標(biāo)準(zhǔn)EN 50440里面對(duì)于流量計(jì)的安裝位置有其明確的要求，但實(shí)際使用過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)，流量計(jì)安裝 位置的不同會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成不同的影響。本文就此問(wèn)題的現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程及原理，對(duì) 此標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的安裝位置進(jìn)行探析，得出此標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的位置并不能滿(mǎn)足所有類(lèi)型的熱水器產(chǎn)品的結(jié)論，從 而對(duì)實(shí)際試驗(yàn)方法進(jìn)行改善。

1.標(biāo)準(zhǔn)里面對(duì)于試驗(yàn)設(shè)備的安裝要求

隨著我國(guó)熱栗企業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的熱栗企 業(yè)都開(kāi)始將產(chǎn)品銷(xiāo)往歐洲，熱栗產(chǎn)品在進(jìn)入歐洲市場(chǎng)之 前，都需要專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，比如萊茵 等檢測(cè)機(jī)構(gòu)。而檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)備嚴(yán)格受相關(guān)監(jiān)管部門(mén)的 監(jiān)督，所以，諸多檢測(cè)機(jī)構(gòu)都必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)里面規(guī) 定的方法，對(duì)送檢的熱栗樣品進(jìn)行檢測(cè)。近幾年，諸多 熱栗企業(yè)都開(kāi)始針對(duì)歐盟標(biāo)準(zhǔn)建造自己的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室， 以便在出口之前對(duì)自己產(chǎn)品的性能做一個(gè)初步的掌控。 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過(guò)程中，也會(huì)在使用上產(chǎn)生諸多的問(wèn)題，本 文就EN 50440標(biāo)準(zhǔn)為例，對(duì)于其要求的流量計(jì)安裝方法 的合理性進(jìn)行探析。

EN 50440標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)儲(chǔ)水式熱水器進(jìn)行能效檢 測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)于系統(tǒng)的安裝方法有明確規(guī)定，如圖1。

此標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)流程在于模擬普通家庭在使用儲(chǔ)水式 熱水器的時(shí)候，日常用水的過(guò)程，以此為基礎(chǔ)，計(jì)算出熱水器的能效，作為一個(gè)給熱水器劃分等級(jí)的評(píng)判依據(jù)。

按照此圖示中所表示出的流程，測(cè)試過(guò)程中，進(jìn)出 口控制閥開(kāi)啟后，冷水通過(guò)入口管進(jìn)入流量計(jì)，通過(guò)測(cè) 溫元件，然后進(jìn)入水罐，由于水的不可壓縮特性，會(huì)由 出水口排出同等體積的熱水，通過(guò)檢測(cè)進(jìn)口水溫、出口 水溫，結(jié)合流量計(jì)測(cè)量出的水量，計(jì)算出每次放水的放 水能量，從而在整個(gè)過(guò)程中多次的重復(fù)流程，最終計(jì)算 出熱水器的能效。

2.試驗(yàn)結(jié)果及分析

筆者在剛接觸到此類(lèi)試驗(yàn)的時(shí)候，關(guān)于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安 裝，都會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)要求的流程及先后順序進(jìn)行安裝。盡 管設(shè)備安裝都全部按照了標(biāo)準(zhǔn)要求的方法來(lái)安裝，試驗(yàn) 流程也是全部按照標(biāo)準(zhǔn)要求的流程來(lái)做，但測(cè)試結(jié)果還 是會(huì)存在較大的偏差，測(cè)試結(jié)果低于標(biāo)稱(chēng)。經(jīng)過(guò)分析， 筆者認(rèn)為，原因在于流量計(jì)安裝位置不符合實(shí)際產(chǎn)品試 驗(yàn)需求。

