基于EN 1886对空调箱箱体进行测试

□ 王宇顺 □ 殷哲浩

特灵科技亚太工程技术中心 江苏苏州 215400

1 测试背景

空调箱制造企业的产品满足欧洲标准EN 1886,对提升产品设计能力及空调箱产品性能具有一定的积极意义,具体体现在通过对EN 1886的熟悉及测试结果分析,达到对产品设计经验的积累,以及对测试准备过程中出现问题处理能力的提升,从而更好地强化设计理念。测试可以帮助设计者优化产品设计,提高产品性能,降低成本,基于EN 1886开发的新产品更能赢得客户的认可。因此,在空调箱箱体设计阶段,有必要按EN 1886进行测试,验证设计理念,提升设计能力,同时为认证积累一定的测试经验。

笔者基于EN 1886对空调箱箱体机械强度、漏风量、热性能三个方面进行测试,并进行分析,通过测试来验证箱体结构设计是否合理,发现箱体漏风量测试过程中的问题,把握热性能测试方面的关键点,为进一步优化设计提供一定的参考,并为制定相关试验指导文件提供依据。

2 测试对象

测试的空调箱箱体高和宽分别在0.9～1.4 m之间,外表面总面积在10～30 m2之间,由两个运输功能段箱体箱体A 、箱体B对拼,每一个运输功能段至少有一个检修门,带铰链合页、标准开关手柄,不带窗户,并且每一个运输功能段至少包括一个固定面板。

3 机械强度测试

空调箱箱体机械强度测试主要测试箱体的变形量及最大静压条件下箱体是否发生永久变形。测试空调箱箱体的变形量时,测试点应设置在箱体变形最大或者最恶劣的点位。通过对空调箱箱体在静压1 000 Pa条件下进行有限元模拟分析,得到变形量最大的区域及数值。空调箱箱体有限元分析结果如图1所示。根据分析结果,在测试时百分表在箱体四周及顶部布置,分别如图2、图3所示。

▲图1 空调箱箱体有限元分析结果

▲图2 百分表在空调箱箱体四周布置▲图3 百分表在空调箱箱体顶部布置

经过机械强度测试,验证空调箱箱体面板的变形量符合设计要求,也验证面板内加强筋的有效性。在最大静压下,空调箱箱体满足标准要求,未发现永久变形的面板。

4 漏风量测试

标准规定,空调箱箱体漏风量测试应在正压700 Pa和负压-400 Pa下进行。将机组内静压调整至规定值的5%范围内,当喷嘴前后压差大于80 Pa时,记录漏风量和测试压力。

在以上测试条件下,铰链门的类型会影响空调箱箱体在正负压下的漏风性能。由于测试前已预见这一问题,因此实施了应对措施。通过这一测试,确认在制定测试指导文件时,需考虑应对措施的标准化,从而保证测试精度。

5 热性能测试

热性能测试需要的器材包括鼓风机、电加热器、温度探头、热成像仪表等,其中,鼓风机数量、温度探头布置是测试的关键。在空调箱箱体内布置鼓风机,目的是使热空气在箱体内流动,并最终在箱体内均匀分布。空调箱箱体内容积大于6 m3,外部长度大于4 m,鼓风机数量为八台,鼓风机布置如图4所示。

▲图4 鼓风机布置

测试在长度方向等分为三个测量段。温度探头悬空布置于箱体内外,其中,箱体内布置16个温度探头ti1 ～ ti16,每一个顶角、底角及每一等分面边角处各一个,相距每一侧面为100 mm;箱体外布置6个温度探头ta1 ～ ta6,与箱体六个面中心之间的垂直距离为250 mm。箱体距离地面300 ～400 mm,温度探头布置如图5所示。

温度探头布置关系到测试数据的准确性,是保证采集热性能数据可靠的前提。在采集热性能数据前,还必须满足如下条件,达到稳态:① 箱体内外平均温度差达到20 K;② 箱体内各测点温度差不超过0.5 K,箱体外各测点温度差不超过0.5 K;③ 箱体内等分区域的平均温度差不超过0.5 K。

在30 min内,所有内部测点、外部测点温度各取两组数据作为计算热传递系数的输入数据。

6 冷桥因子计算

借助热成像仪找到空调箱箱体外表面温度最高的区域,布置温度测点读取相关数据。箱体外热成像如图6所示。

▲图6 空调箱箱体外热成像

根据测试数据计算冷桥因子kb,为:

kb=Δtmin/ Δtair

(1)

Δtmin=ti-tsmax

(2)

Δtair=ti-ta

(3)

式中:Δtmin为最小温差;Δtair为箱体内外温差;ti为箱体内部平均空气温度;ta为箱体外部平均空气温度;tsmax为箱体表面温度。

冷桥因子计算可以与热传递系数测试同时进行,即在读取热传递相关数据时,同时读取外表面最高温度点数据。

7 结束语

在空调箱箱体设计阶段,基于欧洲标准EN 1886对箱体进行机械强度测试,应用有限元分析进一步验证面板设计及面板内部加强筋布置的合理性。

风机数量及布置、温度探头布置是热性能测试的关键,关系到测试数据的准确性及采集数据的可靠性,严格把握稳态条件是热性能测试成功与否的主要影响因素。

通过对箱体漏风量、热传递系数、冷桥因子的测试计算,验证在当前设计理念下箱体密封性能及热性能的优劣。所有测试结果都能反映出一定的设计问题,针对不同问题进行设计改进,这是测试的意义所在。