第21 卷 第2 期
2 0 2 1 年 2 月
REFRIGERATION AND AIR-CONDITIONING
43-46
f 试验研究与分析 f
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风冷式冷水机组AHRI 测试表格数据
系统设计
*
*安徽省重点研究和开发计划项目“制冷（热泵）机组用节能型全工况测试评价系统的研发”（20190411020019） 收稿日期：2020-03-12，修回日期：2020-04-20
作者简介：陈熙，硕士 ，主要研究方向为工业测控软件开发.
陈熙马小津王雷张成李晨安
（合肥通用机械研究院有限公司）
摘 要 介绍一种风冷式冷水机组AHRI 测试系统的设计过程，分别从环境系统、测控系统、测试软件3个 方面阐述测试系统的设计方法及针对AHRI 标准做出的相应处理.经测试验证，该风冷式冷水机组AHRI
测试系统测量精度高、工况稳定速度快、运行稳定可靠，符合AHRI 认证标准.
关键词 风冷式冷水机组；试验装置；AHRI 认证
Design of test system for air-cooled chiller bad on AHRI standard
Chen Xi Ma Xiaojin Wang Lei Zhang Cheng Li Chen'an
(Hefei General Machinery Rearch Institute Co., Ltd.)
ABSTRACT The design process of one test system for air-cooled chiller bad on AHRI stand
ard is introduced. The design method of the test system and corresponding treatment according to
AHRI standard are exponded from three aspects of environment system , measurement & control
system and test software. Through the test verification , it shows that the test system for air
cooled chiller has high measurement accuracy , fast stability of working condition,nd stable and reliable operation, which meets the AHRI certification standard.
KEY WORDS air-cooled chiller ；test device ；AHRI certification 美国空调供热制冷工业协会（Air-Conditioning ,
Heating & Refrigeration Institute ，以下简称“AHRI"）
对空调产品的性能认证在国际上享有很高的认可 度：1：.为了便于风冷式冷水机组产品得到国外认 可，国内生产厂商对AHRI 认证有着较大需求.
风冷式冷水机组AHRI 测试系统是针对风冷式冷 水机组的AHRI 认证所设计的，该测试系统除满
足国家标准GB/T 18430.1—2007《蒸气压缩循环 冷水（热泵）机组第1部分：工业或商业用及类似 用途的冷水（热泵）机组》2：（以下简称“国家标
准"）的要求，也满足 AHRI Standard 550/590（--
P ）-2018 Performance rating of water-chilling and heat pump water-heating packages using the
vaprr compression cycle ：（以下简称 “AHRI 标
准"）的要求.测试时，可以对风冷式冷水机组按
ps翻转照国家标准或AHRI 标准进行测试.
1 AHRI 测试系统组成与测试要求
1.1测试系统组成
测试系统试验装置由环境室空气侧系统、冷 冻水系统、控制系统、报警系统、数据米集系统组 成（见图1）.其中，环境室空气侧系统和冷冻水系
统属于环境系统.
空气侧系统由空气处理风机、压缩冷凝机组、
图1
测试系统原理图
第21卷
・44・冷却塔、空气电加热管、加湿箱等组成，提供符合 标准工况要求的温度、湿度场。冷冻水系统由冷 冻水泵、冷冻水管路、三通阀、恒温水箱等组成，外 接被试机组。通过调节水泵转速和三通阀开度控 制冷冻水进水温度和水流量，测量冷冻水进出水 温度、压降、流量用于计算水侧换热量⑷。