理論上講，流量計(jì)安裝在水罐之前，可以保證所有 的進(jìn)入到水罐里的水量都被檢測(cè)到（圖1中標(biāo)號(hào)4的旁 通閥會(huì)在測(cè)試過(guò)程中關(guān)閉，所以不會(huì)有水從此處流走）， 在一定程度上的確會(huì)保證實(shí)驗(yàn)測(cè)試的準(zhǔn)確性；但是，由 于目前熱水器企業(yè)的制造工藝，不可能將水罐里的空氣 全部排干凈，而一旦水罐里存在未排干凈的空氣，則流 量計(jì)安裝在水罐前端就會(huì)造成很大的試驗(yàn)誤差，下面將 以具體實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)為例來(lái)進(jìn)行解釋。

由圖2中可以看出，將流量計(jì)安裝在水罐的前端或 者后端，兩者最大的區(qū)別在于，如果將流量計(jì)安裝在前端， 測(cè)量出的流速基本瞬間到達(dá)設(shè)定流量，然后平穩(wěn)以設(shè)定 流量排出，而如果將流量計(jì)安裝于水罐之后，測(cè)量出的 流速在達(dá)到設(shè)定流速之后，會(huì)有一段時(shí)間（即V1)遠(yuǎn)高 于控制流速（即V2)。按照試驗(yàn)原理，只要水罐進(jìn)口以 設(shè)定流速v2將冷水進(jìn)入水罐，水罐出口就應(yīng)該以同樣的 流速釋放出熱水。在此，理論與實(shí)際產(chǎn)生了不符合的現(xiàn)場(chǎng)。 筆者從此現(xiàn)象推斷，在出口閥門(mén)開(kāi)啟的一瞬間，會(huì)有部 分水會(huì)受到其他的動(dòng)力，導(dǎo)致出水會(huì)以更髙的速度沖出水罐之外。

我們先來(lái)看目前常規(guī)生產(chǎn)工藝下的熱水器水罐形式， 如圖3。

從圖3上可以看出，由于很多家庭不具備足夠的高 度空間，為了方便用戶(hù)的安裝及日常使用，通常熱水器 水罐的進(jìn)出口管都安裝在側(cè)面。出口管會(huì)由一條管延伸 到水罐的最上端，用來(lái)保證充分利用熱水器水罐的空間 (熱水器水罐頂部做成圓球狀也是處于此功能的需要）， 而目前常規(guī)生產(chǎn)工藝下，延伸管雖然巳經(jīng)盡量接近于水 罐的頂端，但肯定還是會(huì)與水罐頂部產(chǎn)生一定的距離， 從而留下部分空間，而這部分空間就會(huì)在試驗(yàn)過(guò)程中一 直由空氣占據(jù)。

根據(jù)EN 50440的試驗(yàn)流程，整個(gè)過(guò)程中會(huì)在規(guī)定的 時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行多次的放水，而放水之外的時(shí)間，進(jìn)口控制 閥及出口控制閥是出于關(guān)閉狀態(tài)的。隨著每次放水的進(jìn) 行，冷水不斷進(jìn)入，熱水不斷排出，造成水罐內(nèi)部水溫 會(huì)逐漸的降低，待水溫低于熱水器水罐內(nèi)部設(shè)定的啟動(dòng)溫度，加熱器就會(huì)開(kāi)啟。如果加熱器開(kāi)始工作的時(shí)候， 熱水器處于密閉狀態(tài)（即進(jìn)口控制閥、出口控制閥及旁 通閥都處于關(guān)閉狀態(tài)），那么隨著水溫的升高，殘余在 熱水器水罐頂部的空氣溫度也會(huì)隨之升高。由于液態(tài)水 的不可壓縮特性，儲(chǔ)存空氣的體積基本不會(huì)發(fā)生改變（嚴(yán) 格來(lái)說(shuō)是有輕微改變，因?yàn)樗疁厣吆?，水密度?huì)有稍 微的變化，那么水的體積也會(huì)有較小的變化），根據(jù)理 想氣體狀態(tài)方程，我們可以清楚的推斷出，隨著密閉空 間里的空氣溫度不斷升高，殘留空氣所帶來(lái)的壓力也會(huì) 越來(lái)越大（根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)所得出的結(jié)果，在不觸發(fā)泄壓 裝置的情況下，此壓力最大可以達(dá)到7 MPa)。多次測(cè) 試結(jié)果證實(shí)，此壓力即是造成每次放水流程開(kāi)始時(shí)，水 罐內(nèi)部的水以高速?zèng)_出的主要原因。

