PROGRAM I METODYKA BADAŃ

PROGRAM I METODYKA BADAŃ
CHŁODZIAREK TERMOELEKTRYCZNYCH
O POJEMNOŚCI UŻYTKOWEJ 48 LITRÓW
1. OBIEKTY BADAŃ
1.1. Pierwszym obiektem badań jest transportowa chłodziarka termoelektryczna ChTT-48,
opracowana w Katedrze Klimatyzacji i Transportu Chłodniczego ZUT i wykonana na bazie
obudowy domowej chłodziarki termoelektrycznej LK-48 Ravanson. W nowej chłodziarce
wykorzystana
jest
oryginalna
konstrukcja
agregatu
chłodniczego
oraz
sposób
dwupoziomowej regulacji temperatury przy zasilaniu chłodziarki z sieci prądu stałego 12 V
DC. Chłodziarka jest przeznaczona do użytku na środkach transportu z napięciem sieci
pokładowej 12 V DC, w tym: w samochodach, domkach przyczepach, auto-sklepach,
jachtach, lokomotywach i wagonach kolejowych, itp. W warunkach domowych może być
zasilana z akumulatora lub z sieci elektrycznej przez przetwornik 230V AC/12 V DC.
1.2. Drugim obiektem badań jest wspomniana wyżej domowa jednokomorowa chłodziarka
termoelektryczna LK-48 Ravanson o przeznaczeniu ogólnym i o pojemności użytkowej 48
litrów.
1.3. Wspólną cechą rozwiązań technicznych obu chłodziarek jest wykorzystanie dwóch
trybów pracy: roboczego (napięcie zasilania modułów termoelektrycznych 12 V DC,
maksymalna wydajność chłodnicza) i energooszczędnego (obniżone napięcie zasilania).
Przejście z trybu roboczego w tryb energooszczędny i z powrotem odbywa się: w chłodziarce
ChTT - skokowo zgodnie z sygnałem termostatu, natomiast w chłodziarce LK-48 – płynnie
(w czasie do 30 minut) zgodnie z sygnałem elektronicznego regulatora temperatury,
sterującego układem zasilania, który z kolei działa na zasadzie regulacji szerokości impulsów
– PWM.
2. CELE BADAŃ
2.1. Określenie i/lub weryfikacja podstawowych charakterystyk technicznych chłodziarki
ChTT-48, w tym mocy pobieranej, dobowego zużycia energii, wytwarzanej różnicy
temperatur, poziomu hałasu, oraz charakterystyk dynamicznych.
2.2. Badania porównawcze wymienionych w p. 2.1 charakterystyk obu obiektów badań w
identycznych warunkach eksploatacji.
3. OGÓLNE WARUNKI PROWADZENIA BADAŃ
3.1. Badania powinny być prowadzone w pomieszczeniu zgodnym z normą PN-791C-89000.
W każdym punkcie pomiarowym temperatury otoczenia jej wartość powinna być
utrzymywana na stałym poziomie w zakresie + 0,2 K wartości nominalnej określonej dla
danego badania. Rozmieszczenie termopar zgodnie z p. 3.4.11 EN ISO 8561:1995 + A1: 1997
z wyjątkiem wysokości, która ma odpowiadać górnej płaszczyźnie obudowy chłodziarki. Przy
zachowaniu tego warunku chłodziarka może być zainstalowana zarówno na podłodze
pomieszczenia badawczego, jak na blacie stołu, ale nie bliżej niż 0,5 m od ścian.
3.2. Badania charakterystyk wymienionych w p. 2.1 i 2.2 należy poprowadzić w trzech
temperaturach otoczenia: 22oC, 27oC oraz 32oC.
3.3. W charakterze wypełnienia komory wykorzystać pakiety M zgodnie z EN ISO 8561:1995
+ A1: 1997
3.4. Wszystkie badania są prowadzone przy zamkniętych drzwiach chłodziarki.
3.5. Badania porównawcze mogą być prowadzone przy jednoczesnym ustawieniu obu
chłodziarek w pomieszczeniu badawczym pod warunkiem braku jakichkolwiek wzajemnych
oddziaływań chłodziarek na siebie, a przede wszystkim oddziaływań cieplnych.
4. PROGRAM BADAŃ
4.1. Przy badaniu obu chłodziarek w temperaturze otoczenia 22oC prowadzi się dziewięć
badań zgodnie z matrycą przedstawioną poniżej: z pustą komorą1, z komorą wypełnioną w
połowie i z pełną komorą, oraz przy trzech nastawach termostatu: min, medium i max2. W
pozostałych temperaturach otoczenia prowadzi się badania pustej chłodziarki dla jednej
nastawy termostatu – med (4).
