高低溫試驗(yàn)箱能效測(cè)試方法的探討

本文結(jié)合高低溫試驗(yàn)箱的技術(shù)參數(shù)和工作原理，對(duì)高低溫試驗(yàn)箱的能效提岀了具體、切實(shí)可行的測(cè)試方法，將為高低溫試驗(yàn)箱的能效評(píng)價(jià)提供幫助。

高低溫試驗(yàn)箱

1、概述

高低溫試驗(yàn)箱是指一種溫度可調(diào)節(jié)的密閉箱體或空間，其中某部分能滿足規(guī)定的試驗(yàn)條件。用于工業(yè)和檢測(cè)用，提供高溫、低溫或者高低溫交變的試驗(yàn)條件，應(yīng)用領(lǐng)域主要為電子電工汽車摩托、航空航天、船舶兵器等相關(guān)產(chǎn)品的零部件及材料的試驗(yàn)，是最常見的種環(huán)境試驗(yàn)箱。

高低溫試驗(yàn)箱的高溫控制都是通過發(fā)熱管加熱箱體，控制溫度則有程序控制。為達(dá)到快速的升溫速率和較高箱體溫度，一般是通過增加加熱電熱絲數(shù)量和提高溫控軟件控制性能。

高低溫試驗(yàn)箱的制冷系統(tǒng)基本采用壓縮機(jī)制冷或者液氮制冷，為達(dá)到快速的降溫速率和較低箱體溫度，一般是通過增加制冷功率實(shí)現(xiàn)。

目前，國(guó)內(nèi)沒有高低溫試驗(yàn)箱設(shè)備的能效測(cè)試方法及評(píng)價(jià)方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備生產(chǎn)商只關(guān)注產(chǎn)品的應(yīng)用性能，而忽略了設(shè)備能效，在使用中造成大量不必要的能源損耗。全國(guó)在用高低溫試驗(yàn)箱超過五萬臺(tái)，每年耗電量超過10億度電，是一種耗電量很大的試驗(yàn)設(shè)備。

因此，開展高低溫試驗(yàn)箱能效評(píng)價(jià)方法方面的研究，具有十分重要的意義。

高低溫試驗(yàn)箱示意圖

2、高低溫試驗(yàn)箱常見參數(shù)

高低溫試驗(yàn)箱可實(shí)現(xiàn)高溫、低溫、交變等狀態(tài)，高溫參數(shù)有125°C、155°C、175°C、200°C等規(guī)格，低溫參數(shù)-40℃、-55°C、-65°等規(guī)格，升降溫速率則有1°C/min、3℃/min、5°C/min，其中以1°C/min的最為常見。

3、能效測(cè)試方法

結(jié)合高低溫試驗(yàn)箱的工作參數(shù)工作原理等，為全面評(píng)價(jià)高低溫試驗(yàn)箱的能效，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行能效測(cè)試方法的設(shè)計(jì):

3.1基本思路

高低溫試驗(yàn)箱必須滿足GB/T10592-2008《高低溫試驗(yàn)箱技術(shù)要求》的相關(guān)要求，才有必要進(jìn)行能效的測(cè)試。試驗(yàn)箱內(nèi)腔的總?cè)莘e分為若干易于測(cè)量的簡(jiǎn)單幾何形狀測(cè)量得出試驗(yàn)箱的工作室容積。試驗(yàn)箱的參數(shù)各異，容積大小，溫度參數(shù)，升降溫速率都不相同，這給高低溫試驗(yàn)箱的能效測(cè)試方法增加了難度，為此，先對(duì)應(yīng)用最為廣泛的工作室容積不大于5m³、溫度變化速率不大于5°C/min試驗(yàn)箱開展能效測(cè)試方法的研究。

試驗(yàn)之前，按照高低溫試驗(yàn)箱使用說明書的要求完成附件的安裝與連接，配置有測(cè)試孔的試驗(yàn)箱采用附帶的塞子保持測(cè)試孔密封，試驗(yàn)箱門保持完全關(guān)閉狀態(tài)，連續(xù)通電的除霜功能保持開通狀態(tài)，自動(dòng)通電的除霜功能保持自動(dòng)狀態(tài)；手動(dòng)控制的除霜功能、照明等保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，將試驗(yàn)箱置于規(guī)定測(cè)試條件下預(yù)置至少2h，使試驗(yàn)箱內(nèi)幾何中心點(diǎn)溫度與環(huán)境溫度一致。

