全热交换器性能测试方法及日本JIS标准介绍

1全热交换器性能测试方法及日本JIS标准介绍三菱电机空调影像设备(上海)有限公司戴梅季静芳摘要:本文简单阐述了全热交换器的风量、有效换气量、热交换效率、噪音4个技术性能依据日本JIS标准进行的测试方法，介绍了具体的测试装置,使用到的仪器、计算公式、计算结果等内容。关键词:JIS(日本工业标准),模拟环境室系统,风管系统,孔口节流调节法,皮托管,常用浓度测试方法,衰减测试方法。随着全世界能源越来越稀缺,节能已成为全世界多数人的一种共识,全热交换器作为一种能源回收型通风设备,它能提供新鲜空气的同时可回收排出废气的能源,从而实现节能这一主题，所以越来越受建筑暖通界专家的普遍关注,其技术性能的优劣,直接影响到设计师的选配。由于日本于上世纪60年代末就已开始了对全热交换器较早的研发及设计工作，因此，在此领域内，可以说拥有较为先进的、科学的标准性能测试理念及丰富的实际经验，相应的JIS标准也更体现出合理、完善及规范性，其中明确的列出了相关的性能测试依据、测试方式、使用到的计算公式及结果的偏离范围限制等，下面就此方面内容，简单阐述全热交换器的风量、有效换气量、热交换效率、噪音4个性能的测试及所依据的日本JIS标准，以此尽可能辅助暖通设计师进行全热交换器的相应选配。1、风量测试风量的测试，目的在于检测全热交换器的实际风量测试值与JIS标准规定值的偏离情况。本节详尽的阐述了JIS标准规定的全热交换器风量与静压的测试方法及计算公式，标准中共规定了2种方法，即模拟环境室系统和风管系统，可根据表1来选择不同的测试方法。表1风量测试方法根据风量分类适用测试方法小型全热交换器模拟环境室系统中型全热交换器模拟环境室或风管系统大型全热交换器模拟环境室或风管系统图1~5仅显示了原理，需要使用相应的测试装置来正确测试全热交换器在运行状态或近似状态下的性能。模拟环境室系统是基本的测试系统，中、大型设备测试点或位置受限制时，选风管系统来测定更为合适。1.1.模拟环境室系统模拟环境室系统又可分为孔口节流调节法和吸气口法2种测试方式，详细测试装置可参见图1、图2、图3，其中图1、图2为采用孔口节流调节法进行的送风量及回风量的测试装置图，图3为采用吸气口法进行的回风量的测试装置图。三个图相同的部位见虚线框内所示。同时，图1、图2、图3均须满足下列条件，即被测试的全热交换器与模拟环境室通过连接管连接，其长度确保不影响测试精度。测量静压用的模拟环境室尺寸也如图1、图2、图3所示，应结构坚固，即使风量有轻微的变化也不能引起摆动，不允许有气体的泄漏，同时其横截面要求构造成均匀的圆型或方形的截面。模拟环境室内的整流网用来均匀室内的空气流速，流经整流网的最大气体流速，应在平均流速的1.5倍以内。模拟环境室系统的测试管线内表面应光滑，且足够长，确保不受辅助风扇吹动气流而产生干扰的影响。管线内的整流格栅用以稳定气流情况。采用调节风阀、辅助2风扇整体调控风的流量，在测试最大风量时，辅助风扇用来补偿风流经测试管线而引起的风压损失，风扇速度控制须简单，以免产生冲击现象。静压测试点应垂直开设于模拟室外墙面上，可使用U形管，压差流量计，或其他流量计改装成的压力计来测试静压值，当静压值500KPa时，可使用斜式流量计或微型压力计来测试静压值。使用压差流量计测量孔板（JISB8330，来间接测定模拟环境室系统中管线内风的流量大小。可使用水银温度计，酒精温度计，热电温度计来进行环境温度的测量，可使用JISZ8806中定义的湿度仪，使用Fortin气压仪来测定环境的大气压力。（1）压差流量计的测试使用把全热交换器装配到模拟环境室或风管测试管线，在额定电压、频率下运行，流量调节装置就绪后，将风量调到最大，通过调节辅助风扇和风阀，使室内或测试管线内的静压接近于0，当静压有一定值的显示时，读取对应压差流量计的值。