吸油烟机全压效率拟合方法比较分析

吸油烟机全压效率拟合方法比较分析

邓林涓1许鹏1孔繁海1杨雷2王奎1刘汉阳

1.山东省计量检测中心山东省济南市250013

2.山东省计量科学研究院山东省济南市250013

摘要：全压效率是考察吸油烟机能效的一个重要参数，直接反应了吸油烟机有效将电能转化为风能的能力。根据现行标准GB/T17713-2011《吸油烟机》对全压效率的定义为：吸油烟机在规定风量(7m3/min)和规定风量时空气标准状态下的全压值的乘积，与规定风量时主电机输入功率之比。无法直接实验测得规定风量7m3/min下的全压效率值，因此采用多个不同内孔直径的孔板进行空气性能试验，测得多个孔板下的风量及全压效率值，并通过拟合获得规定风量7m3/min下的全压效率，但标准并未对拟合方法做出明确规定，本文采用几种常用的拟合方法对吸油烟机全压效率进行拟合，并分析各种不同拟合方法的差别对标准提出了意见和建议。

关键字：吸油烟机全压效率数据拟合

1引言

吸油烟机于2013年10月1日正式加入能效标识管理产品，以吸油烟机的全压效率、待机功率、关机功率、常态气味降低度和油脂排放限值来分级。吸油烟机能效等级共分为5级，1级为最高能效等级，5级为最低能效等级。其中全压效率体现了吸油烟机有效将电能转化为风能的能力。现行标准GB/T17713-2011《吸油烟机》对全压效率的定义为：吸油烟机的规定风量（7m3/min）和规定时空气标准状态下的全压值的乘积，与规定风量时主电机输入功率的比值。根据标准要求的吸油烟机空气性能试验装置，为测得吸油烟机全压效率需要更换多个不同内孔直径的孔板，并在每一块孔板下测得相应的风量及全压效率值，最后通过曲线拟合获得标准规定风量7m3/min下的全压效率值，作为吸油烟机的全压效率并以此对吸油烟机能效等级进行判定。但标准并未对拟合方法做出明确规定，不同的拟合方式获得的全压效率值并不相同。本文采用常用的拟合方法对吸油烟机全压效率进行拟合，并分析各种不同拟合方法的差别。

2不同拟合方法的测试结果

本文选用一台吸油烟机在标准规定的试验条件下，根据标准要求对其进行全压效率测试并采集每一块孔板下测量参数值，包括实验工况、风量、电机功率、静压及每一块孔板计算获得的全压效率值。

以横坐标为被测点风量值，纵坐标为每个被测点的全压效率进行数据拟合，以获得标准规定风量7m3/min下的全压效率值。本文选取常用的几种拟合方法进行数据的拟合，具体结果如下：

2.1线性插值法

如图1所示，采用线性插值法获得风量为7m3/min时的全压效率为24.6627%。

2.2多项式插值（三次插值法）

如图2所示，采用多项式插值法对数据进行插值，测得风量为7m3/min时的全压效率为24.9430%。

2.3最小二乘法拟合

为获得更好的拟合结果，采用6阶最小二乘法获测得风量为7m3/min时的全压效率为24.8636%，拟合度R-square为0.9717。

2.4高斯拟合

同理为获得更好的拟合结果，如图4所示，采用5阶高斯拟合获得风量为7m3/min时的全压效率为24.8681%，拟合度R-square为0.9718

2.5平滑样条插值法（smoothingspline）

在插值问题中，样条拟合比多项式插值更加稳定，可以避免因插值次数过多引起的插值结果更加偏离原函数值，对较为复杂的曲线拟合也有较好的效果。采用平滑样条插值法对全压效率进行拟合数据，获得风量为7m3/min时的全压效率为24.9563%，拟合度R-square为0.9763，拟合结果如图5所示。

3总结

对于该台被测吸油烟机，标准风量为7m3/min时的全压效率大约位于第七和第八个点之间接近最高点的位置。不同的拟合方法获得的结果也不尽相同，事实上如果采用线性插值的方法，仅风量为7m3/min附近周围的点才参与运算，其余边缘的点均是无用的。本文采用几种常见的拟合方法进行测试，这几种不同的拟合方法获得的结果统计如表1所示

从表中可得出这其中最大值与最小值之差为0.2836%，几种不同拟合方式获得的全压效率平均值为24.8567%，相对不确定度为1.14%。根据现行吸油烟机能源效率计量检测规则JJF1261.24-2018对全压效率检测结果的相对扩展不确定度应优于3.5%（k=2），且并未考虑到曲线拟合所产生的误差影响，然而不同拟合方式带来的差剧不容忽视。因不同检测机构对结果不同的拟合方式带来偏差，目前还没有明确的解释和说明，这影响着企业的检测结果及计量结果的准确、公平公正性。建议标准对其应作出明确规定和说明，以减少因不同拟合方法而带来的数据偏差，对吸油烟机全压效率的不确定评定中也应考虑到因数据拟合而产生的影响。