Stan komory
Nastawa termostatu
pusta komora
wypełniona w
pełne wypełnienie
połowie
min (położenie 1*)
med (położenie 4)
max (położenie 7)
* - położenie pokrętła regulatora temperatury. W ChTT-48 – jest to termostat Danfoss 7708, w LK-48 – opornik
nastawny (potencjometr).
4.2. W trakcie badań chłodziarki ChTT-48 na bieżąco mierzone są następujące parametry:
napięcie i natężenie prądu zasilania, moc pobierana, zużycie energii, temperatura otoczenia,
temperatury w komorze chłodziarki, czas od włączenia chłodziarki do momentu zadziałania
1
2
Przy tym półka pozostaje w komorze!
W chłodziarce ChTT-48 termostat znajduje się na zewnątrz komory, w dolnej części tylnej ściany.
termostatu oraz w/w parametry w tym momencie, czas osiągnięcia ustalonych warunków
pracy. Parametry obliczane na podstawie wartości mierzonych: średnia temperatura w
komorze, wytwarzana przez chłodziarkę różnica temperatur3.
Rys. 1. Ustawienia temperatur na regulatorach temperatury w położenie med (4) : a – LK-48, b – ChTT-48.
4.3. W trakcie badań chłodziarki LK-48 na bieżąco mierzone są następujące parametry:
napięcie i natężenie prądu zasilania, moc pobierana, zużycie energii, temperatura otoczenia,
temperatury w komorze chłodziarki, czas od włączenia do początku obniżenia napięcia
zasilania oraz w/w parametry w tym momencie, czas osiągnięcia ustalonych warunków pracy.
4.4. Dodatkowo do badań wymienionych w p. 4.1. prowadzi się badania porównawcze
zużycia energii przez chłodziarki w temperaturze otoczenia 25oC z p. 8.1.1(c) EN ISO
8561:1995 + A1: 1997. Te badania należy przeprowadzić przy identycznych średnich
temperaturach w komorach obu chłodziarek zgodnie z metodyka opisaną w p. 6.3.
5. WYMAGANIA DO PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH, ZASILACZY ORAZ
DOKŁADNOŚCI POMIARÓW
5.1. Pomiary wielkości elektrycznych prądu stałego: napięcie, natężenie prądu, moc
pobierana, zużycie energii powinny być dokonywane przyrządami klasy nie gorszej niż 0,2 o
rozdzielczości odpowiednio: 0,01 V; 0,01 A; 0,1 W, 1Wh.
Przez maksymalną wytwarzaną różnicą temperatur należy rozumieć taką różnicę, która ustala się w roboczym
trybie pracy chłodziarki bez przejścia w tryb energooszczędny. W temperaturach otoczenia powyżej 22 oC przy
ustawieniu nastawy termostatu (regulatora temperatury) w położenie max przejście w tryb energooszczędny nie
następuje.
3
5.2. Pomiary wielkości elektrycznych prądu zmiennego: napięcie, natężenie prądu, moc
pobierana, zużycie energii powinny być dokonywane przyrządami klasy nie gorszej niż 0,2 o
rozdzielczości odpowiednio: 0,1 V; 0,1 A; 0,1 W, 1Wh.
5.3. Pomiary temperatury powinny być dokonywane miernikami klasy nie gorszej niż 0,2 o
rozdzielczości 0,1K w komplecie z termoparami.
5.4. Pomiar czasu – z dokładnością + 1 s.
5.5. Jako zasilacz chłodziarki można wykorzystać przetwornik prądu zmiennego w prąd stały
w
trybie
stabilizacji
napięcia,
np.
D3010,
ze
współczynnikiem
pulsacji
prądu
wyprostowanego nie większym niż 5%. Mimo, że większość współczesnych zasilaczy
laboratoryjnych posiada cyfrową indykację wyjściowego napięcia i natężenia prądu, dla
rejestracji tych wartości należy użyć bardziej dokładnych przyrządów pomiarowych, zgodnie
z p. 5.1. W przypadku instalowania zasilacza poza pomieszczeniem badawczym lub przy
długości przewodów zasilających chłodziarkę ponad 3 metry pomiar wspomnianych wartości
należy dokonać bezpośrednio na wejściu elektrycznym chłodziarki.
5.6. Do zasilania chłodziarki LK-48 należy użyć stabilizatora napięcia prądu stałego 230 V
AC z dokładnością jego utrzymania w czasie nie gorszą niż + 1V.