由于此部分壓力的存在，每次放水流程中，我們定 義進(jìn)口控制閥和出口控制閥開(kāi)啟后，氣體膨脹后所形成 的高溫氣體體積為VI;由于冷水的不斷進(jìn)人和熱水的 不斷排出，熱水器水罐內(nèi)部水溫降低，水溫降低所引起 的氣體溫度降低之后，氣體體積改變?yōu)?/span>V2。很明顯， V1>V2,這就造成了放出的水量不再等同于進(jìn)人的水量， 雖然此部分水量很小，但多次流程下來(lái)，累計(jì)的差異就 會(huì)變大。

基于以上所分析的結(jié)果，如果將流量計(jì)放置于熱水 器水罐進(jìn)水端的情況下，是無(wú)法檢測(cè)到此部分水量的， 試驗(yàn)誤差由此而來(lái)。而如果將流量計(jì)放置于熱水器水罐 的出水端，則可以保證所有排出水罐的水都會(huì)被檢測(cè)到， 雖然與EN 50440標(biāo)準(zhǔn)要求有所不同，但有效的避免了測(cè) 試誤差。實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很好的驗(yàn)證了此分析結(jié)果。

3.其他實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)里關(guān)于類(lèi)似試驗(yàn)的規(guī)定及分析

關(guān)于模擬家庭日常使用放水的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)還有很多， 但大多都沒(méi)有明確規(guī)定設(shè)備擺放的相對(duì)位置，所以在進(jìn) 行這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，就會(huì)寬松很多。但我們可以 在很多標(biāo)準(zhǔn)里面找到一些方法來(lái)支撐我們的結(jié)論。

美國(guó) DOE 標(biāo)準(zhǔn)里 Appendix E to Subpart B of Part 430-Uniform Test Method of Measuring the Energy Consump-tion of Water Heaters是美國(guó)關(guān)于儲(chǔ)水式熱栗實(shí)驗(yàn)要求的 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，它的實(shí)驗(yàn)原理與EN 50440基本一致，所以我 們可以借鑒它關(guān)于測(cè)試的相關(guān)規(guī)定。在此標(biāo)準(zhǔn)里面5.3.3 First-hour Rating Test—段，有如此介紹：“Collect the water in a container that is large enough to hold the volume removed during an individual draw” ,即用一、個(gè)足夠大容積 的容器收集所有排水過(guò)程中排出的水。其作用在于放水 結(jié)束之后會(huì)對(duì)容器收集到的水量進(jìn)行測(cè)量，從而在最后 計(jì)算的時(shí)候用此部分水量來(lái)計(jì)算得出相關(guān)的數(shù)據(jù)；而我 們將流量計(jì)安裝在水罐的出水口，也正是起到同樣的作 用，即將所有從水罐中排出的水全部經(jīng)過(guò)流量計(jì)測(cè)量， 在計(jì)算的時(shí)候采用這部分的測(cè)量結(jié)果，會(huì)使整個(gè)試驗(yàn)結(jié) 果更加準(zhǔn)確。

4.結(jié)束語(yǔ)

總結(jié)來(lái)說(shuō)，本文的寫(xiě)作目的并不是為了說(shuō)明EN 50440中對(duì)于流量計(jì)安裝位置的要求是錯(cuò)誤的，如果能 夠保證水罐內(nèi)部沒(méi)有殘存的空氣（比如直立性水罐，將 出水口安裝在水罐的頂端），那么，無(wú)論流量計(jì)安裝在 前端還是安裝在后端是沒(méi)有區(qū)別的。但是，由于目前的 生產(chǎn)工藝限制，很多類(lèi)型的水罐是無(wú)法將空氣完全排干 凈的。

基于以上原因，筆者認(rèn)為，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)該能夠 滿(mǎn)足普遍產(chǎn)品的測(cè)試需要，所以在現(xiàn)階段，流量計(jì)安裝 在水罐的出口端，才更能夠保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。