.1. thiết lập ph−ơng pháp thử nghiệm
Mục tiêu của việc thiết lập phương pháp thử nghiệm là để đánh giá hiệu suất của các thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh.
Có hai ph−ơng pháp thông th−ờng:
Ph−ơng pháp thử kiểu buồng nhiệt l−ợng kế, ph−ơng pháp entanpi không khí. Nhóm đề tài lựa chọn nghiên cứu thử nghiệm trong buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế.
Buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế đ−ợc phân ra làm 2 loại nh− sau:
ắ Ph−ơng pháp nhiệt l−ợng kế kiểu đ−ợc hiệu chuẩn:
Ngăn phía trong phòng đ−ợc nâng nhiệt bằng điện để đạt đến nhiệt độ tối thiểu lớn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh là 110C. Nhiệt độ bao quanh sẽ
đ−ợc duy trì trong trong khoảng sai số cho phép ±1 0C ở bên ngoài toàn bộ sáu mặt bao bọc phần buồng bao gồm cả vách ngăn.
Buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế có điều chỉnh
Buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế cân bằng môi
tr−êng xung quanh
Phòng thử trong
Phòng thử ngoài
Phòng thử trong
Phòng thử ngoài Buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế
Hình 1: Mô hình ph−ơng pháp thử nghiệm
ắ Ph−ơng pháp nhiệt l−ợng kế kiểu buồng cân bằng môi tr−ờng xung quanh:
Dựa trên nguyên lý duy trì nhiệt độ bầu (nhiệt kế) khô xung quanh môi trường buồng thử luôn luôn bằng với nhiệt độ bầu (nhiệt kế) khô trong buồng thử.
Tính trên cả sáu mặt.
Cả hai kiểu buồng thử trên phải bảo đảm có thể điều khiển 2 quy trình thử:
Thử nghiệm hiệu quả làm lạnh (Cooling Effect Test), thử nghiệm hiệu quả nung nãng (Heating Effect Test).
Cấu tạo và cách bố trí trang bị buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế kiểu có hiệu chỉnh và kiểu cân bằng môi tr−ờng xung quanh có dạng nh− hình 1:
.2. Thiết lập kết cấu của buồng thử
Thiết lập phòng thử để thử nghiệm thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh với các thông số kỹ thuật cơ bản nh− sau:
Thiết bị điều hoà: Công suất lạnh từ 6.000 đến 36.000 Btu/h
- Loại một cục: Kích th−ớc 600mm (cao) x 900mm (rộng) x 900mm (sâu) - Loại 2 cục: Kích th−ớc 1500mm (rộng) x 2000mm (cao) x 1000mm (sâu) Thiết bị tủ lạnh: Dung tích thiết bị (max) 500 lít .
Cấu tạo của buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế bao gồm hai phòng thử nghiệm sát nhau phòng trong và phòng ngoài được điều khiển nhiệt độ, độ ẩm và lưu l−ợng khí độc lập. Do đó buồng thử cũng có thể đ−ợc coi là một thiết bị để điều khiển cân bằng môi tr−ờng xung quanh và hiệu chỉnh đ−ợc.
.2.1. Kích cỡ của buồng thử
Kích cỡ của nhiệt l−ợng kế đ−ợc xây dựng phù hợp với kích cỡ của thiết bị thử nghiệm, có thể cần thiết phải thay đổi các kích thước nên dùng để phù hợp với các yêu cầu về khoảng không gian
Bảng 1: Kích cỡ tiêu chuẩn để xây dựng phòng
Các kích th−ớc bên trong nhỏ nhất của mỗi buồng của nhiệt l−ợng kế (m)
Năng suất làm lạnh danh nghĩa lớn
nhất của thiết bị (W) Chiều rộng Chiều cao Chiều dài
3000 2,4 2,1 1,8
6000 2,4 2,1 2,4
9000 2,7 2,4 3,0
12000 3,0 2,4 3,7
Cửa của thiết bị được thiết kế đủ rộng sao cho các thiết bị có kích thước lớn nhất cũng có thể đ−a đ−ợc vào phòng kiểm tra. Cửa cũng đ−ợc xây dựng bằng các tấm cách ly giống nh− vách của phòng dày 100 mm với các lớp phủ kim loại đ−ợc dán sát vào t−ờng. Các cửa này cũng có khả năng cách nhiệt giống nh− các vách và cũng chống đ−ợc sự rò rỉ của không khí và hơi n−ớc. Tất cả các cửa này đ−ợc bọc kín bằng đệm.
.2.2. Kết cấu t−ờng cách nhiệt
Với các phương pháp thử như đã nêu ở trên, việc xây dựng phòng thử nghiệm hiệu suất năng l−ợng của thiết bị đặc biệt cho điều hoà không khí và tủ lạnh có tính chất nh− một thiết bị đo cân bằng môi tr−ờng xung quanh và có thể coi nh− một thiết bị đ−ợc hiệu chỉnh.
