量与压差核心部件喷嘴进行原理分析以及加工工艺步骤的分析。 关键词：空调，测试，风量Machine inverter air conditioning cooling, heating performance test and controlAbstractMachine inverter air conditioning cooling, heating performance test and control mainly in three aspects: First

4、, air-conditioned stable runtime environment; the second is air-conditioned indoor / outdoor unit air volume control and pressure determination; and the third is the amount of import and export of air enthalpy Margin calculations. This paper is on the air conditioning air flow test and to describe e

5、nthalpy calculations. The design of bamboo with reference to the Haizuo Control Technology Co. 3HP cold enthalpy difference lab, mainly for wind testing equipment, air access devices and electronic control system for analysis. The focus of the air volume of the main structure of the test device, the

6、 upper and lower drive system, and test the core components of air flow and nozzle pressure theory analysis and processing steps of the analysis.Key words：air conditioning 、test、core components of air flow1 绪论1.1变频空调的发展2009 年 12 月 31 日公布的全国家电下乡产品(空调)项目招标公告，变频空调首次入选国家家电下乡招标品类，而这一政策的实施让变频空调普及的脚步再次加快。对

7、于各大空调厂商来说，家电下乡是一个新的增长点。 中研普华行业专家吴浩表示，截止 2010 年 10 月，空调家电下乡销售共计 492 万台，按可比口径计算同比增长 72% ，而这对于空调企业来说都是一次商机。从 2010 年的数据看，变频空调在一二级市场的占比呈现出阶梯式的增长，由之前的 8% 左右上升至 2009 年的 15% 以上， 2010 年持续攀升，目前已超过 30% 的份额， 10 月份更是达到 47% 的历史高位。从目前市场的情况看，各大空调厂商正在逐步的加大自己品牌下的变频产品份额，并且，在今年明显可以看到，除了格力、美的、海尔等大力推广变频产品，海信、奥克斯、志高等都在发力变

8、频，占领变频空调的市场份额。中研普华行业专家吴浩表示，所以在 2011 年，变频空调将大行其道，继续攻占市场。各大空调厂商也在近年大力推广变频，无论是一线还是二三线厂商都表示，变频是趋势，明年会加大市场份额，只有跟着趋势，顺势而上，企业才会有跟强势的发展道路。中研普华行业专家吴浩表示， 2011 冷年，预计变频市场份额会赶超 30% ，成为空调品牌竞争的主要战场。并且在未来国内的空调市场将出现定频与变频双雄争霸的格局，各大厂商将围绕双频，展开博弈。对于变频趋势来说，无氟也是其行业的一大热点，不但变频份额在 2011 年会有激增，无氟变频空调的时代也将到来，一同大力的开拓变频空调市场。何为无氟？

9、所谓的无氟，其实是说空调在使用这种制冷剂后不会产生对大气臭氧层有破坏力的“氟氯烃”，这样在使用时就会环保健康。目前，卖场上空调常用的两种制冷剂就是 R410A 制冷剂和 R22 这两种， R22 比较普遍，而 R410A 制冷剂则在商家重点推荐机型或是以无氟为卖点的空调产品上运用。其实，早在很久以前，无氟空调就已在日本等国家普及运用，而对于国内空调市场，由于受生产成本以及国内原有现状影响，无氟空调仅作为广大空调厂商的重点主打产品中在运用，并且相对的使用无氟制冷剂的空调在价格上也偏高，这都是与生产成本以及国内市场走势密不可分。从消费者角度出发，无氟空调不但有着健康环保的使用特性，其高效、更加强劲

