科學(xué)測量換氣扇及空氣性能

1、科學(xué)測量換氣扇的空氣性能換氣扇的空氣性能包括風(fēng)量、風(fēng)壓等參數(shù)，是衡量換氣扇性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。目前國內(nèi)換氣扇的性能標(biāo)準(zhǔn)為GB/T14806-2003交流換氣扇和調(diào)速器，GB/T14806-2003中關(guān)于空氣性能的試驗方法等效采用國際電工委員會IEC665第1版（1980）家用和類似用途交流換氣扇和調(diào)速器的內(nèi)容，其附錄包含了隔墻型（A型）換氣扇、自由進(jìn)氣型（B型）換氣扇、自由出氣型（C型）換氣扇的空氣性能試驗方法。IEC665-1980公布至今已有差不多30年了，其主要的理論來源于IEC國際電工委員會六十年代以前對流體測量的研究成果（見IEC665前言），基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)則大多為三、四十年代的結(jié)果。

2、進(jìn)入八十年代后，IEC（國際電工委員會）和ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）的合作日益加強(qiáng)，根據(jù)這兩大國際組織相互之間的協(xié)議（八十年代中期建立的JTCI），IEC專注于電氣電子方面的研究，而氣體流量方面的研究工作則主要由ISO負(fù)責(zé)進(jìn)行，如果研究內(nèi)容有重疊的地方則根據(jù)協(xié)議引用對方的研究成果，類似產(chǎn)品比如吸油煙機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)IEC61591-2005吸油煙機(jī)性能試驗方法中明確要求吸油煙機(jī)的空氣性能應(yīng)該按照ISO的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。ISO在氣體流量方面的主要標(biāo)準(zhǔn)包括ISO5167和ISO5801,它們是目前世界上通風(fēng)類產(chǎn)品空氣性能試驗的國際標(biāo)準(zhǔn)，已被包括美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)采納并轉(zhuǎn)化，其科學(xué)性和先進(jìn)性勿庸置疑，

3、ISO/TC117的分技術(shù)委員會SC1是負(fù)責(zé)制定氣體流量測量方法的權(quán)威機(jī)構(gòu)。ISO5167和ISO5801兩個標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)已被分別轉(zhuǎn)化為GB/T2624流量測量節(jié)流裝置用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體流量和GB/T1236工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗，現(xiàn)在國內(nèi)的風(fēng)機(jī)類產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)在按照這兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行空氣性能試驗，而換氣扇作為換氣通風(fēng)類產(chǎn)品，其空氣性能試驗方法也應(yīng)符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求。從目前的測試樣機(jī)結(jié)果對比上面分析，GB/T14806-2003和ISO兩套裝置對同一樣機(jī)的測量結(jié)果有差異，如果采用ISO標(biāo)準(zhǔn)試驗裝置的結(jié)果來衡量目前國內(nèi)換氣扇的性能指標(biāo)，則換氣扇空氣性能試驗結(jié)果將發(fā)生變

4、化。下面我們就對GB/T14806-2003和ISO標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)量測量方面的試驗裝置和理論計算公式兩方面進(jìn)行一下比較分析。在試驗裝置方面，GB/T14806-2003中換氣扇的空氣性能試驗裝置被分為兩類：附錄A外排式換氣扇空氣性能試驗方法和附錄B循環(huán)式換氣扇空氣性能試驗方法，其特點都是采用孔板流量計的方法。而ISO標(biāo)準(zhǔn)中有四種空氣性能試驗裝置：A型自由進(jìn)口，自由出口；B型自由進(jìn)口，管道出口；C型：管道進(jìn)口，自由出口；D型管道進(jìn)口，管道出口適用于，其中A型裝置適用于循環(huán)式換氣扇，B型裝置適用于外排式換氣扇，C型和D型則適用于分體式換氣扇，這些裝置可以根據(jù)節(jié)流件（孔板、噴嘴、文丘里管）的類型采用多種型

5、式。由此可見ISO標(biāo)準(zhǔn)裝置比GB/T14806-2003的使用范圍更廣、可以應(yīng)用于目前市場上所有類型換氣扇的空氣性能試驗。我們以最常見的外排式換氣扇為例進(jìn)行比較：GBm4806-2003中附錄A外排式換氣扇空氣性能試驗裝置如下圖所示：ISO標(biāo)準(zhǔn)的B型裝置中采用出口孔板的試驗裝置如下圖所示:ISO標(biāo)準(zhǔn)的B型裝置中采用多噴嘴風(fēng)室的試驗裝置如下圖所示:在試驗裝置方面的主要差異如下：一、GB/T14806-2003的裝置中沒有整流柵和靜壓壁測孔，AA處的十字整流器不符合ISO標(biāo)準(zhǔn)流動整流器的型式。帶有整 流器的 整流柵靜壓壁測 孔ISO標(biāo)準(zhǔn)流動整流器一徑向葉片式GB/T14806-2003試驗裝置只有

6、一個靜壓測量點，測量結(jié)果為計示靜壓，同時也是計算風(fēng)量用的差壓，按照最大風(fēng)量的定義我們可知如果靜壓為零，差壓此時也為零，這就無法得到換氣扇的最大風(fēng)量，所以使用GB/T14806-2003試驗裝置是無法測出外排式換氣扇的最大風(fēng)量，只能用插值法進(jìn)行推算，結(jié)果是不準(zhǔn)確的。ISO標(biāo)準(zhǔn)裝置中靜壓和差壓是分別測量的，多噴嘴風(fēng)室的試驗裝置通過可變排氣系統(tǒng)（輔助風(fēng)機(jī)）調(diào)節(jié)靜壓，可以測量風(fēng)量從零到最大值的全范圍性能曲線。另外管道靜壓是由于空氣分子運(yùn)動而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力，GB/T14806-2003裝置的管道內(nèi)沒有ISO標(biāo)準(zhǔn)流動整流器，空氣分子的運(yùn)動將由于渦流的不規(guī)則運(yùn)動而使靜壓測量值發(fā)生偏差。二、GB/T1