Đặc điểm cơ bản của buồng thử là rất khó sửa chữa, thay thế trong quá
trình sử dụng. Do đó khi thiết kế, xây dựng phải đảm bảo khả năng làm việc liên tục trong một thời gian dài không phải sửa chữa hoặc thay thế.
Phòng thử nghiệm hiệu suất năng l−ợng đòi hỏi phải tính toán cân bằng nhiệt, ẩm; cách nhiệt và cách ẩm.
Các phòng kiểm tra sẽ đ−ợc thiết kế riêng biệt ngăn cách bằng bức t−ờng với các khoảng dự phòng để lắp đặt các thiết bị thử nghiệm. Phía trong phòng và phía ngoài phòng đ−ợc bao bọc bởi một hành lanh đệm để duy trì độc lập nhiệt độ và độ ẩm như là môi trường xung quanh.
Tính toán các lớp cách nhiệt trong buồng thử phải đảm bảo tính liên tục xung quanh sáu mặt của buồng thử không cho phép tạo nên các “cầu nhiệt”.
+ Phần t−ờng của buồng thử:
Thông th−ờng t−ờng, sàn nhà và trần nhà đ−ợc chế tạo một lớp cách nhiệt, dày khoảng 100 mm. Các bề mặt phòng trong và phòng ngoài và các tấm cách nhiệt đ−ợc phủ một lớp thép không rỉ. Các chỗ nối giữa các tấm và thiết bị đều đ−ợc bịt kín bằng cao su ở các rãnh và các vạch nhô ra, và chỗ nối đ−ợc phủ silicone để ngăn ngừa hơi ẩm thấm qua vách.
Lớp cách nhiệt đảm bảo cho giá trị tổng cộng 0.035 Btu/hr/ft2/oF, đây là giá trị mất mát tối thiểu, của phần tường để làm tăng độ chính xác của số liệu kiểm tra.
+ Phần sàn buồng thử:
Sàn của các phòng cũng đ−ợc chế tạo các lớp cách nhiệt dày khoảng 100 mm. Bên ngoài các tấm cách nhiệt lắp đặt 1 lớp thép không gỉ.
Các vách ngăn tính trên cả sáu mặt đảm bảo nhiệt độ trong các phòng phía trong và nhiệt độ của không gian bao quanh sẽ có cùng giá trị trong suốt quá trình kiểm tra.
.2.3. Tính toán các lớp cách ẩm:
Đối với các lớp cách nhiệt nếu ẩm (hơi n−ớc) xâm nhập vào làm giảm khả
năng cách nhiệt của vật liệu và trong một số tr−ờng hợp có thể phá vỡ cấu trúc của lớp cách nhiệt. Việc cách ẩm, tức là tạo thành lớp ngăn không cho hơi n−ớc xâm nhập vào lớp cách nhiệt là hết sức cần thiết. Thông th−ờng dòng ẩm xâm nhập từ phía phần áp suất của hơi n−ớc (phía ngoài) vào phía phân áp suất của hơi nước (phía trong) phòng thử, do đó thông thường các lớp cách ẩm được đặt ở phía t−ờng tiếp xúc bên ngoài.
NhËn xÐt:
ắ Với việc tính toán các lớp cách nhiệt, ẩm nh− trên nhằm để đảm cách nhiệt để tránh rò rỉ nhiệt (kể cả bức xạ) không v−ợt quá 5% năng suất của trang bị, làm sai lệch thử nghiệm.
ắ Thiết lập các kích cỡ buồng thử nh− trên nhằm thiết kế một buồng hoặc một không gian thử ở điều kiện ngoài phòng đạt yêu cầu. Có đủ thể tích và lưu thông được không khí sao cho không làm thay đổi kiểu tuần hoàn không khí thông th−ờng của thiết bị thử.
ắ Các kích thước của buồng đảm bảo để khoảng cách từ bất kỳ bề mặt buồng đến bất kỳ bề mặt thiết bị có xả không khí không nhỏ hơn 1,8 m và khoảng cách từ bất kỳ bề mặt khác của buồng đến bất kỳ bề mặt khác của thiết bị không được nhỏ hơn 0,9 m, không kể các quan hệ kích thước đến sàn nhà và tường nhà do điều kiện lắp đặt yêu cầu. Thiết bị điều hoà không khí trong buồng phải điều chỉnh đ−ợc không khí ở tốc độ nhỏ hơn tốc độ dòng không khí ngoài phòng và tốt hơn là dẫn không khí này tách ra khỏi h−ớng xả không khí của thiết bị và đ−a nó trở về các điều kiện đồng nhất yêu cầu ở tốc độ nhỏ.
25
Hình 3: Mô hình phòng thử nhiệt lượng kế kiểu có điều chỉnh và cân bằng môi trường sau khi lắp đặt thiết bị
1
2 3
4
5
6
7
8 Phòng thử
trong
9
Phòng thử ngoài
Chú thích sơ đồ
1./ Thiết bị thử nghiệm 2./ Các bộ trộn không khí 3./ Quạt
4./ Hệ thống xả
5./ Hệ thống bộ gia nhiệt (nung nóng và làm lạnh)
6./ Hành lanh đệm để duy trì độc lập nhiệt độ và độ ẩm nh− là môi tr−êng xung quanh.
