曹瑞林 李伟 吴嘉宝 李强
（中国家用电器研究院，北京 100053）
中国是全球最大的空调器生产、消费和出口国，产量全球占比超过80%[1]。空调器已经成为满足人民日常生活需要和健康节能的重要家电产品，能源消耗高、增长速度快、节能减排潜力巨大。我国空调器用电量占全社会用电量15%以上，年均增长近20%，大中城市空调器用电负荷约占夏季高峰负荷的60%，空调器节能空间达30%至50%[1]。为促进国家绿色发展和节能减排政策有效落实，2019 年国家发展改革委等七部委联合印发的《绿色高效制冷行动方案》[2]明确提出，大幅度提高制冷产品能效标准水平。对于空调器而言，到2022 年家用空调能效准入水平提升30%、多联式空调提升40%。空调器能效新国标被称为最严苛的空调器能效标准，新标准规定的“1级能效”已达到国际先进水平，高于日本的“领跑者”能效指标，超越美国的“能源之星”能效指标，节能环保效果更为显著。与旧版标准相比，新国标将定频和变频空调能效等级合并，按照季节能效等级定级，能效指标得到大幅提升。
然而，空调器能源效率检测准确性和一致性不但困扰着相关监督检查工作，而且也是空调器行业面临的重要技术问题。为了解决这个问题，结合我国空调器行业的实际情况，制冷量能源效率的量值溯源体系中的技术规范需要进一步完善。
本文通过对空调器空气焓值法能效试验装置校准规范的研究和分析，可以帮助计量检测人员更加准确高效的完成试验装置的现场计量工作，有助于规范和完善空调器能源效率溯源体系，助力国家节能减排政策有效实施。
空调器空气焓值法能效测量装置[3]（以下简称“能效测量装置”）是一种测量空调器制冷、制热能力及能效的试验装置，包含室内侧和室外侧两个密闭隔热空间、环境温湿度调节机组、进出风取样装置、风量测试装置等。它通过空气处理机组控制被测空调器的运行工况，待工况稳定后，测量干球温度、湿球温度、大气压力、喷嘴前后压差等主要参数，计算得到被测空调器的制冷（热）量。这种方法测试效率高、工况温度范围宽、测试时间短，因此在空调行业中广泛使用。但是其设备庞大、仪器繁多、计算复杂，微小的偏差也会对测量结果产生巨大的影响。此外，空调器生产企业对能效测量装置频繁使用，造成传感器老化、损坏，产生测量偏差，所以需要针对能效测量装置进行周期性校准。
2.1 适用范围
JJF 1858-2020《空调器空气焓值法能效测量装置校准规范》适用于空调器风洞式能效测量装置、多拖多形式的能效测量装置、具有防爆功能的能效测量装置的校准。适用范围包括制冷空调行业空调器焓差试验室、空调器环境试验室，空调器热平衡试验室的校准不适用于本规范。
2.2 计量特性
由于能效测量装置属于非标定制检测设备，不同设计方案、不同测试需求、不同制造单位等因数导致能效测量装置中各测量系统的范围存在较大差异，规范列出了装置的典型测量范围。能效测量装置是集成了多种物理参数的测试系统，通常包括温湿度测量系统（进出风干球温度、湿球温度）、压力测量系统（冷媒压力、微差压、大气压力）、电参数测量系统（电压、电流、功率、频率、电能）、热电偶测量系统、流量测量系统（水流量）、制冷/热量等，主要测量设备包括铂热电阻、湿度变送器、压力变送器、数字功率计和电流互感器、温度采集器和热电偶、流量计等。装置运行时，所有参量测量结果均可显示于控制计算机，并均可进行拟合修正。测量系统典型测量范围和最大允许误差如表1 所示。
表1 典型测量范围和最大允许误差
3.1 校准项目
能效测量装置的校准项目包括温度、湿度、压力、电参数、热电偶、水流量、制冷/热量、空气喷嘴尺寸、电流互感器。首次使用前，空气喷嘴尺寸和电流互感器可分别参照GB/T 1236-2017《工业通风机用标准化风道性能试验》[4]和JJG 313-2010《测量用电流互感器》[5]的技术要求进行校准，正常使用中且未发生故障或损坏，一般不再对在用的空气喷嘴和电流互感器进行校准，其他测量系统应参照本规范的技术要求进行校准，校准周期可根据设备的实际使用情况自行确定，一般建议复校时间间隔为12 个月。
3.2 校准方法
3.2.1 校准点的选择
校准点应根据实际测量范围和常用测试点合理选择，原则上应覆盖测量范围且不少于5 个点（频率除外），也可根据实际使用需求选择校准点，如表2 所示。