7、4806-2003的裝置中管壁靜壓取壓孔的尺寸也不符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求GB/T14806-2003靜壓取壓孔ISO標(biāo)準(zhǔn)靜壓取壓孔管壁靜壓取壓孔的尺寸差異將直接影響靜壓測量值的準(zhǔn)確性。GB/T14806-2003管壁靜壓取壓孔管為圓柱型結(jié)構(gòu)，直徑為3a；而ISO標(biāo)準(zhǔn)管壁靜壓取壓孔直徑由a過渡到2a,使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。三、GB/T14806-2003裝置用孔板的孔徑比不符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求。孔板系數(shù)是計算風(fēng)量和全壓的重要參數(shù)，而孔板系數(shù)是由孔徑比B查表得來得，目前GB/T14806-2003附錄A中表A1中的的孔徑比B為0.10.6,而ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在任何情況下孔徑比應(yīng)為0.20B0.75，這意

8、味著孔徑比B在0.10.2之間的孔板在ISO標(biāo)準(zhǔn)中將不能提供合理的測試結(jié)果。如下圖，目前GB/T14806-2003裝置用孔板中No.1-No.8號孔板的孔徑比在0.10.2之間，只有No.9-No.17號孔板符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求，只有十個點線曲線是很難為分析換氣扇的空氣性能提供足夠的信息。序號孑L徑(m)孔徑比(d/D6)孔板系數(shù)(a)計算系數(shù)(A)0000010.03600.07790.6010.00086535320.04100.08870.6010.00112242230.04600.09960.6010.00141287640.05200.1130.6020.00180849450.

9、06000.1300.6020.00240775960.06800.1470.6030.00309777070.07700.1670.6030.00397203280.08700.1880.6050.00508754190.09900.2140.6060.006598680100.11300.2450.6080.086253060110.12800.2770.6100.011103600120.14500.3140.6140.014342287130.16500.3570.6190.016852275140.18800.4070.6240.022054656150.21300.4610.632

10、0.031855934160.24200.5240.6460.042031734170.27500.5950.6680.056124942在理論計算公式方面，我們以風(fēng)量公式為例進(jìn)行比較:GB/T14806-2003中的風(fēng)量計算公式為：qv式中：qv工況下的風(fēng)量，m3/s；a孔板系數(shù)；d 孔板開孔直徑，m;Ps6 減壓筒計示靜壓，Pa;a 試驗條件下的空氣密度，kg/m3,ISO標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)量計算公式為:式中：qv工況下的風(fēng)量，m3/s;C孔板流出系數(shù)；d 孔板開孔直徑， m;P 差壓，Pa;試驗條件下的空氣密度，kg/m3,-可膨脹性系數(shù)孔徑比對比上面兩個公式，我們可以發(fā)現(xiàn)如果 P,和d均相同的

11、情況下，主要的C差異在于GB/T14806-2003用孔板系數(shù)a來計算；而ISO標(biāo)準(zhǔn)用來計算，14其中孔板流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)是與、P、P有關(guān)的變量?？装逑禂?shù)a來源于較早期的試驗結(jié)果，是一種基于大量試驗的統(tǒng)計性數(shù)據(jù)，沒有理論計算公式。隨著八十年代后國際上進(jìn)行的大規(guī)?？装辶髁坑嬙囼灥倪M(jìn)行，ISO開始研究孔板流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)對試驗結(jié)果的影響，并使用新的公式來計算孔板流量，因此GB/T14806-2003中使用的空氣性能計算公式已不能滿足流量計算的需要，必須進(jìn)行修正。綜上所述，我們對于GB/T14806-2003標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)對于流量測量的差異進(jìn)行一下總結(jié)分析：主要差異點GB/T148

12、06-2003標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)適用范圍A、B、C三種類型換氣扇，（分為三套不同的設(shè)備），不能測量管道式換氣扇（D型）的性能A、B、C、D四種類型換氣扇，（用噴嘴作節(jié)流件時可以使用同一套設(shè)備）風(fēng)量無法測出B式換氣扇的最大風(fēng)量，對制定點的結(jié)果需要用插值法進(jìn)行推算，結(jié)果不準(zhǔn)確可以測量風(fēng)量從零到最大值的全范圍性能曲線，并能準(zhǔn)確測量任一指定風(fēng)量點/靜壓點的數(shù)據(jù)靜壓測量沒有標(biāo)準(zhǔn)流動整流器，靜壓取壓孔型式不規(guī)范，結(jié)果誤差較大，穩(wěn)定性不好帶有標(biāo)準(zhǔn)流動整流器和靜壓取壓孔，結(jié)果準(zhǔn)確孔板的孔徑比部分孔板的孔徑比不規(guī)范，有效測量點較少，對于全性能曲線的描述不完整可以根據(jù)的范圍自由選擇孔板，可以得到豐富的測量數(shù)據(jù)，如果使用噴嘴作為節(jié)流件則更加方便可行，無需更換孔板風(fēng)量計算公式用孔板系數(shù)a來計算，a為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，存在計算誤差系數(shù)用來計算，小4更加符合實際工況數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性更換孔板過程中人為因素對結(jié)果的影W5大，差壓點數(shù)據(jù)易受外來氣流的影響，板孔長期使用邊緣磨損，造成結(jié)果誤差增大數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好，結(jié)果基本不收外界的影響從分析結(jié)果上看，GB/T14806