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单元式空气调节机能效标识备案实验室数据一致性水平研究

发表日期:2020/6/9 12:04:53 来源:《制冷与空调》 评论 总点击量:

我国《能效标识管理办法》规定,生产者和进口商在张贴能效标识前应向能效标识管理中心申请备案,申请备案的材料中需要提交产品能效检测报告。符合规定的能效检测报告必须由能效标识管理中心备案的实验室出具,该实验室可以是生产者和进口商的自有实验室也可以是第三方实验室。2004年单元式空气调节机列入《目录》以来,能效标识管理中心备案的单元式空气调节机实验室维持在50家左右(表1)。

表1  2017—2019年单元式空气调节机能效实验室


参考中国制冷空调工业协会发布的《中国制冷空调行业2018年度报告》,按销售产值划分的单元式空调机生产企业构成状况分析,绝大部分的单元式空气调节机企业均通过自有实验室备案能效标识(表2)。因此企业自有单元式空气调节机实验室测试数据的准确性、一致性非常重要。能效标识管理中心能效实验室备案资质通过每年产品的数据一致性核验工作来保持。2018年度单元式空气调节机数据一致性核验工作由合肥通用机电产品检测院有限公司(以下简称GMPI)负责实施。

表2  按销售产值划分2018年单元机生产企业构成状况




1  数据一致性核验方案


2018年度能效标识管理中心网站单元式空气调节机备案的企业共49家,核验报名的企业和第三方机构除去组织方GMPI共计44家(表3),其中4家因为不再生产该类产品而放弃核验。报名的44家实验室,装置冷量范围跨度大,水冷单元机跨度为1 kW~600 kW,风冷单元机跨度为1 kW~300 kW。因此,核验方案是否科学、制备的样机大小是否合适非常重要。在报名的44家实验室中,有两家企业只生产水冷单元机,因此,只生产水冷单元机的企业采用一对一测量审核的方式进行核验,其余42家实验室通过制备标准样机轮转的方式进行核验。

表3  单元式空气调节机数据一致性参加实验室核验名单


1.1  核验依据标准

本次核验的检测项目为单元式空气调节机的制冷量、输入功率和能效比。试验方法依据GB/T 17758—2010《单元式空气调节机》和GB 19576—2004《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》。

1.2  标准样机的制备和选择

综合考虑参加实验室数量、测量范围、测试周期、样品均匀性和稳定性等因素,风冷单元机制备数量15套,水冷单元机制备2台。在数据一致性核验前,应确保核验中出现的不满意结果不归咎于样品之间或样品本身的变异性。因此,对于核验的样品的检测特性量,必须进行均匀性检验和稳定性检验。依据CNAS—GL003:2018《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》在15套风冷单元机随机抽取10套样品对制冷量进行均匀性分析,测试结果及分析结果见表4、表5。均匀性分析方法采用该指南中的单因子方差分析,公式如下:


式(1)中:i 为抽取的样品数(i =1、2、……m);j为每个样品在重复条件下测试j次(j =1、2、……n)。

若F<自由度(f 1,f 2)及给定显著性水平α(通常α=0.05)的临界值Fα(f 1,f 2),则表明样品内和样品间无显著差异,样品是均匀的。

表4  风冷单元机均匀性测试数据


表5  风冷单元机均匀性分析结果


根据表4、表5的数据,查F 分布,F 临界值为F 0.05(9,10)=3.02,计算F 值为1.054,该值小于F 临界值,这表明在0.05显著水平时,10套风冷单元机的制冷量是均匀的。根据参加核验的实验室数量随机抽取均满足均匀性要求的4套风冷单元机作为轮转样机,分别为01#、05#、06#和07#。

4台轮转样机轮转测试结束后对4台轮转样机随机抽取1台,进行制冷量的稳定性检验。稳定性检验的统计方法采用CNAS—GL003:2018中的t检验法,公式如下:


式(2)中:x 为n 次测量的平均值;μ 为标准中/参考值;n 为测量次数(为保证平均值和标准偏差的准确度,n ≥6);S 为n 次测量结果的标准偏差。

若t<显著性水平α(通常α =0.05)自由度为n -1的临界值tα(n -1) ,则平均值与标准值/参考值之间无显著性差异。

抽取的轮转样机为05#样机,稳定性检验数据见表6。查t分布,t 临界值为t 0.05(10)=1.812 5,计算的t 值为0.002 7,该值小于t 临界值,表明在0.05显著水平时,两个平均值之间无显著差异,05#样机性能是稳定的。