测试环境为非标工况时（标准工况：温度200C,绝对压力101.3kPa,相对湿度为65%），使用式（1）修正模拟环境室或风管测试管线内的静压值：P=(ρ/ρ0)xP0…………………………………………（1）P:—模拟环境室或测试管线内修正后的静压值P0:—测试时的静压值ρ：—测试时的空气密度,（kg/m3）ρ0：—标准工况下的空气密度，（1.20kg/m3）设有孔口的测试管线需足够长且内表面光滑，足以稳定孔口前后的气流，孔口前后压差应控制在1Kpa以内。用吸气口测试时，吸气口与墙体、地板保持一定的距离，防止吸气口直接暴露在外气中。无论是孔口还是吸气口测试，压差流量计值上升到1/100时，需读取对应的值，当流量计液面波动严重时，请试着调节管线上的节流装置以消除波动。需要测试和记录当时外气的温度、湿度、大气压力等数据。3图1、图2、图3，即为模拟环境室系统的3种测试图。其中对图1所示的送风量的测试内容，由于条件及时间都允许，所以作了较完整的实验，下文中将会较为详细的介绍。而图2、图3由于条件的限制就作稍微简单的介绍。首先是采用孔口节流调节法测定的送风量的测试图，如图1所示，风量的大小测定是通过测定设在测试管线上的孔口进出口压差值代入相应的流量计算公式而间接测得的。图1——模拟环境室系统送风量的测试装置（孔口节流调节法）图2——模拟环境室系统回风量的测试（孔口节流调节法）图3——模拟环境室系统回风量测试（吸气口法）Q1=3600εα1f1r/12h…………………………………………（2）Q1:—送风量（m3/h）ε：—空气膨胀修正系数α1：—孔口流量系数f1：—孔口截面积(m2)h1：—孔口前后压差(Pa)γ：—空气测试时比重(kg/m3)经代入常数项，整理简化后：Q=1.469rh/2.1……………………………………………………………………（3）（2）测试过程在中津川大型lossnay实验室，如图1中所示的位置上准备好测定外气状态的温/湿度计、大气压力计，并记录下当时外气的状态，给被测试的全热交换器LGH-50RX4-E通1Φ，220V，50HZ的电源，将送风扇的风速调于极高档，开机运行，初始，孔口处在全开状态，此时，读取压差流量计上显示的孔口进出口压差和斜式流量计上显示的静压值，接着，将孔口调至1/7开度，读取孔口进出口压差和静压值，将孔口调至2/7开度，读取孔口进出口压差和静压值，依此类推，将孔口调至6/7开度，读取孔口进出口压差和静压值，及将孔口调至全开状态，读取孔口进出口压差和静压值，一共纪录8对数据。将孔口进出口压差代入Q=Krh/2.1=1.469rh/2.1公式中，可间接计算出风量值。静压值代入P=(ρ/ρ0)xP0公式中，请参考附表1所示的Q-H特性数据报告书。（SA）连接管室内静压全热交换器测试机组LLGGHH--5500RRXX44--EE温/湿度计依据JISZ8806静压测试点斜式流量计整流格栅辅助风扇补偿压损调节风阀测试管线孔口整流网Dc0.5Dc5D3DDo80ho大气压力计DDc≥3Do孔口进出口压差U形管不允许有气体的泄漏，结构坚固（RA）全热交换器测试机组LGH-50RX4-E温/湿度计室内静压连接管辅助风扇整流网3D0.5Dc0.5Dcho测试管线缓冲板大气压力计6Dl3D辅助风扇连接管0.6DcD静压测试点Dc≥3DoDo1/3DcD整流格栅调节口（RA）全热交换器测试机组LGH-50RX4-E温/湿度计室内静压连接管辅助风扇整流网0.5Dc0.5Dc测试管线缓冲板大气压力计辅助风扇连接管0.6DcD静压测试点Dc≥3DoDo1/3DcDho3DD吸气口4（3）Q-H特性数据报告书测试地点：中津川大型lossnay实验室测试日期：2005-7-27被测试设备：LGH-50RX4-E；测试项目：送风侧（SA）的额定风量及Q-H特性；电源：1Φ，220V，50HZ，极高档风速；气压：964.7Pa(723.6mmHg)；干球温度：DB=26.00C；湿球温度：WB=24.50C；室内系数：K=1.469；空气密度：γ=1.109kg/m3；旋转数#1：送风侧的旋转