室内加热器加热效果评价方法分析与建议

张龙，姚冠杰，吴畏

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

1 引言

室内加热器是一种季节性使用频率高的常用家电，该类产品将电能转化为热能，通过自然对流、强制对流或辐射方式散热，提高室内温度，达到取暖的目的。作为室内取暖产品，消费者体验感决定其产品的优劣，目前使用广泛的QB/T 4096《家用和类似用途室内加热器的性能》系列行标,在加热效果等方面有具体要求，其对空间加热能力进行了评价，但该标准为2010年发布，其内容主要依据当时的行业情况，随着我国室内加热器的技术提升，从相关分析和测试看，该标准的相关方法要求已出现滞后性。

因此，我们可以分析与探讨室内加热器加热效果测试方法，并根据市场主流产品性能特点，提出修订完善行业标准的建议，使其适应行业的发展需求。

2 加热效果测试原理介绍

加热效果主要通过室内加热器的周围表面温升来评价，但由于加热器的工作方式不同，使用场景也有所差异，标准对其加热效果考评的方式也不同。以下主要对风扇式加热器、对流式加热器对其加热效果的实验原理进行分析。

标准中要求在规定的气候实验室内测试，气候实验室又分冷冻室和实验室,见图1,实验室内中间位置悬挂一薄壁黑球，黑球代表空间温度，冷冻室为模拟室外环境温度保持恒定。在实验室内，将室内加热器摆放在规定的位置，开启室内加热器对空间进行加热，如图2，要求加热器与黑球之间的投影距离为1.5m，且要求加热器安装在与外墙临近的墙边或安装墙上测试。测试要求实验室初始温度为（23±2）℃，相对湿度为40%～50%，冷冻室保持温度控制在（23±2）℃。

图1 气候实验室图例

图2 周围表面的温升测试示意图

通过薄壁黑球温度表征室内加热器在空间所释放的热能与实验室散热的平衡状态，以黑球温度和时间的关系拟合一条温升曲线，在15min内，温升相差不超过2K，则可认为已达到稳态。周围表面温升为黑球稳态温度和初始温度之差。通过温升曲线，能够进一步得到室内温度上升到稳态的时间，行标规定升温时间为黑球获得90%温升所需时间，见图3。以实际的一款对流式室内加热器为例，其周围表面温升7K，90%温升所需时间为30min，情况可见表1及图4。

图3 升温曲线示意图

图4 测试升温曲线示意图

表1 测试实测温度

3 加热效果评价方法分析

行标QB/T 4096-2010对加热效果试验的要求并不复杂，从试验要求来看：

1）实验室（23±2）℃初始试验温度和冷冻室（23±2）℃恒定温度，不符合室内加热器的正常使用环境。

根据统计，我国家用室内加热器产品销售最多的地区为华东、华北及华中三个地区，其销售量占室内加热器行业销售量70%左右，但以2009-2018年的天气数据统计，此三个地区近十年的冬季平均温度基本在10℃左右及以下，具体可见表2。

表2 华东、华北、华中部分省市地区冬季平均温度

冷冻室为模拟室外较低的环境温度，应该要求更低。

2）试验操作要求上，行标QB/T 4096-2010有一些矛盾。

QB/T 4096-2010附录B规定在气候实验室进行测试，要求加热器置于实验室窗子中央之下靠墙处，但6.5.1又规定，按照使用说明书的要求将加热器放置在与外墙邻近的墙边或安装在此墙上，两处对样机放置位置要求上有明显差异。两种方式对测试结果有一定的影响，根据用户调研，一般便携式室内加热器正常使用时，并不放置在靠墙位置，标准要求的靠墙放置不符合用户的使用习惯，并且从仿真分析及实际测试情况看，靠墙放置会导致热量向外墙散发，导致室内加热效果减弱，影响测试的准确性，如图5所示。

图5 a） 室内加热器靠墙放置测试温度云图

图5 b） 室内加热器非靠墙放置测试温度云图

除了环境及操作上的影响，测试方法自身也会对测试结果造成影响，试验以一个黑球测量的温度变化曲线来代表整个实验室的温度变化，有较大的局限性，标准规定“试验期间应尽量避免让热风直接吹到薄壁黑球上。对于使用中因结构不能调节出风方向的，则不加限制。”在实际测试中发现，对于部分产品设计出风方向正好迎合黑球，营造测试数据理想，但实际使用效果不佳的体验。

如下测试为案例，在相同功率下，型号1加热器风口比型号2加热器更偏向黑球部分，其测试温升更高。

images/BZ_64_575_2108_1261_2571.pngimages/BZ_64_1414_2100_2117_2578.png

另外，目前市场存在台式、落地式、壁挂式等多种风扇式加热器，以落地式加热器为例，其高度从400mm到1m以上均有，用单一高度上的单点温升评价并不全面。

3）单一黑球不能评价室内温度的均匀性，如图6，在同一时间，空间0.1m高度平面、0.6m高度平面、1.1m高度平面和1.6m高度的平面温度示意云图呈现不同的情况，颜色越深，代表温度越高。

图6a） 0.1m、0.6m高平面测试温度云图

图6b） 1.1m、1.6m高平面测试温度云图

从图6可以看出，在同一时间内，受热空气向上流动的影响，空间加热温度场的分布不均匀，上部的温度明显比下部高，且受加热摆放位置的影响，越远离加热器，温度越低。

4 加热效果评价方法修订建议

由于以上因素导致的加热器产品无法准确反映出产品的性能水平，针对加热效果评价方法的改进，是值得分析和探讨的。

1）模拟室内加热器的使用环境，调整试验的测试工况，尽量减小因环境带来不相匹配的参数设置；

2）尽可能模拟居家环境下人在使用加热器时的温度监测高度，图7为舒适性测试用暖体假人的坐姿状态，参考该姿态人体对温度敏感部位的高度对黑球的位置进行调整。

图7 舒适性暖体假人示意图

3）增加温度检测数量，提高空间温度分布的数据量，不但能规避加热器结构形状带来的影响，更能反映出加热器对空间加热效果的均匀性，可参考图8。

图8 室内加热器加热效果评价测试建议图

以上建议是通过理论分析及同行交流而提出的，供大家讨论交流，希望可以帮助行业人员，对国家行业标准体系进行完善。