前言

    當前，節能環保和生態文明建設日益受（shòu）到國家和社會的重視，各行各業紛紛響應（yīng）中央號召，逐步（bù）從過去的高耗能、高汙染的粗獷發展方式轉向節約、低碳、環保型（xíng）社會發展方式。

    高低溫試驗箱作為環境適應性的主要（yào）測試設.備，已經成為實驗室、科研院所、生產企業的常規配置設備，具有適用麵廣、擁有量大、能耗高及工作時（shí）間長等（děng）特（tè）點（diǎn）。但目前（qián）國內對（duì）高耗能高低溫試驗箱的能（néng）耗（hào）測試、能效評價尚無相關研究。通過對其（qí）能耗測試方法的研究，提出了降低能耗方法（fǎ），為提高（gāo）高低溫試驗箱（xiāng）的能效提供了基礎。

    1、技術背景

    1.1 試驗方法

    高（gāo）低（dī）溫試驗箱（xiāng）主（zhǔ）要（yào）按照具體的試驗方法（fǎ）進行工作，涉及溫度試驗方法的國家標準主要有：GB/T 2421.1-2008《電工電子產品環境試驗（yàn）概述和指南》、GB/T 2421.2-2008《電（diàn）工電子產品環境試驗（yàn）規範編製者用信（xìn）息試驗概要》、GB/T 2423.1-2008《電工電子產品環境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫》、GB/T 2423.2-2008《電工電子產品環境試（shì）驗第（dì）2部分：試驗方法試驗B ：高溫（wēn）》、GJB 150.1A-2009《軍用裝（zhuāng）備實驗室環境試驗方法第1部分（fèn）：通用要求》、GJB150.3A-2009《軍用（yòng）裝備實（shí）驗（yàn）室環境試驗方法第3部分：高溫試驗》、GJB 150.4A-2009《軍用裝（zhuāng）備實驗室環（huán）境試驗方法第4部分：低溫試驗》。
    通過（guò）上述標準規定的試（shì）驗（yàn）方（fāng）法的簡要總結，試驗箱實（shí）際工作狀況為恒溫狀態和變溫狀態。其中恒溫狀態包括高溫恒（héng）溫、低溫恒溫、常（cháng）溫恒溫狀態;變溫狀態包括升溫與降溫狀態（tài）。

    1.2 特征（zhēng）溫度選擇（zé）

    為使上述各階段試（shì）驗能夠有效開展，需設置高溫、低溫、常溫恒溫狀態特征（zhēng）點以及升溫、降溫狀態的起止特征（zhēng）溫度。
    通過對GB/T 2421.1-2008《電工（gōng）電子產（chǎn）品環境試驗概述和指南（nán）》標準中高、低溫試（shì）驗的各嚴酷等級的參照，（見表1）
    以及GB/T10592-2008《高低溫試驗箱技術條：件（jiàn）》中，針對高低溫試驗箱性（xìng）能規定值： 30℃、40℃、55℃、 70℃、 85℃、 100C、 125℃、 155℃、175℃、 200%C和+5℃、 -5℃、 -10℃、 -25℃、 -40℃、-55C、 -65℃中所列溫度。
    綜合上述兩者的指標參數（shù），以及依照GB/T2421.2標準中所推薦環境試驗等（děng）級以及設備工作狀態特點（diǎn），高溫狀態，溫度選擇125℃的（de）嚴酷等級作為特征溫度進行試驗;低溫狀態由於（yú）製（zhì）冷係統不（bú）同低溫極限結構差異較大，因此-40℃極限溫度設備選擇25℃的嚴酷等級（jí）作為特（tè）征溫（wēn）度（dù）進行試驗、在-80℃極限（xiàn）溫度設備（bèi）選擇55%C的（de）嚴（yán）酷等級進行特征溫度試驗;常溫狀態選擇25℃室溫作為特征溫度。對於（yú）升溫、降溫狀態，為使試驗（yàn）簡單易（yì）行並合理利用能源，以常溫狀態作為起點，高、低溫恒（héng）溫特征值作為截止特征溫度進行試驗。

    1.3 工作狀態特點

    試驗箱能耗主要取決於製熱係統與製冷係統（tǒng），另外，試驗箱結構設計（jì）、箱（xiāng）體保溫性能及密封狀（zhuàng）況也會直（zhí）接影響試（shì）驗箱（xiāng）的能（néng）耗。

    1.3.1 製熱係統

    製熱係統，結構較為簡單。通常采用電熱絲加熱方式，為達到快速的升溫速率和高溫度（dù）， 一般采用增加電熱絲數量方式解決（jué）。常（cháng）規高低溫（wēn）試驗箱高溫（wēn）極（jí）限為200℃至300C不等。
    由於試驗箱（xiāng）製熱係統（tǒng）工作機理較為簡單，設備能耗與加熱功率多呈線性關係，因此無需設置（zhì）較（jiào）高溫度即（jí）可對比出不同設備間高溫能效（xiào）性能。

    1.3.2 製冷係統

    製冷係統，工作原理是采用逆卡諾循環。工作範圍（wéi）通（tōng）常分為-40C極限溫度與-80℃極（jí）限溫度兩種。主要差別在所采取的製冷循環不同， -40℃循環所（suǒ）采（cǎi）用單級壓縮蒸氣製冷循環，製冷劑（jì）采用中（zhōng）溫製冷劑： R22或（huò）R404A ，在一個大氣壓下其蒸發溫（wēn）度是-40.7%℃、-46.5%℃ ，所以要獲取- 40℃及以下的低溫時必須（xū）采用中溫製冷劑與低溫（wēn）製冷劑複（fù）疊式的（de）製冷循環，製（zhì）取- 40℃~ - 80℃的低溫，低溫製冷劑（jì）一般選用R23 ，它在一個大（dà）氣壓下的蒸（zhēng）發溫度是-81.7%℃。
    複疊式製冷循環是由兩（liǎng）個單獨的製冷循環組成，在其高、低溫部分分別使用中、低溫製冷劑。高溫部分中製冷劑（jì）的蒸發用（yòng）來使低溫（wēn）部分中的製冷劑（jì）冷凝，低溫（wēn）部分（fèn）製（zhì）冷（lěng）劑（jì）蒸發輸出冷量，用一個蒸發冷凝器將這兩部分聯（lián）係起來，它既是高溫（wēn）部分的（de）蒸發器，又是（shì）低溫部（bù）分的冷凝器。該方法由於蒸發冷凝器部分相互作用，相較於兩個獨立的製（zhì）冷係統，可以減少能耗。

    1.3.3 結構設計（jì）、箱體保溫及密封狀況

    高低溫試驗箱的結構形狀各式各樣，對於不同試驗箱雖然工作室容積相同，但（dàn）表麵積差異較大，根據傳熱方程Q=hAo T，可知散（sàn）熱量（liàng）Q與散熱麵積A成正比，因此（cǐ）箱體結構形狀設計對試驗箱能耗也會造成（chéng）較大影響（xiǎng）。
    試（shì）驗箱的保溫結構與（yǔ）密封在高、低溫恒溫（wēn）狀態影響明顯。由於恒溫狀態停（tíng）留時（shí）間較長，與外界溫差較大，根據傳熱方程，熱交換造成的影響明顯。若（ruò）保溫性能差，將多次啟動壓縮機進行再平衡，對設備能（néng）耗造成較大不利影響。