前言

    當前，節能環保和生態文明（míng）建設日益受到國家（jiā）和（hé）社會的重視，各行各（gè）業紛紛響應（yīng）中央號召，逐步從過去的高耗（hào）能、高汙染的粗獷發展方式轉向節約、低碳、環（huán）保型社會（huì）發展方式。

    高低溫試驗（yàn）箱作為環境適應性的主要測試設.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（yōng）有量大、能耗高及工作時間長等特點。但目（mù）前國內對高耗能高（gāo）低溫試驗箱的能耗測（cè）試、能效評價尚無相關研究。通過對其能耗測試方法的研究，提出了降低能耗方法，為提（tí）高高（gāo）低溫試驗（yàn）箱的能效（xiào）提供了基礎（chǔ）。

    1、技術背景

    1.1 試驗方法

    高低溫試驗箱主要按照具體的試驗方法進行（háng）工作，涉及溫度試驗方法的國家標（biāo）準主要有：GB/T 2421.1-2008《電（diàn）工電子產品環境試驗概述和指南》、GB/T 2421.2-2008《電工電子產品環境試驗（yàn）規範編製（zhì）者用信息試驗概（gài）要》、GB/T 2423.1-2008《電工電（diàn）子（zǐ）產品（pǐn）環境試驗第2部分：試驗（yàn）方法試驗A：低（dī）溫》、GB/T 2423.2-2008《電工（gōng）電子產（chǎn）品環境試驗第2部分（fèn）：試（shì）驗方法試驗B ：高溫》、GJB 150.1A-2009《軍（jun1）用裝備實驗（yàn）室環境試（shì）驗方法第1部分：通用要求（qiú）》、GJB150.3A-2009《軍用（yòng）裝備實驗室環境試驗（yàn）方法第3部（bù）分：高溫試驗》、GJB 150.4A-2009《軍用裝備實驗室環境（jìng）試驗方法第4部分：低溫試驗》。
    通過上述標準規定的試（shì）驗方法的（de）簡要總結，試（shì）驗箱實（shí）際工作狀況為恒溫狀態和變溫（wēn）狀態。其中恒（héng）溫狀（zhuàng）態包（bāo）括高溫恒溫、低溫恒溫、常溫恒溫狀態;變溫狀態包括升（shēng）溫與降溫狀態。

    1.2 特征溫度選擇

    為使上述（shù）各階段（duàn）試驗能（néng）夠有效開展，需設置高溫、低溫、常溫（wēn）恒（héng）溫狀態特（tè）征點以及升溫、降溫狀態的起止特征溫度。
    通過對（duì）GB/T 2421.1-2008《電工電子產品環境試驗概（gài）述和指南》標準中高、低溫試驗的各嚴酷等級的參照，（見表1）
    以及GB/T10592-2008《高低溫（wēn）試驗（yàn）箱技術（shù）條：件》中，針（zhēn）對高低溫試驗箱性能規定值： 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，以及依照GB/T2421.2標準中所（suǒ）推薦環境試驗等級以及設備工作（zuò）狀態特點，高溫狀態，溫度選（xuǎn）擇125℃的嚴酷（kù）等級作為特征溫度進行試驗（yàn）;低溫（wēn）狀態由於製冷係統不同低溫極限結（jié）構差異較大，因此-40℃極限溫度設備選擇25℃的嚴酷等級作為特征溫度進行試驗、在-80℃極限溫度設備選擇55%C的嚴酷等級進行（háng）特征溫度試驗;常溫（wēn）狀態選擇25℃室溫作為特征溫度。對於升溫、降溫狀態，為使試驗簡單易行並合理利（lì）用能源，以常溫狀態作為（wéi）起點，高、低溫恒（héng）溫特征值作為截止（zhǐ）特征溫度進行試驗。

    1.3 工作狀態特點

    試驗箱能（néng）耗主要取決於製熱（rè）係（xì）統（tǒng）與製冷係（xì）統，另外，試驗箱結（jié）構設計（jì）、箱體保溫性能及密封狀況也會直接影響試驗箱的能耗。

    1.3.1 製熱係統

    製熱係統，結構較為簡單（dān）。通常采用電熱絲加熱方式，為達（dá）到快速的升溫速率和高溫度（dù）， 一般采用增加電熱絲數量（liàng）方式解決。常規高低溫試驗（yàn）箱（xiāng）高溫極限為200℃至300C不等。
    由於試驗箱製熱係統工作機理較為簡單，設備能耗與加熱功率多呈線性關係，因此無需設置較高溫度即可對比出不同設備間高溫能效性能。

    1.3.2 製（zhì）冷係統

    製（zhì）冷係統，工作原理是（shì）采（cǎi）用逆卡諾循環（huán）。工作範（fàn）圍通常分為-40C極限溫（wēn）度與-80℃極限溫度兩種。主要（yào）差別在所采取的製冷循環不（bú）同（tóng）， -40℃循環所采用單級壓縮蒸氣製冷循環，製冷劑采用中溫製冷（lěng）劑（jì）： R22或R404A ，在一個大氣壓下（xià）其蒸發溫度是-40.7%℃、-46.5%℃ ，所以要獲取- 40℃及以下的低溫時（shí）必須采用中溫製冷劑與低溫製冷劑複疊式的製（zhì）冷（lěng）循環，製取- 40℃~ - 80℃的低溫，低溫製冷劑一般選用R23 ，它在一個大氣壓下的蒸（zhēng）發溫度（dù）是-81.7%℃。
    複疊式製冷循環（huán）是由兩（liǎng）個單獨的製冷循（xún）環組成，在其高、低溫部分分別使用中、低（dī）溫製冷劑（jì）。高溫部分中（zhōng）製冷（lěng）劑的蒸發用來使低溫部分中的製冷劑冷凝，低溫部分製冷劑蒸發輸（shū）出冷量，用一個蒸發冷（lěng）凝（níng）器將這兩（liǎng）部分聯係（xì）起來，它既是高溫部分的蒸發器（qì），又是低溫部分的冷（lěng）凝器。該方法由於蒸（zhēng）發冷（lěng）凝器部分相互作用，相較於兩個（gè）獨立（lì）的製冷係統，可以減少能（néng）耗。

    1.3.3 結構設計、箱體保溫及密封狀況（kuàng）

    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（zuò）室容積相同，但表麵積（jī）差（chà）異較大，根據傳熱方（fāng）程Q=hAo T，可知散熱量Q與（yǔ）散熱麵積A成正比，因此箱體（tǐ）結構形狀設計（jì）對試驗箱能耗也（yě）會造成較大影響。
    試驗箱的保溫結構與密封（fēng）在高、低溫恒溫狀態影響明顯。由於恒溫狀態停留（liú）時間較長（zhǎng），與外界溫差較大，根據傳熱方程，熱交換（huàn）造成的影響明顯。若（ruò）保溫性能（néng）差，將多（duō）次啟動壓縮機進（jìn）行再平衡（héng），對設備能耗造成較（jiào）大不利影響。