7./ Hệ thống điều hoà không khí
8./ T−ờng ngăn cách buồng thử trong và buồng thử ngoài 9./ Hệ thống cân bằng áp suất
Điều kiện chuẩn vi khí hậu buồng thử
.1. phòng thử nghiệm điều hoà
Để đánh giá hiệu suất năng l−ợng của thiết bị điều hoà không khí, buồng thử phải điều khiển các thông số để thử nghiệm các chỉ tiêu sau:
- Kiểm tra năng l−ợng tiêu thụ - Kiểm tra năng suất làm lạnh tối đa - Kiểm tra năng suất làm lạnh tối thiểu - Kiểm tra năng suất s−ởi tối đa
- Kiểm tra năng suất s−ởi tối thiểu
Thiết lập điều kiện vi khí hậu chuẩn cho phòng thử nghiệm nh− sau:
Bảng 1: Các thông số kỹ thuật điều khiển trong buồng kiểm tra Phòng thử trong
Trong phòng Giá trị Không gian xung quanh Giá trị
Nhiệt độ bầu khô (0C) 15-40 Nhiệt độ bầu khô (0C) 15-40 Nhiệt độ bầu ẩm (0C) 12-24 Nhiệt độ bầu ẩm (0C) 12-24
Độ ẩm % 30-65 Tốc độ tuần hoàn không khÝ ((m3/giê)
5.000 Dải điểm s−ơng (oC) 10-28 Công suất nung nhiệt của
phòng (kW)
0-4
Điều khiển (oC) ± 0,05 Thiết bị tạo hơi khô
(Kg/giê)
0-3 Tuần hoàn không khí
(m3/giê)
5.000 Lưu lượng khí của thiết
bị thử (max) m3/giờ
2.400 Mức độ đồng đều (0C) ± 0,4
Công suất nung nhiệt của phòng (kW)
0-12 Thiết bị tạo hơi khô
(Kg/giê)
0-10
Mức độ đồng đều (0C) ± 0,20
Phòng thử ngoài
Trong phòng Giá trị Không gian xung quanh Giá trị lựa chọn Nhiệt độ bầu khô (oC) -7 đến 51 Nhiệt độ bầu khô (0C) -7 đến 51 Nhiệt độ bầu ẩm (oC) -8 đến 32 Nhiệt độ bầu ẩm (0C) -8 đến 32
Độ ẩm (%) 30-90 Điều khiển (0C) ± 0,3
Dải điểm sương (oC) -8 đến 30 Mức độ đồng đều(0C) ± 0,4
Điều khiển (oC) ± 0,05 Tuần hoàn không khí (m3/giê)
8.000 Tuần hoàn không khí
(m3/giê)
12.600 Công suất nung (kW) 0-4 Công suất nung nhiệt
của phòng (kW)
0-12 Thiết bị tạo hơi khô
(Kg/giê)
0-3 Thiết bị tạo hơi khô
(Kg/giê)
0-10
Mức độ đồng đều (oC) ± 0,20
.2. Các điều kiện vi khí hậu khi thử nghiệm tủ lạnh, tủ đá các loại
Quy trình thử một thiết bị tủ lạnh qua các giai đoạn nh− sau:
1. Kiểm tra năng l−ợng tiêu thụ định mức 2. Kiểm tra năng l−ợng tiêu thụ
3. Nhiệt độ bảo quản
- Nhiệt độ bảo quản thực phẩm tươi - Nhiệt độ bảo quản thực phẩm đông lạnh - Nhiệt độ ngăn chứa đồ uống
1. Kiểm tra tốc độ làm lạnh 2. Kiểm tra nhiệt độ lưu trữ
3. Kiểm tra năng l−ợng tiêu thụ 4. Kiểm tra công suất làm đá
5. Kiểm tra rã đông
6. Kiểm tra nâng nhiệt và có tải theo thời gian 7. Kiểm tra năng suất làm lạnh
8. Kiểm tra điểm s−ơng
Thiết lập điều kiện vi khí hậu chuẩn cho phòng thử nghiệm nh− sau:
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của phòng thử tủ lạnh, tủ đá
STT Thông số kỹ thuật Giá trị lựa chọn
1 Nhiệt độ bầu nhiệt kế khô 5-500C, ±0.30C
2 §é Èm 45-85% RH, ±3% RH
3 Dải công suất 2500 đến 15000 W
4 Độ đồng đều về nhiệt độ (trong điều kiện không tải)
±0.50C
5 Độ nhạy ±1%
6 Cấp chính xác ±2%
7 Phương thức điều khiển Bằng tay hoặc tự động
Nhận xét: Thiết lập các thông số kỹ thuật buồng thử nghiệm là chìa khoá để kiểm tra chính xác hiệu suất năng l−ợng của thiết bị , các thông số kể trên ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thử nghiệm, cần phải điều khiển điều kiện vi khí hậu buồng thử nh− trên duy trì trong suốt quá trình thử nghiệm. Các thông số điều khiển phải có cấp chính xác nằm trong giới hạn nh− đã lựa chọn ở trên.