1.2空气侧测试要求
AHRI 测试相对于国家标准，对于空气侧工况
控制提出了更高的要求。笔者在被测机组左右两 侧各布置了3台空气取样器。国家标准要求在每 个空气取样器上设置进风干球铂电阻、进风湿球 铂电阻各1个,AHRI 标准相对国家标准各增加1
个校核铂电阻。AHRI 标准未对进风干球/湿球铂
电阻与进风干球/湿球校核铂电阻之间的测量偏 差进行规范。测试时，对于同一测点的铂电阻与
其校核铂电阻之间的测量偏差宜控制在±0.2 C
范围内。
当被试机组制冷量＜703 kW 时，进风干球温度 必须控制在其取样器平均干球温度的±1.11 C 范围 内；当被试机组制冷量〉703 kW 时，进风干球温度
必须控制在其取样器平均干球温度的土 1.67 C 范围 内，进风湿球温度必须控制在其取样器平均湿球温 度的±0.56 C 范围内囚。空气取样装置是利用取样
器中的风机吸入空气，空气先进入取样靶，经过取样
软管，最终进入取样器，进行空气温度、湿度的测量。 根据AHRI 标准，为了测量取样靶周围的温度场，在
每个取样靶上均布16个热电偶，组成一个热电偶 堆，热电偶堆的平均温度值必须控制在对应取样器 干球温度值的±0.83 C 范围内。
1・3水侧测试要求
相对于国家标准,AHRI 标准要求在水侧增加
2个铂电阻对冷冻水进/出水铂电阻进行校核。同
时，相对于国家标准，AHRI 标准要求增加1台流 量计用于校核冷冻水流量，要求温度偏差在
±0.11 C 以内，流量偏差在2%以内。
制冷量由冷冻水进出水的平均温度、密度、平 均流量以及水的比热容确定，其试验方法与GB/T
10870—2014《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组性能
试验方法》血中液体载冷剂法相似，计算公式如下：excel函数公式
Q c 二 cpV （t 2 — ） + tq/p
（1）
excel锁定单元格式中：Q c 为机组的制冷量（kW ）；!和t 分别为冷
冻水进、出水温度（C ）;t q 为环境传入蒸发器水
侧的热量修正值（一般均对蒸发器进行保温隔热
处理，可以忽略）；c 为冷冻水的平均比热容（kJ/
（kg • C ））；为水的密度（kg/m 3） ；V 为冷冻水的
体积流量（m 3/s ）。2测控系统
风冷式冷水机组AHRI 测试系统中的测控系
统由测量系统和控制系统组成，如图2所示。
1） 测量系统包括数据采集器、功率计以及各
类传感器（包括铂电阻、热电偶、压力传感器、压差
传感器、流量计等）。传感器将采集到的温度、压 力、压差、水流量等转化为电信号，数据采集器将 电信号转化为数字信号，通过以太网接入交换机。
同时，功率计测量风冷式冷水机组的电流、电压、
功率等,AHRI 测试增加1台功率计进行电参数校
核,2台功率计所测得的数据偏差要控制在土 2% 以内，台功率计通过以太网接入交换机。
2） 控制系统由PLC （可编程逻辑控制器）、触问卷调查设计
图2
测控系统原理图
第2期陈熙等：风冷式冷水机组AHRI测试系统设计-45-
摸屏、调节器、变频器、调功器等组成。
PLC通过RS232串口连接触摸屏，PLC接收到干接点报警，在触摸屏上显示。触摸屏上设有水泵、阀门、空气处理风机、空气电加热管、加湿箱、压缩冷凝机组、被试机组供电等相关设备按键，通过PLC控制相关设备对应的接触器和继电器，控制设备启停。当出现报警提示时，自动关闭相关报警设备，报警蜂鸣器提示报警信息。
调节器具有PID控制功能，在调节器上设置干球温度、湿球温度、冷冻水流量、冷冻水三通阀后温度等试验工况目标值。调节器输出0〜100%对应的4〜20mA信号，通过阀门执行器控制各阀门的开度，通过变频器控制冷冻水泵的转速，通过调功器控制加湿箱和空气电加热管的输出功率。调节器数据以RS485通信接入串口服务器，通过以太网接入交换机。
计算机通过交换机与上述设备进行通信，读取采集器、功率计数据，对调节器、PLC的寄存器进行读写操作。计算机软件对采集到的数据进行显示，生成测试曲线，计算AHRI标准所要求的项目，根据设
定的工况上、下限判断工况是否稳定，在工况稳定的情况下生成测试报告。
3测试软件
测试软件是自动测试的核心环节，采用C++ Builder6.0企业版结合Access数据库引擎开发的测试软件，不仅要实现数据的实时采集，还要根据设定的条件判断测试系统是否稳定，同时对试验数据进行处理、存档、打印和实时曲线绘制。测试软件采用数据采集端与测试操作端分离的服务器、客户端模式，采用多台计算机同时通过网络对测试过程进行监控。
乌贼英语风冷式冷水机组AHRI测试系统同时符合国家标准和AHRI标准，因此测试软件要在原有的国家标准测试软件基础上增加符合AHRI标准要求的项目。
