科學(xué)測(cè)量換氣扇及空氣性能

1、科學(xué)測(cè)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(yàn)方法等效采用國際電工委員會(huì)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(yàn)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(huì)六十年代以前對(duì)流體測(cè)量的研究成果（見IEC665前言），基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)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(huì))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?jī)?nèi)容有重疊的地方則根據(jù)協(xié)議引用對(duì)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(yàn)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(cè)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(yàn)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(huì)SC1是負(fù)責(zé)制定氣體流量測(cè)量方法的權(quán)威機(jī)構(gòu)。ISO5167和ISO5801兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)已被分別轉(zhuǎn)化為GB/T 2624流量測(cè)量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管的流體流量和GB/T 1236工業(yè)通風(fēng)機(jī) 用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗(yàn)，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行空氣性能試驗(yàn)，而換氣扇作為換氣通風(fēng)類產(chǎn)品，其空氣性能試驗(yàn)方法也應(yīng)符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求。從目前的測(cè)試樣機(jī)結(jié)果對(duì)比上面分析，GB/T14806-2003和ISO兩套裝置對(duì)同一樣機(jī)的測(cè)量結(jié)果有差異，如果采用ISO標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果

4、將發(fā)生變化。下面我們就對(duì)GB/T14806-2003和ISO標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)量測(cè)量方面的試驗(yàn)裝置和理論計(jì)算公式兩方面進(jìn)行一下比較分析。在試驗(yàn)裝置方面，GB/T14806-2003中換氣扇的空氣性能試驗(yàn)裝置被分為兩類：附錄A 外排式換氣扇空氣性能試驗(yàn)方法和附錄B 循環(huán)式換氣扇空氣性能試驗(yàn)方法，其特點(diǎn)都是采用孔板流量計(jì)的方法。而ISO標(biāo)準(zhǔn)中有四種空氣性能試驗(yàn)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

5、）的類型采用多種型式。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(chǎng)上所有類型換氣扇的空氣性能試驗(yàn)。我們以最常見的外排式換氣扇為例進(jìn)行比較：GB/T14806-2003中附錄A 外排式換氣扇空氣性能試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)裝置如下圖所示：在試驗(yàn)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(cè)孔，AA處的十字整流器不符合ISO標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)整流器的型式。帶有整流器的整流柵靜壓壁測(cè)孔ISO標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)整流器徑向葉片式GB/T14806-20

6、03試驗(yàn)裝置只有一個(gè)靜壓測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果為計(jì)示靜壓，同時(shí)也是計(jì)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(shí)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(yàn)裝置是無法測(cè)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(cè)量的，多噴嘴風(fēng)室的試驗(yàn)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(cè)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(dòng)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(dòng)整流器，空氣分子的運(yùn)動(dòng)將由于渦流的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而使靜壓測(cè)量值發(fā)生偏差

7、。二、GB/T14806-2003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(cè)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(cè)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(jì)算風(fēng)量和全壓的重要參數(shù)，而孔板系數(shù)是由孔徑比查表得來得，目前GB/T14806-2003附錄A中表A1中的的孔徑比為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.

8、200.75，這意味著孔徑比在0.10.2之間的孔板在ISO標(biāo)準(zhǔn)中將不能提供合理的測(cè)試結(jié)果。如下圖，目前GB/T14806-2003裝置用孔板中No.1- No.8號(hào)孔板的孔徑比在0.10.2之間，只有No.9- No.17號(hào)孔板符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的要求，只有十個(gè)點(diǎn)的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(hào)孔 徑（m）孔徑比（d/D6）孔板系數(shù)（a）計(jì)算系數(shù)（A）0123456789101112131415161700.03600.04100.04600.05200.06000.06800.07700.08700.09900.11300.12800.14500.16500.18800.

9、21300.24200.275000.07790.08870.09960.1130.1300.1470.1670.1880.2140.2450.2770.3140.3570.4070.4610.5240.59500.6010.6010.6010.6020.6020.6030.6030.6050.6060.6080.6100.6140.6190.6240.6320.6460.66800.0008653530.0011224220.0014128760.0018084940.0024077590.0030977700.0039720320.0050875410.0065986800.0862530

10、600.0111036000.0143422870.0168522750.0220546560.0318559340.0420317340.056124942在理論計(jì)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(jì)算公式為：式中：工況下的風(fēng)量，m3/s;a孔板系數(shù)；d孔板開孔直徑，m；減壓筒計(jì)示靜壓，Pa；試驗(yàn)條件下的空氣密度，kg/m3,ISO標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)量計(jì)算公式為：式中：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；差壓，Pa；試驗(yàn)條件下的空氣密度，kg/m3,可膨脹性系數(shù)孔徑比對(duì)比上面兩個(gè)公式，我們可以發(fā)現(xiàn)如果P，和d均相同的情況下，主要的差異

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

12、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(cè)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(shí)可以使用同一套設(shè)備）風(fēng)量無法測(cè)出B式換氣扇的最大風(fēng)量，對(duì)制定點(diǎn)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(cè)量風(fēng)量從零到最大值的全范圍性能曲線，并能準(zhǔn)確測(cè)量任一指定風(fēng)量點(diǎn)/靜壓點(diǎn)的數(shù)據(jù)靜壓測(cè)量沒有標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)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(dòng)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(cè)量點(diǎn)較少，對(duì)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(cè)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(jì)算公式用孔板系數(shù)來計(jì)算，為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，存在計(jì)算誤差系數(shù)用來計(jì)算，更加符合實(shí)際工況數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性更換孔板過程中人為因素對(duì)結(jié)果的影響較大，差壓點(diǎn)數(shù)據(jù)易受外來氣流的影響，板孔長(zhǎng)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/T14806-20