ANSI/ASHRAE Standard 41.13-2023
Стандартные методы измерения высшей теплоты сгорания топлива

Стандартный №

ANSI/ASHRAE Standard 41.13-2023

Дата публикации

2023

Разместил

American National Standards Institute （ANSI)

Последняя версия

ANSI/ASHRAE Standard 41.13-2023

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

Стандарт ANSI/ASHRAE 41.13-2023, авторитетный стандарт для измерения высшей теплоты сгорания (ВТС) топлив, был утвержден и опубликован ASHRAE и Американским национальным институтом стандартов 31 мая 2023 года. Этот стандарт предоставляет унифицированный метод определения ВТС для эксплуатационных испытаний топливных систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения и их компонентов в лабораторных и полевых условиях. Стандарт принимает пятилетний цикл обновления, отражающий последние разработки в технологии измерения энергии.

---

Основные определения и система классификации топлива

Стандарт четко определяет ВТС как теплоту сгорания, которая включает скрытую теплоту водяного пара, отличая ее от НТС. Стандарт устанавливает полную трехступенчатую систему классификации, основанную на физическом состоянии топлива:

Состояние топлива	Единица измерения	Стандартные условия	Типичные типы топлива
Газообразное топливо	кДж/м³ (БТЕ/фут³)	15,6°C, 101,6 кПа, сухое	Природный газ, коммерческий пропан, биогаз
Жидкое топливо	МДж/кг или МДж/л	15,6°C опорная температура	Керосин, мазут № 2-6, Биодизель
Твёрдое топливо	МДж/кг (БТЕ/фунт-сила)	Не зависит от температуры и давления окружающей среды	Древесина, топливо из отходов, уголь, кокс

Пример применения: При оценке энергоэффективности систем отопления на природном газе для определения высокой теплотворной способности (HHV) использовался метод газовой хроматографии ASTM D3588. Измеренные значения были стандартизированы по сухому стандарту 15,6 °C и 101,6 кПа с использованием формулы коррекции стандартных условий для обеспечения сопоставимости данных из разных лабораторий.

---

Структура метода испытаний и технические характеристики

Стандарт устанавливает соответствующие методы испытаний ASTM для различных типов топлива и создает полную систему измерительной технологии:

Тип топлива	Стандарт испытаний	Технический принцип	Требования к точности
Газообразное топливо	ASTM D3588	Газохроматографический анализ	Четыре значащие цифры
Газообразное топливо (альтернатива)	ASTM D1826	Непрерывно записывающий калориметр	Прямое измерение в стандартных условиях
Жидкость топливо	ASTM D240	Бомбовый калориметр	С измерением плотности
Твердое топливо (древесина/топливо из ТБО)	ASTM E711	Бомбовый калориметр	Включая измерение остаточной влажности
Твердое топливо (уголь/кокс)	ASTM D5865	Бомбовый калориметр	Преобразование удельной эталонной температуры

В стандарте особое внимание уделяется требованиям прослеживаемости приборов. Все измерительное оборудование должно быть прослеживаемо к стандартам национальных метрологических учреждений, признанных NIST или BIPM, и должно проходить повторную калибровку с предписанными интервалами.

---

Коррекция стандартных условий и локальное применение

Стандарт предоставляет подробную систему формул коррекции для преобразования HHV, измеренного при стандартных условиях, в значение при фактических условиях использования:

Формула коррекции для газообразного топлива: HHV₂ = HHV_sc × [(P_b + P₂ - P_wvl)/(P_s - P_wvs)] × (T_s/T₂) × (1/Z)

Пересчет объемной базы для жидких топлив: HHV_v = HHV_m × ρ

Коррекция содержания влаги для твердых топлив: HHV₂ = HHV_sc × (100 - MC₂)/(100 - MC_sc)

Технические моменты: Товарный природный газ обычно поставляется сухим, поэтому P_wvl и P_wvs можно считать нулевыми. Однако при использовании определенных типов калориметров и расходомеров газа газ насыщается во время измерения, что требует применения полной формулы коррекции.

---

Неопределенность измерений и контроль качества

Стандарт требует, чтобы неопределенность измерений была указана, если метод определения неопределенности указан в плане требований. Установка прибора должна соответствовать спецификациям производителя; в противном случае заявление производителя о точности не применяется. Записи о калибровке должны вестись надлежащим образом для обеспечения полной цепочки прослеживаемости качества.

---

Требования к отчётности и целостность данных

Стандарт определяет все элементы отчётности, включая название или состав топлива, дату анализа, информацию об ответственном лице, лабораторную информацию, метод испытания, данные о высшей теплотворной способности и эталонную температуру перевода БТЕ в кДж для угля и кокса. Этот стандартизированный формат отчётности обеспечивает целостность и сопоставимость данных.

---

Рекомендации по внедрению стандарта и влияние на отрасль

Внедрение стандарта ANSI/ASHRAE 41.13-2023 имеет далеко идущие последствия для отрасли HVAC:

Рекомендации по технической модернизации: Лаборатории должны разработать стандартизированные процедуры измерения HVV, оснастить себя квалифицированными калориметрами и газоаналитическим оборудованием, а также регулярно участвовать в сравнительных испытаниях для обеспечения согласованности измерений.

Руководство по инженерному применению: При оценке энергоэффективности системы необходимо применять правильную формулу коррекции, основанную на фактических условиях эксплуатации, особенно для твердого топлива с большими колебаниями содержания влаги и газового топлива со значительными колебаниями давления и температуры.

Совместное применение стандарта: Этот стандарт следует использовать вместе с соответствующими стандартами испытаний производительности, чтобы обеспечить точную поддержку основных данных для стандартов энергоэффективности, таких как ASHRAE 90.1.

Благодаря полному внедрению этого стандарта отрасль сможет получать точные и надежные данные о теплотворной способности топлива, обеспечивая прочную техническую основу для оценки энергоэффективности, расчета выбросов углерода и оптимизации систем.