摘要：在換氣扇能效測試中，常常出現(xiàn)不同測試裝置對同一換氣扇測試得到不同結果，有時甚至出現(xiàn)差異較大的現(xiàn)象。本文對這一問題進行了探討，通過試驗發(fā)現(xiàn)典型的出氣風管與出氣風室對離心式B型換氣扇性能測試的影響，對引起差異的原因作了分析研究，在此基礎上，對測試設備的適用性進行了評估分析，提出可供參考的減小差異的方法。

關鍵詞：換氣扇；出氣風管；出氣風室；能效試驗

目前我國的換氣扇企業(yè)和實驗室在進行換氣扇性能測試時主要使用符合現(xiàn)行國標GB/T14806要求的試驗設備，但我國制定的《家用和類似用途交流換氣扇能效限定值及能效等級》（報批稿）標準（以下簡稱“能效報批稿”），卻優(yōu)先推薦按照GB/T1236規(guī)定的測試方法進行能效測試。在日常檢測中我們發(fā)現(xiàn)使用GB/T 14806的出氣風管試驗設備和GB/T1236的出氣風室試驗設備對于同一換氣扇進行性能測試時，有時會發(fā)現(xiàn)測試結果有不可忽略的差異。為了尋找引起測試差異的原因，本文對這兩種典型的試驗裝置做了相關的試驗研究，對測試設備的適用性進行了評估，并提出可供參考的減小差異的方法。

1 試驗裝置及方法

換氣扇性能測試試驗裝置可分為風管試驗和風室試驗兩大類，GB/T 14806和GB/T1236兩個標準中的試驗裝置也是按風管試驗和風室試驗兩大類來劃分的，其中GB/T 14806（IEC60665）對B型換氣扇規(guī)定了兩種結構的出氣風管測試裝置；而GB/T 1236（ISO5801）中適用于B型出氣試驗風量測量的裝置達10種之多，其中有6種結構的風管試驗裝置和4種結構的風室試驗裝置，兩個標準中所有測量裝置不管節(jié)流件是否相同，風管或風室的結構都是不相同的。如果以測量裝置的不同來劃分測試方法，兩個標準中規(guī)定的針對B型換氣扇共計有12種試驗方法，詳見表1試驗方法匯總表。

從表1可以看出B型換氣扇性能測量裝置有多種選擇，并且在日常檢測中同一臺換氣扇使用不同的測試裝置往往會產(chǎn)生不同的測試結果，有時甚至差異較大，為了尋找引起測試差異的原因，本文以目前企業(yè)和實驗室換氣扇空氣性能檢測普遍使用的出氣風管裝置（GB/T14806圖A.4）和出氣風室裝置（GB/T1236圖73b）為例，使用同一臺B型換氣扇進行對比測量試驗。試驗裝置結構圖分別見圖1和圖2。

2 測試結果

2.1 出口安裝不同長度管道的試驗

在使用出氣風室對換氣扇進行性能測試時，試驗發(fā)現(xiàn)，B型換氣扇出風口是否安裝排氣管道、以及安裝不同長度排氣管道得到的試驗結果與采用出氣風管試驗裝置測試的性能數(shù)據(jù)有不可忽略的差異。對于B型換氣扇GB/T 14806標準中明確規(guī)定性能測試時不安裝排氣管道，換氣扇出風口直接連接試驗裝置（出氣風管），如圖1所示。而GB/T1236標準中對使用B型標準化裝置中的出氣風室測試家用B型換氣扇性能時是否安裝排氣管道未作規(guī)定，為確保數(shù)據(jù)在同一條件下的可比性，本文采用同一臺樣品，三個相同直徑不同長度的管道，長度L分別為0D、2D、4D（D為換氣扇出口的當量直徑），安裝在出氣風室的換氣扇出口處，如圖2所示。為了便于比較，在試驗過程中，還對B型換氣扇出口和出氣風室進口的靜壓和全壓進行了測量，并根據(jù)這些測試數(shù)據(jù)得出某一截面上速度場的大致分布。為分析兩種加排氣管與沒加排氣管道(即L=0)試驗所得的**及效率曲線與排氣風管試驗所得的**及效率曲線的差異，現(xiàn)將所有結果繪制于同一圖中，如圖3所示：

2.2 不同管道直徑的出氣風管試驗

GB/T 14806圖A.4風管測量裝置（見圖1）主要由連接器、整流段、擴散段、減壓筒、孔板等組成。從圖1可以看出GB/T14806只規(guī)定了測量裝置的結構和各管道尺寸之間的比例關系，如D6≥2D4、整流段長度2D4、減壓筒的長度1.2D6等，對各管道的具體尺寸及測量裝置的量程范圍GB/T14806標準并未進行規(guī)定，因此各實驗室的風管尺寸也不盡相同，造成測試數(shù)據(jù)存在差異。為確保數(shù)據(jù)在同一條件下的可比性，本文采用同一臺樣品，使用2個不同減壓筒直徑D6的風管，D6分別為400mm、800mm，將兩種不同風管直徑與出氣風室試驗所得的**與效率曲線繪制于同一圖中，如圖4所示。
             