3.1测试计量标准单位处理
由于采集到的数据都是采用国家法定计量单位，需要将其转换为AHRI标准英制单位。例如，进风干球温度为6C，则AHRI标准英制数值为42.8屮。为此，笔者在测试软件中也实现了函数统一转化功能。
3.2工况控制处理
AHRI标准对工况的要求与国家标准存在差异，即国家标准的工况是由目标值和允许偏差值组成的,AH
RI标准的工况是由上限和下限组成，有的项目只有上限没有下限。为此，测试软件按照AHRI标准要求增加了设定上限和设定下限判定，解决了以上单一限制的问题。例如制冷工况时，对性能系数EER作了下限要求，而对kW/ (产生单位冷吨需要消耗的电量，单位为kW/ tog)作了上限要求。
另外,AHRI标准对工况的判定增加了一系列判稳标准，需要添加到工况判定条件中。具体要求如表1所示。
表1AHRI标准相关工况判定要求
项目工况判定要求
进风干球温度
被试机组功率＜703kW时，数值在目
标值的±1.11C范围内；被试机组功
率〉703kW时，数值在目标值的
±1.67C范围内
进风湿球温度目标值的土0.56C范围内
热电偶堆平均温度
对应取样器干球温度的土0.83C范
围内
冷冻水出水温度目标值的土0.11C范围内
冷冻水流量目标值的±2%范围内
电压不平衡度±2%范围内
被试机组电压目标值的±10%范围内
3.3新增测点与计算项目
在软件测试中，AHRI标准对进风干球温度、进风湿球温度、冷冻水进/出水温度、冷冻水流量、被试机组功率增加了一套校核项目，还增加了热电偶堆平均温度的测点要求。
另外，AHRI标准相对国家标准增加了电压不平衡度的计算要求。计算方法如式(2)-(4)所示：U…g=(U,b,+U bc+UQ/3(2)△U=max{U b＞-U vg,U bc^U v,U ac-U vg}
快的成语有哪些(3) V i,a i=△U/U avg(4)式中：U,”g为被试机组线电压的平均值(V);U i.b，为被试机组a相和b相之间的线电压(V)；U b”为被试机组b相和c相之间的线电压(V)；U,”为被试机组a相和c相之间的线电压(V);A U为3组线电压与其平均值最大偏差的绝对值(V)；V|”i为电压不平衡度，AHRI标准要求其＜2%.
AHRI标准口对于机组的效率采用kW/
笔者根据该标准推导出其计算方法如下：
kW/ton R=(P+P')/(2X Q”X0.2844141)(5)式中：P为被试机组功率(kW);P‘为被试机组校核功率(kW)；Q”为水侧换热量(kW)；系数0.2844141是用于将水侧换热量Q w的单位由kW转化为t.on R .
第21卷・46・
3.4软件报表
AHRI标准在测试报表方面增加了30组数据报表的生成要求.报表包含数据取样时间、取样值、30组数据平均值、标准差.测试软件包含报告生成工具，能够在报告保存之后，通过读取报告数据库，完成中英文、公英制的报表格式转换.
4试验验证
本次试验的风冷式冷水机组的额定输入功率为170kW。通过触摸屏启动空气取样器、空气处理机组、压缩冷凝机组、冷冻水泵、被试机组等设备，通过调节器设置工况的目标值.设定工况如表2所示.
等待机组达到工况稳定条件，有效测试时间持续15min，输出测试报告.测试结果如表3所示.
表2测试工况设置
工况项目目标值
进风干球温度/°c35
进风湿球温度/°c19
冷冻水流量/(m3/h)84.89
冷冻水进水温度/°c 6.45
被试机组电压/V380
表3风冷式冷水机组测试结果
测试项目平均值标准差进风干球温度/°C34.940.058
进风湿球温度/°C19.250.021
冷冻水进水温度/C11990.005
冷冻水出水温度/°C 6.510.007
冷冻水流量/(m3/h)84.840.023
冷冻水压差/kPa240.039
线电压U a b/V381230.595
线电压U b c/V383.580.587
线电压U ac/V384.820.571
输入功率/kW167.2820.1018
制冷量/kW542.890.5297
电压不平衡度/%0.520.0084
性能参数kW/on R/(kW/tonR) 1.0830.0013
测试结果表明，本测试系统可以达到AHRI 标准所规定的测试工况，并满足AHRI标准测试项目要求.
5结束语脱口秀段子
笔者介绍了一种同时符合国家标准和AHRI 标准的风冷式冷水机组AHRI测试系统的设计过程.首先对AHRI标准的空气侧和水侧工况的测试要求进行了阐述，并比较了国家标准与AHRI标准在测试软件上的异同.最后通过试验验证，测试系统具有达到工况速度快、运行稳定可靠等优点.
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