表6  05#样机稳定性试验数据


表7  05#样机稳定性分析结果检验状态


对于只生产水冷单元机的两家企业,选择其中任一台水冷单元机作为比对样机。依据GB/T 28043—2011《利用实验室间比对进行能力验证的统计方法》中专家实验室的公议值作为指定值X,并通过该标准中算法A得出的稳健平均值,计算指定值X的标准不确定度,公式如下:


式(3)中:s *为稳健标准差;p 为专家实验室的数量。



2  参加实验室核验测试数据


防止参加实验室之间串通或伪造结果给每个参加实验室赋予顺序代码。按参加实验室赋予的顺序代码给出参加实验室核验的测试数据(表8)。

表8  参加实验室核验测试数据




3  数据分析及结果


本次数据一致性核验风冷单元机是大量相同样机的比对活动,符合CNAS—GL02:2018《能力验证结果的统计和能力评价指南》推荐的Z比分数分析方法。水冷单元机只有两家实验室数据,符合CNAS—GL02:2008中推荐的用于测量审核比对计划和测量审核活动的E n值分析方法。

Z 比分数,由式(4)计算:


式(4)中:x 为参加者的测量结果;X 为指定值;σ 由参加者结果得到的稳健标准差、标准四分位距或传统标准差等。其中指定值的计算依据GB/T 28043—2011中参加者的公议值作为Z 比分数中计算的指定值。计算风冷单元机的参加实验室的制冷量Z 比分数Z(Q)、消耗功率Z 比分数Z(E)和能效比的Z 比分数Z(COP),根据CNAS—GL02的规定:|Z|≤2为满意,2<|Z|<3为有问题,|Z|≥3为不满意。本轮核验风冷单元机核验结果见图1~图3常规控制图。

E n值由下式(5)计算:


式(5)中:x 为参加者的测量结果;X 为指定值;Ux 为参加者结果的扩展不确定度;UX 为指定值的扩展不确定度。其中指定值的计算依据GB/T 28043—2011中专家实验室的公议值作为En值计算中的指定值。计算水冷单元机的参加实验室的制冷量(Q )的E n、输入功率(E )的E n和能效比(COP)的E n,根据CNAS—GL02的规定:|E n|≤1为合格,|E n|>1为不合格。本轮核验水冷单元机核验结果见表9。


图1  制冷量Z 值常规控制图


图2  消耗功率Z 值常规控制图

图3  能效比Z 值常规控制图

表9  水冷单元机参加实验室核验结果




4  数据偏离原因分析及解决方法


影响单元机制冷量、消耗功率及能效比的检验结果的因素很多,但是根据本轮数据一致性核验的数据统计,比较明显地看出参加实验室输入功率的检测值与指定值偏离的比较多。通过分析发现,主要集中在以下几个方面。

1)室外侧回风取样装置摆放位置。本轮数据一致性核验使用的标准样机的室外机回风面只有一个平面,部分实验室的取样耙摆放位置不正确导致回温取样温度不准确。取样耙摆放位置应按照GB/T 17758—2010规定的600 mm距离摆放,取样耙尽可能可能覆盖回风面且在回风面的几何中心。

2)抽真空和制冷剂充注。部分参加实验室使用的制冷剂充注的电子秤精度较差且未严格按照作业指导书进行操作。实验室应选择精度等级在1 g以上的电子秤,且应严格按照作业指导进行抽真空和制冷剂充注。在抽空时要保证保压时间以及对回表进行控制,以防系统内部混进空气。在制冷剂充注的过程中还要保证放置电子秤的地面尽量平整,以防地面不平带来的电子秤测量误差。

3)互感器的选用。部分实验室在做试验的过程中选用的互感器范围过大导致电流测量时存在较大误差。实验室在互感器的选择时应满足测量值在在仪表选用量程的1/3~2/3范围内。

4)单元式空气调节机能效数据一致性核验导致数据偏离的其他可能原因如下:

a.实验室温度场不均匀导致测量的回风温度不准确;

b.取样风机风速过低;

c.湿球温度未按GB/T 11605—2005标准中规定的方法进行测量;

d.空气压力测量用取样软管内有水滴;

e.风洞内开启的喷嘴数量与计算时带入的数量不符。



5  结束语


本次单元式空气调节机能效标识数据一致性核验参加企业中一对多样机轮转核验的实验室共42家,一对一测量审核2家,其中结果不满意的1家,有问题的1家,说明目前单元机能效标识备案实验室数据一致性较好。核验中发现的问题以及可能导致结果偏离的原因,备案实验室应该在今后单元机性能测试过程中加以注意,避免类似问题发生。



本文选自《制冷与空调》2020年4月刊18-22+72页;作者:谢宝刚  陈璞  赵晨  于晓琳  牛晓文  李亚运  丁勇;未经许可,不得转载


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