数旋转数#2：排气侧的旋转数额定风量：500m3/h；额定静压：15.3mmH2O附表1序号电压(V)风量(m3/h)静压(mmH2O)压差(mmH2O)电流(A)电力(W)旋转数#1(min-1)旋转数#2(min-1)1220681.80.0(0.0)55.31.163255.6122911932220668.70.7(0.7)53.21.123246.7123512133220641.12.5(2.2)48.91.081237.3125512574220580.67.5(7.0)40.11.004220.212931294522047913.2(12.2)27.30.903197.8134013406220358.618.7(17.3)15.30.803175.8138213827220305.520.5(19.0)11.10.76166.3139713978220028.4(26.2)-0.10.675147.614381415开放风量220681.80.055.31.163255.612291193额定点469.1-6.2%13.5-1.80.897197.11342额定送风量测试结果：469.1m3/h(参考JISB86289.3章)注：表中风量值已转换成标准工况下的值，静压值也已修正过。（20℃RH65%，绝对压力101.3kPa（大气压力760mmHg））5根据试验数据，绘制的Q-H曲线见图4图4Q-H曲线图500m3/h，15.3mmH2O额定点469.1m3/h，13.5mmH2O实测点6其次是采用孔口节流调节法测定的回风量的测试图，如图2所示，虚线框与图1相同,仅显示了原理。相关的测试过程、计算公式与送风量相同，因未能做详尽测试，这里也便不再详尽的解释，图仅作参考。再次是采用吸气口法测定的回风量的测试图，如图3所示，虚线框内相同于图1、图2。模拟环境室系统采用吸气口测定风的流量时，相应的计算公式有别于孔口节流调节法的送(回)风风量计算公式，详见式（4）Q2=3600αf2rh/22…………………………………………（4）Q2—流量,（m3/h）α—吸气口流量系数f2—测试管线的截面积，(m2)h2—吸气口的负压,，(Pa)γ—空气测试时的密度，(kg/m3)同样，图3仅显示了原理，相关的测试过程及结果，因未能做详尽测试，这里便不再详尽的解释，图仅作参考。1.2.风管系统采用风管系统，可以测定送风量大小，也可以测定回风量大小，即如图5、图6所示的，图5、图中被测试的全热交换器与风管通过连接管连接，其长度确保不影响测试精度。所连接的风管尺寸如图5、图6所示,结构上应无泄漏。测试管线内表面也应光滑，推荐使用横截面与全热交换器进口或出口横截面一样大小的直管线，如果不能满足以上条件，那么管线横截面也应在0.7倍与1.3倍全热交换器进口或出口横截面范围之内。整流格栅用以稳定管线内的气流情况。采用节流装置来整体控制风的流量。静压测试点应垂直开设于风管的外墙面上，可使用U形管，压差流量计，或其他流量计改装成的压力计来测试静压值。用皮托管来测量风管系统中管线内风的流量大小，也可使用精度更高的流量计。使用水银温度计，酒精温度计，热电温度计来进行环境温度的测量，可使用JISZ8806中定义的湿度仪，使用Fortin气压仪来测定环境的大气压力。首先是采用皮托管测定送风量的测试图，如图5所示图5——风管系统送风量的测试（皮托管）其次是采用皮托管测定回风量的测试图，如图6所示图6——风管系统回风量的测试（皮托管）风管系统采用皮托管测定流量时，送（回）风流量计算公式示于式（5）：Q3=3600f3r/32h………………………………………（5）Q3—流量,（m3/h）f3—测试管线的截面积,(m2)h3—测试管线内的动压平均值,(Pa)γ—空气测试时的密度,(kg/m3)因受到时间等因素限制，未能有机会进一步测试，所以相关的测试过程及结果，这里便不再详尽阐述。（SA）连接管全热交换器测试设备