試驗(yàn)期間，測(cè)試區(qū)域無強(qiáng)制對(duì)流空氣，環(huán)溫度應(yīng)保持在23℃±2℃，垂直方向的溫度梯度不超過2℃/m相對(duì)濕度<85%，大氣壓力保持80kPa～106kPa范圍內(nèi)。環(huán)境溫度是指距試驗(yàn)箱邊壁1m、距地面1m處的測(cè)試點(diǎn)測(cè)得的溫度，環(huán)境溫度不應(yīng)受到試驗(yàn)箱出氣口溫度的影響。試驗(yàn)電壓保持在額定電壓的1±3%范圍內(nèi)額定頻率保持在1±1%范圍內(nèi)，試驗(yàn)設(shè)備的供水需符合工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)要求，溫度保持在28±1℃，水壓保持在0.2MPa±0.05MPa范圍內(nèi)。

高低溫試驗(yàn)箱的能效測(cè)試，包括箱內(nèi)保持在低溫情況下的恒溫試驗(yàn)，箱內(nèi)保持在常溫情況下的恒溫試驗(yàn)，箱內(nèi)保持在高溫情況下的恒溫試驗(yàn)，升溫試驗(yàn)，降溫試驗(yàn)以及熱載能力試驗(yàn)共六個(gè)方面。

3.2低溫狀態(tài)下的恒溫試驗(yàn)

高低溫試驗(yàn)箱處于空載狀態(tài)，箱內(nèi)溫度恒定在-55°C，測(cè)試箱體工作h的耗電量，計(jì)算單位容積條件下的耗電量。當(dāng)箱體的最低溫度達(dá)不到-55℃時(shí)，試驗(yàn)箱的測(cè)試溫度設(shè)置為-25°。

3.3常溫狀態(tài)下的恒溫試驗(yàn)

高低溫試驗(yàn)箱處于空載狀態(tài)，箱內(nèi)溫度恒定在25°C，測(cè)試箱體工作1h的耗電量，計(jì)算單位容積條件下的耗電量。

3.4高溫狀態(tài)下的恒溫試驗(yàn)

高低溫試驗(yàn)箱處于空載狀態(tài)，箱內(nèi)溫度恒定在125°C，測(cè)試箱體工作1h的耗電量，計(jì)算單位容積條件下的耗電量。

3.5升溫試驗(yàn)

高低溫試驗(yàn)箱處于空載狀態(tài)，幾何中心點(diǎn)溫度達(dá)到25°C后，穩(wěn)定運(yùn)行2h，然后以最大溫度變化速率升溫到最高極限溫度，記錄從25℃至125℃區(qū)間內(nèi)的耗電量，計(jì)算單位容積條件下的耗電量。

3.6降溫試驗(yàn)

高低溫試驗(yàn)箱處于空載狀態(tài)，幾何中心點(diǎn)溫度達(dá)到25℃后，穩(wěn)定運(yùn)行2h，然后以最大溫度變化速率降溫到最低極限溫度，記錄從25℃至-55℃區(qū)間內(nèi)的耗電量，計(jì)算單位容積條件下的耗電量。當(dāng)箱體的最低溫度達(dá)不到-55°時(shí)，記錄從25℃至-25℃區(qū)間內(nèi)的耗電量。

3.7熱載能力試驗(yàn)

在試驗(yàn)箱中心位置放置一個(gè)輸入功率可調(diào)的阻性電熱元件，試驗(yàn)箱在達(dá)到-55℃(箱體的最低溫度達(dá)不到-55°時(shí)，取-25°)，溫度后穩(wěn)定運(yùn)行2h，監(jiān)控試驗(yàn)箱加熱功率及試驗(yàn)箱示值溫度，接通阻性電熱元件，并調(diào)節(jié)其輸入功率，直至試驗(yàn)箱加熱功率為零且示值溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度的±0.5℃范圍內(nèi)，測(cè)試阻性電熱元件的輸入功率值。

高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)箱示意圖

4、結(jié)論

本文結(jié)合高低溫試驗(yàn)箱產(chǎn)品特點(diǎn)，提出了具體的能效測(cè)試方法，可供評(píng)價(jià)高低溫試驗(yàn)箱的機(jī)構(gòu)企業(yè)提供借鑒，為高低溫試驗(yàn)箱行業(yè)的健康發(fā)展帶來積極的作用。