10、的产品特点更是提升了空调的关注度，而无氟空调想要大面积普及，不但需要厂商加大对无氟产品的投入力度，同时也需要国家政策给予支持，就像变频空调家电下乡，变频份额得到快速增长，这都得益于国家的正确方针与政策，所以国家的宏观调控与引导，在明年的空调发展年中也将起到潜移默化的作用。跟随市场发展，无氟变频空调将会顺应产品发展方向会在 2011 年大面积攻占产品领域，以健康、高效、安全性更高等特性赢得消费者，赢得市场。那么对于定频空调来说，这是一种威胁也是一次转机。中研普华行业专家吴浩表示，威胁，定频空调的市场份额会逐步被变频产品所吞噬，虽目前定频产品以有力地位占据，但从未来的发展前景看，变频必然是主流方向

11、，而定频的天下也有望被取代。从变频多年的发展历程看，近年市场的发展趋势是一次转机，在今年不但变频份额激增，从各大厂商的动态上看，变频产品势不可挡。1.2测试调控装置简述 伴随着制冷空调行业的发展，制冷空调产品的测控技术和性能试验装置也得到迅速的发展，不同于其它产品，制冷空调产品的性能参数大都不能直接测量，而是必须在人工模拟的环境工况下，在持续稳定的状态中，先测量这些参数的某些相关物理量，再经计算间接得出测量结果，而这些相关参量的测量精度和稳定性对试验装置中的测控系统提出了很高的要求。 目前常用的标定空调器性能的实验方法有三种：风道热平衡法、空气焓差法和房间热平衡法。 1.1风道热平衡法风道热平

12、衡法也是一种简易的测定空调器性能的方法。此法的原理是认为湿空气的等焓线与等湿球温度线近似重合，见图，测试时只要藉助于调整、控制热平衡风道中的电加热器功率，使，因为 图：风道热平衡原理图 = Q0=qm(h1+h2)式中：Q0空调制冷量，单位kWqm通过空调器蒸发器的风量，单位； kg/sh1进空调器的空气比焓，单位； kJ/kgh2出空调器的空气比焓，单位。 kJ/kg电加热器功率： P=qm(h3-h2) 如果1点与3点湿球温度相同，则h1=h3，于是可得 Q0 =P即可求得空调器的制冷量。 此方法不需要测定循环风量。因而设备简单、可靠。空调器制冷量的测定误差小于10%。但它存在下列缺点：

13、它只能标定非热泵型机组，而且也只能标定名义工况下的性能，不能进行结霜、低温等工况试验; 它无法同时用两种方法测定冷量，因而无法对测定的冷量进行校核验证; 从试验原理上讲它有一定的近似性，忽略了凝结水本身带走的热焓。 因此风道热平衡法也仅可作为一般工厂企业所采用的一种简易的测定冷量的方法、它不是一种标准的测试方法。 1.2焓差法焓差法是根据测定空调器进出口空气的干、湿球温度和风量来确定空调器制冷量的方法。 GB/T 7725-2004定义： 空气焓值法（air-enthalpy test method）:一种测定空调器制冷、制热能力的试验方法，它对空调器的送风参数、回风参数以及循环风 量进行测量

14、，用测出的风量与送风、回风焓差的乘积确定空调器的能量。 这种方法简便可行，空调器(机)制造厂广为采用，也是作为制冷量大于8kW的柜式空调机的一种标准测试方法。但对于制冷量小于7kW的小型空调器而言，因风量较小，机外全压较低，所以在使用测压管和一般的微压计来测定机组的循环风量时，常由于风速较小而使微压计反应不太灵敏，读数的相对误差又较大，不易保证足够的精度。 优点是测试效率高，精度良好，工况控制范围宽； 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

15、（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要短，因此

16、空气焓差法测试效率高； 6、焓差法装置价廉，投资小； 7、焓差法能满足多个空调机组的标准测试要求。 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 测试与调控原理