表2 常用校准点
3.2.2 校准方法
（1）温度测量系统
将标准铂电阻与被测铂电阻同时插入恒温槽内，插入深度不小于100 mm，并处于相同温度区域内。将恒温槽调节至校准点，待其读数稳定且标准铂电阻与校准点偏差小于±0.1℃时开始读数，读数过程中标准铂电阻读数保留三位小数，被测铂电阻读数保留两位小数。依次调节校准点温度，待所有校准点测试完成后，对温度误差超过±0.1℃的被测铂电阻进行修正，将对应的修正值写入温度指示控制仪和计算机，并至少选取2～3 个常用校准点进行验证。
（2）湿度测量系统
将被测湿度传感器放入湿度发生器的测试腔，且同时放入露点仪的露点传感器和温度传感器。校准时，先设定湿度发生器的工作温度，待温度稳定后，再设定湿度发生器的湿度校准点，一般按照从低湿到高湿的顺序进行校准。温湿度稳定后，读取露点仪示值及被测湿度测量系统的示值。
（3）压力测量系统
校准所使用的工作介质应为洁净、无腐蚀性的气体。将标准数字压力表与被测压力传感器同时连接到压力发生器上，并尽量放置于相同的高度。通常按照从低压到高压的顺序校准，将压力发生器依次调整至校准点，待标准压力表读数稳定后，读取标准数字压力表和被测压力传感器示值。待所有校准点测试完成后，对压力误差较大的被测压力传感器进行修正，将对应的修正值写入压力指示控制仪和计算机，并至少选取2～3个常用校准点进行验证。
（4）电参数测量系统
当用标准功率源法校准时，先将被测电参数测量仪的电压和电流测量端与能效测量装置断开，然后分别与功率源的电压和电流输出端连接，并开启被测电参数测量仪的自动量程功能。通常按照从低功率到高功率的顺序校准，依次将功率源调整至校准点并待其读数稳定后，分别读取功率源和被测电参数测量仪的电压、电流、功率和频率示值。
当用标准功率表法校准时，将标准功率表、被测功率计、测试负载连接至试验室变频稳压电源输出端，开启被测数字功率计的电压和电流自动量程功能。按照功率渐升顺序，依次平稳地将测试负载调整至校准点并待其足够稳定后，同时读取标准功率表和被测数字功率计的电压、电流、功率和频率示值。
（5）热电偶信号测量系统
用铜导线将温度校验仪输出端与热电偶接线端子连接，关闭温度校验仪的参考端温度自动补偿功能，并设置为热电偶信号输出模式。将温度校验仪调节为实际测试中的热电偶信号类型，并依次输出校准点，待热电偶信号测量系统读数稳定后，读取温度校验仪输出值和热电偶示值。
（6）流量测量系统
现场校准时，将标准流量计与被测流量计串联接入到工作回路中，并充分排空管路中的空气。依次调节工作回路中介质流量至校准点，待流量稳定后同时读取标准流量计和被测流量计示值（10 min 累积值）。
（7）制冷（热）量
现场校准时优先选用标准窗式空调一体机，将标准窗式空调一体机安装在能效测量装置内，用保温隔热板将室内侧和室外侧安装窗口密封，同时用保温隔热板将空调机出风引入室内侧受风室。测量开始前，将标准空调机的运行状态调整至赋值时使用状态，包括制冷（热）强度、风量大小和导风板位置等。将空气取样风耙水平布置于标准空调机室内侧和室外侧进风口附近，取样风耙距离出风口约10 cm～15 cm，且室外侧取样风耙布放位置不得受到标准空调机出风的影响。
启动能效测量装置，并将运行工况设置为标准空调机校准赋值时所使用状态，一般制冷量比对采用GB/T 7725-2004《房间空气调节器》[6]中规定的额定制冷T1 工况，制热量比对采用GB/T 7725 中规定的额定制热高温工况。待测试工况和标准空调机运行稳定后，连续记录35 分钟制冷（热）量测量数据，取其平均值作为制冷量测量结果。测量过程中，应同步记录制冷（热）消耗功率，与制冷（热）量测量结果参照使用。重复以上步骤，完成所有标准空调机制冷（热）量测量，并计算与标准空调机参考值的示值误差。
此次规范的制定，提出了温度、湿度、压力、电参数、流量测量系统以及装置制冷（热）量的整体计量，可以完善能效测量装置量值溯源体系，保证空调器能效测量结果的准确性和一致性，有助于提高空调器生产企业的测试能力和产品质量水平，促进国家节能减排政策的有效实施，对保护消费者合法权益、规范市场公平竞争起到引领和支撑作用。
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