6. WYBRANE ELEMENTY METODYKI BADAŃ
6.1. Temperatura w komorze chłodziarki mierzona jest za pomocą termopar rozmieszczonych
w komorze chłodziarki zgodnie z PN-EN ISO 7371:2000, rys. 10, rozmieszczenie B.
6.2. Badanie należy przeprowadzić w następującej kolejności:
-
chłodziarkę z otwartymi drzwiami umieścić w pomieszczeniu badawczym, podłączyć
źródło zasilania z wcześniej ustawionym napięciem wyjściowym, rozmieścić termopary;
- ustawić w komorze niezbędną temperaturę po czym zostawić chłodziarkę przynajmniej na
0,5 godz. z otwartymi drzwiami w celu wyrównania temperatury poszczególnych jej części z
temperaturą otoczenia, po czym drzwi chłodziarki zamknąć;
- w momencie włączenia odczyty termopar t1, t2, t3, tot, nie powinny różnić się od siebie
więcej niż 0,2 K.
- włączyć źródło zasilania odnotować czas włączenia i skorygować w razie potrzeby wartość
napięcia;
- należy zwrócić szczególna uwagę na dokładność odnotowania czasu zadziałania termostatu.
Jest pożądane, aby owa dokładność wynosiła + 5 s;
- rejestrację wszystkich mierzonych wartości prowadzić co 5 minut, a w stanie ustalonym – co
15 minut;
- stan ustalony uważa się za osiągnięty, jeśli zmiana średniej temperatury w komorze nie
przekracza lC w ciągu godziny;
- zaleca się prowadzenie badań w okresie 24 godzin pracy w stanie ustalonym. W przypadku
krótszego okresu badań, ale nie mniej niż 3 godziny pracy w stanie ustalonym, należy
przeliczyć zużycie energii na okres 24-godzinowy, biorąc pod uwagę tylko okres stanu
ustalonego;
- po osiągnięciu stanu ustalonego określić czas osiągnięcia tych warunków pracy, określić
wytworzoną przez chłodziarkę różnicę temperatur oraz charakterystyki elektryczne.
6.3. Przy badaniach porównawczych zużycia energii zgodnie z p. 4.4. należy w obu
chłodziarkach pokrętło regulatora temperatury ustawić w położenie (2). Przy tym średnia
temperatura w komorze chłodziarki ChTT-48 powinna ustawić się w zakresie 10+0,5oC.
Natomiast odpowiednia temperatura w chłodziarce LK-48 może różnić się od wskazanej.
Dokonać wyrównania tych temperatur można jedynie poprzez korektę położenia pokrętła
regulatora temperatury w chłodziarce LK-48. Warunek równości temperatur będzie spełniony,
jeśli różnica średnich temperatur w komorach obu chłodziarek będzie nie większa niż 0,2 K.
6.4. Sprawdzenia korygowanego poziomu mocy akustycznej (hałasu) dokonać zgodnie z
normą PN-N-01307:1994 metodą wolnego pola akustycznego lub inną uznaną metodą
pomiaru hałasu. Pomiary poprowadzić dla obu trybów pracy chłodziarek w temperaturze
22oC przy nastawie termostatu med 4 w stanie ustalonym.
7. SPOSÓB PRZEDSTAWIENIA WYNIKÓW
7.1. Wyniki należy przedstawić w postaci protokołów pojedynczych badań i protokołów
zbiorczych. Do protokołów należy załączyć wydrukowane wykresy zmian mierzonych
wartości w czasie. W celu ułatwienia przygotowania szablonów protokołów dołączamy
przykładowe protokoły z badań wstępnych, przeprowadzonych w KKiTCh ZUT.
7.2. Oprócz materiałów, wykazanych w p.7.1, należy przedstawić opisowy wniosek z badań
chłodziarki ChTT-48 z wskazaniem jej zdolności do pracy oraz podstawowych charakterystyk
technicznych. W tym wniosku prosimy również odnieść się do możliwości i/lub celowości
zakwalifikowania chłodziarki do określonej klasy energetycznej zgodnie z Dyrektywą
Eurokomisji 2003/66/WE z dnia 3 czerwca 2003 r z ostatnimi zmianami.
W przypadku, jeśli przy tej nastawie chłodziarka CHTT-48 nie przełączy się w energooszczędny tryb pracy,
badania obu chłodziarek należy przeprowadzić przy wyższych jednakowych nastawach, np. położenie (3).