17、1.室内侧空气焓差法测试原理 1）制冷量的计算： 式中：室内侧测量的总制冷量，W； miq空调器室内测点的风量，； sm/31ah空调器室内侧回风空气焓值，； )(/干kgJ h空调器室内侧送风空气焓值，； )(/干kgJ'nn测点处湿空气比容，； kg/m3nW测点处空气湿度，。 2）空调器的制冷量 由于试验中不可避免存在漏热量，因此，空气焓差法试验时，空调器的制冷量为： qQtci+F=0 tqqD=0 式中：测试装置的漏热量； q0q每摄氏度温差的漏热量，W/； tD测试装置的内外温差，。 3）显冷量（房间显热制冷量） )1()('21nnaapamisciWttCq+-

18、=Fn 式中：显冷量，W； sciFpaC1005+1846，nW)(/KkgJ·干； 1at空调器室内侧回风空气温度，； 2at空调器室内侧送风空气温度，。 4）潜冷量（房间除湿量） sciWWWqKtcinniimillciF-F=+-=F)1()('21n 式中：潜冷量，W； lciF1K2.47（此值为15±1时的蒸发潜热），； 610´kgJ/ 11 1iW室内侧回风空气的绝对湿度，； )(/干kgkg2iW室内侧送风空气的绝对湿度，。 )(/干kgkg5）热泵制热量 )1()('12nnaapamihiWttCq+-=Fn 式中：空调器

19、热泵室内制热量，W； hiFpaC空气比热，)(/KkgJ·干； 1at空调器室内侧回风空气温度，； 2at空调器室内侧送风空气温度，。 若修正管路损失应考虑其在制热量中。 2.室外侧空气焓差法测试原理 1）制冷量的计算： tnnaamotcoPWhhq-+-=F)1()('34n 对冷凝水不蒸发的空调器总制冷量： tnnaapamotcoPWttCq-+-=F)1()('34n 式中：室外侧的总制冷量，W； tcoFmoq室外测风量测定值，； sm/34ah室外侧出风口空气焓值（干空气），； )(/干kgJ3ah室外侧进风口空气焓值（干空气），； )(/干kgJ&#

20、39;nn测点处湿空气比容，； kg/m3nW测点处空气湿度，。 )(/干kgkg4at离开室外侧空气温度，； 12 3at进入室外侧空气温度，。 tP空调器的总输入功率，W。 上两式不包括试验装置的漏热量。 2）基于室外侧数据的总制热量的计算： tnnaamothoPWhhq+-=F)1()('43n 对冷凝水不蒸发的空调器总制热量： tnnaapamothoPWttCq+-=F)1()('43n 式中：室外侧的总制冷量，W； thoF3）管路漏热损失的修正计算 对光铜管： LtDtDtLL´D´+D´+=F07974.0)(005316.060

21、57.025.175.0 对隔热管： LtDTLL´D´´+=F-3092.06154.025.175.033.0 式中：连接管管路漏热损失，W； LFLD室外连接管直径，mm； tD制冷剂和周围环境间的平均温差，。 L连接管的长度，m； T绝热材料的厚度，mm。 管路漏热损失的修正值计入室外侧的能力中。 2.3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 8 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

22、)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：-1545 ; 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）； 1.2.4试验房间的要求1如果对试验房间的空内工况有要求，则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

23、不超过2.5m/s。 9 2.如果对试验房间或区域的室外工况有要求，则应具有足够的体积和使试验中空调器的气流不能改变。 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的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0.9 m，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。 1.2.5试验装置要求测试装置被绝热隔成室内侧和室外侧，的是装置的四周围墙、天花板、地板均采取隔热措施。空气测量装置安装在室内侧并与空调器送风口相接，空气测量装置应有良好的保温，保温从空调器送风口开始，直至测温点

24、为止，包括连接风管在内，以使漏热量不超过被测制热量的5%。试验房间内设有空气再处理机组，以保证空调器的回风参数在规定的干球、湿球温度范围内。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