　　3 數(shù)據(jù)分析及討論

由圖3可以看出，出氣風管的Zui高效率達11％左右；在出氣風室試驗中，當安裝長度L=4D的排氣管道，B型離心換氣扇Zui高效率點的效率也為11%左右，與出氣風管試驗結果接近。而未安裝排氣管道直接連接在排氣風室上測試即L=0D時，Zui高效率點效率只有8%，L=0D時或L=4D時的效率差異大于5％。由此可以看出，排氣管長度對B型換氣扇的性能影響顯著，對出氣風室測量參數(shù)帶來的變化Zui大。這主要是由于離心風機出口速度不均勻，直接排入風室造成能量損失所致。目前我國B型家用換氣扇采用的都是離心式風機結構，具有低風壓小**的特點，長期以來用標準化的裝置來研究風機的小**工況一直不被重視，一方面是工程應用的很少，另一方面確實存在困難，因此對其測試技術也很少有相關文獻報道。但由于換氣扇能效檢測必須用GB/T1236中的標準化裝置測量小**換氣扇的性能是否滿足能效等級要求，這就對其測試提出了更高的要求。

離心式換氣扇做性能測試時，通過測量離心換氣扇出口和風室進口的靜壓和全壓數(shù)據(jù)可以得出某一截面上速度場的大致分布，為分析這種差異現(xiàn)象提供一定的試驗依據(jù)。多次試驗結果表明，在小**范圍內進行性能試驗時，測量截面上靜壓存在波動，由離心風機出口氣流速度分布不均勻所致。由離心換氣扇的工作原理可知，離心換氣扇蝸殼內的氣流速度分布是不均勻的，由于離心力的作用，氣流密度分布也是不均勻的，密度分布與速度分布相似，沿蝸殼出口上側速度和密度很大，下側相對很小。由流體力學的基本理論可知，當一種流體通過一個突然變大的管道時，能量的損失與流體速度的平方c成正比，即： 
　　Δp=ζρc2/2                                                            （1）

式中，Δp—能量的損失；
           ζ—局部損失系數(shù)；
           ρ—流體密度 ；
           c—流體速度。

由于能量損失Δp與流體速度c的平方成正比，因此流體速度的增大對通風機效率的影響很大。若適當接長排風管道，則管道內的氣流趨向均勻平穩(wěn)，速度降低，可回收部分動能，進入風室時局部損失將減小，因而換氣扇的性能明顯**。

同樣，由圖4可以看出減壓筒直徑D6為400mm時測試結果與出氣風室非常接近，而D6為800mm時，Zui高效率差異接近3％，特別是對于低風壓小**的家用換氣扇差異尤為明顯。造成差異的原因主要是減壓筒作為孔板的上游風管，其直徑D6的大小直接決定了雷諾數(shù)的大小，其值的選取應使測量滿足雷諾數(shù)使用范圍要求。對于小**的換氣扇，D6過大，其管道雷諾數(shù)ReD≤5000，說明減壓筒內的氣體流動基本上處于層流區(qū)或過渡區(qū)內的流動狀態(tài)，而此區(qū)內的流動有一個很大的特點就是流態(tài)特別容易受到影響，對減壓筒內計示靜壓的測量產(chǎn)生不利影響。再對照GB2624（ISO5167-2）標準孔板使用極限要求，顯然測量裝置運行在低雷諾數(shù)范圍內，低于標準規(guī)定的雷諾數(shù)使用下限，在這種情況下，除非能對流出系數(shù)C進行修正，否則就應限制測量風管的使用下限。測量風管D6過大的主要原因是由于GB/T14806（圖A.4）所示裝置和吸油煙機標準GB17713吸油煙機附錄A《外排式吸油煙機空氣性能測試裝置》是相同的，都等同采用了IEC60665:1980附錄D《自由進氣型換氣扇（B）換氣扇的空氣性能試驗》的試驗方法及圖1所示試驗裝置。因此很多實驗室為了設備的兼容性，直接按吸油煙機測試工況設計測量裝置，簡單的更換一下連接器和整流段管道，使其尺寸與換氣扇排氣口尺寸匹配后，就進行換氣扇的檢測，但由于吸油煙機風量與換氣扇風量相差數(shù)倍之多，進而造成在測試小**換氣扇時雷諾數(shù)低于標準GB/T2624.2（ISO5 167-2）的使用極限，降低了測量精度。

4  結論

1）采用出氣風室試驗時，排氣管道長度對采用離心式風機結構的B型換氣扇性能有較大影響，B型離心式換氣扇出口適當接長排氣管道，有利于**換氣扇性能。
　　2）當排氣管L≤2D時，一定要考慮B型換氣扇性能測試差異，并根據(jù)風室與風管裝置比較試驗結果，大致估算出差異值。同時采用效率補償計算對風室試驗裝置的試驗結果進行合理修正，可較好地解決采用出氣風室裝置與出氣風管裝置進行換氣扇性能測試時所產(chǎn)生的試驗誤差問題。
　　3）對于小**低風壓的家用換氣扇，當排氣管L≥2D時，出氣風管和出氣風室試驗裝置測試數(shù)據(jù)比較接近，在一定條件下其實是可以相互代替的。
　　4）采用出氣風管試驗時，應按照GB 2624（ISO5167-.2）對裝置在小**工況下的雷諾數(shù)進行驗證，評估設備的適用性。

5 結束語

由于時間限制，本文的結論有待今后進一步深入研究與討論。希望本文的刊出能在行業(yè)中起到拋磚引玉之效果。同時通過本文的研究，我們認為能效標準報批稿試驗方法內容還有待進一步完善，建議標準中對A、B及D型換氣扇采用GB/T1236進行能效試驗時，明確規(guī)定采用標準中哪種試驗裝置，統(tǒng)一能效試驗方法，并增加具體的試驗條件，使標準更具可操作性，確保實驗室之間檢測結果的有效性和一致性，以利于國家、企業(yè)、消費者全面準確的了解產(chǎn)品的能效水平。