4
7.3. Na podstawie badań porównawczych należy przedstawić wniosek o konkurencyjności
nowej chłodziarki wobec jej odpowiednika w całym zakresie badanych temperatur. Ponieważ,
ze względu na zastosowany układ zasilania, chłodziarkę LK-48 nie da się zasilać
bezpośrednio z sieci prądu stałego 12 V DC, przeliczenie jej mocy pobieranej i zużycia
energii na warunki pracy chłodziarki ChTT-48 należy dokonać używając mnożnik –
współczynnik sprawności zasilacza kz. Zależność kz od napięcia wyjściowego była zbadana
w KKiTCh ZUT i jest przedstawiona na rys. 2.
Rys.2.
Zależność współczynnika sprawności kz układu zasilania chłodziarki LK-48 od
napięcia wyjściowego.
Załącznik 1
PROTOKÓŁ nr ___1___ z dnia ____17.07___ 2014 r
napięcie zasilania: 12,00 V,
Czas
U~
I~
Moc
zuży
wana
badań transportowej chłodziarki termoelektrycznej ChTT-48
nastawa termostatu: _____(1)___,
średnia temperatura otoczenia __27____ ºС
I=
Moc
zuży
wana
Odczyty
liczników
Т1
wzg
bezwzgl
V
A
W~
A
0
5
10
15
20
30
36
50
70
100
120
140
165
180
210
12:00:00
12:05
12:10
12:15
12:20
12:30
12:36:06
12:50
13:10
13:40
14:00
14:20
14:45
15:00
15:30
stop
225,0
223,4
223,4
223,5
223,5
223,4
223,3
224,5
223,9
224,1
224,2
224,3
224,2
224,1
224,3
1,03
1,01
1,01
1,01
1,01
1,01
0,38
0,38
0,38
0,38
0,38
0,38
0,38
0,38
0,38
185,4
184,9
183,3
182,8
182,3
182,1
67,5
69,2
69,1
69,2
69,0
69,1
68,8
68,7
68,8
5,6
5,2
5,2
5,2
5,2
5,1
1,2
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
W=
~Wh
=Wh
Kolumny zaznaczone kolorem szarym danego zlecenia nie dotyczą.
Zewnętrzne temperatury,
ºС
Temperatury w komorze,
ºС
radiator
zimny
27,2
19,7
16,8
14,7
12,9
10,4
9,3
11,3
10,9
10,4
10,0
9,5
9,5
9,6
9,5
Т2
dół
środek
Т3
Т4
góra
27,1
24,1
21,7
19,4
17,5
14,8
13,1
13,2
12,9
12,0
11,8
11,5
11,1
11,0
11,0
27,6
24,2
21,6
19,7
17,8
15,1
13,4
13,5
13,1
12,2
12,0
11,8
11,4
11,3
11,4
27,7
24,0
21,4
19,5
17,7
14,9
13,5
13,5
13,1
12,2
12,0
11,9
11,5
11,4
11,4
Т5
otoczenie
radiator
gorący
T6
T11
27,7
37,4
37,4
37,4
37,1
36,7
36,4
32,7
32,2
32,1
31,9
31,4
32,4
32,3
32,4
25,7
26,3
27,0
26,6
27,3
26,5
26,2
26,7
26,3
26,2
26,0
26,0
26,5
26,4
26,5
24,3
24,3
24,6
24,6
24,9
24,6
24,5
24,6
24,1
24,0
23,8
23,9
24,5
24,3
24,5
Załącznik 2
Zestawienie wyników badań chłodziarek (pusta komora) przy temperaturze otoczenia 22 oC i
różnych nastawach regulatora temperatury
Parametry mierzone i
obliczane
1 (min)
LK-48
Parametry temperaturowe:
Średnia temperatura w
komorze w ustalonych
warunkach pracy, oC
Średnia temperatura w
komorze w momencie
zadziałania termostatu, oC
Wytwarzana różnica
temperatur, K
Nierównomierność
temperatury w komorze
(góra-dół), K
Parametry czasowe:
Czas osiągnięcia
ustalonych warunków
pracy [min]
Czas do zadziałania
regulatora temperatury
[min:s]
Parametry elektryczne i
energetyczne:
Napięcie zasilania
agregatu [V]
Natężenie prądu zasilania
[A]
Moc pobierana [W]
Dobowe zużycie energii
chłodziarki [kWh]
Średnia sprawność
elektryczna zasilacza, [-]
Przeliczone dobowe
zużycie energii [Wh]
ChTT-48
Nastawa termostatu
4 (med)
LK-48
ChTT-48
7 (max)
LK-48
ChTT-48
Uwagi