25、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

26、最大热湿负荷值，故电热式加湿器容量为160kg/h 3 空气取样装置设计3.1空气取样装置原理分析 在空调的能力测试与调控中，数据真实性的可靠条件就是环境温度的测量与确定。在计算空调焓差值，也就是空调能力的时候，计算公式中包括空调进风口处得温度。这就要设计一个装置来取样空调器进风口处得室内环境温度与湿度的参数，并将其值测试出来。 空气取样装置在空调能力的测试调控中，需要考虑两个问题。一是：如何均匀的取得空调器进风口的参数。二是取得的风样参数该怎么测出来。 (黑箱图与功能原理进行拆解) 面对这样的条件需求。空气取样装置主要分为三个部分。第一部分为受风器，主要的功能是对空调器进风口进行风量参数的收

27、集。第二个部分是数据采集的均布性，因为采集风量数据时，由于环境的波动与空调自身的调节，会造成局部的风量跳动，所以在采集的时候设置多个点对空调的进风口进行风量的采样。第三个部分是数据的转换过程。在风量的计算时用到的焓差值需要对空气中的湿度进行控制，所以在数据转换的过程中需要测试到环境中的干球温度和湿球温度。并将其转化为电讯号，传送到电控的系统进行能力的计算。3.1.2空气取样装置结构设计 1 空调器室内侧回风口的温度可用空气取样庄主测量，也可以在足够多的位置上直接测量，然后确定其平均温度值，取样装置测温仪表应位于距空调器室内侧回风口约0.15m处。2空调器室内侧进风口温度的测量位置应不受空调器排

28、出风的影响，所测得的温度应能代表空调器周围的温度3焓差法实验室是采用平衡调温调湿方式进行空气干湿球温度的调节，即制冷系统持续运转降温除湿，干湿球温度控制表分别通过控制加热器和加湿器功率输出，来调节投入空气中的热量和水分，从而获得所需要的空气温湿度。4内侧入口温湿度控制。铂电阻测得温度直接送入温度控制表，温度控制表根据设定值与测量值的偏差，自动计算输出信号大小，信号送至固态蓄电器，固态蓄电器相应调节加热、加湿电热管的输出功率，从而控制被测入口的温度。 空气取样装置用于采集取样点的空气温度的状态（主要是干球温度和湿球温度）。主要包括受风器、取样台和湿球补水杯等。 任务内容：取样装置装配图 1张取样

29、风机装配图 1张受风器（取样管）零件图 1张4.风量测试装置设计4月30号完成主要任务：风量测试装置装配图 1张接收箱装配图 1张喷嘴自动盒盖机构装配图 1张静压接收箱零件图 1张空气均流板零件图 1张出风取样器零件图 1张轴承零件图 1张 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

30、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。

31、     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

32、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:C1)低温工况有

33、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;C2)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。风量测量装置风量测量装置由进风室、喷嘴、受风室、排风机、压力变松器、变频器、静压控制仪表、连接软管及计算机测量系统组成。主要是通过测量喷嘴前后的压差来确定通过喷嘴的空气流量1受风室静压控制受风室置于室内侧，共分三段：前段有静压测量孔，用来测量静压，被测空调器的送风口与受风室连接，当被测机开始运转时，由于受风室管路的影响，产生风阻，受风室内外产生压力差，即静压P，P送入控制表，控制表根据P和设定值（0）之间的偏差自动计算输出量，控制变频器输出功率，变频器控制静压风机转速，平衡风阻p使被测空调器出风口风阻为零（即静压为零）;中段为空气混合器，使受风室吸入的被测空调器出风口充分混合；后端出风温度测量装置，测量被测空调器出口的干湿球温度。2 喷嘴的设计要求机构尺寸如图2） 喷嘴的喉部速度不小于15.2M/S，不大于35.6M/S3） 喷嘴间的中心距不应小于3倍喉径。任一喷嘴中心与相邻壁面的最小距离不小于1.5倍喉径。4） 如各喷嘴直径不同，轴间距离应按平均直径选取。接收室的尺寸和布置应能对喷嘴提供均匀的逼近