CN105989221B - 热泵热水器省电计算方法及具有显示节电量的热泵热水器 - Google Patents

热泵热水器省电计算方法及具有显示节电量的热泵热水器 Download PDF

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Abstract

本发明提供热泵热水器省电计算方法，通过实验室测试得到制热量与环境温度的曲线公式、制热效率公式；根据用户实际使用热泵热水器制热水时的初始水温和终止水温，与实验室测试时确定的初始水温和终止水温以及制热量与环境温度的公式，计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量；根据热泵热水器的制热效率、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量及制热时间计算用户使用热泵热水器时制热水耗电量；再计算用户使用电热水器制热水时的耗电量；进而得到用户实际使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。本发明还提供具有显示节电量的热泵热水器，在用户使用完毕后可以显示使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。

Description

热泵热水器省电计算方法及具有显示节电量的热泵热水器
技术领域
本发明涉及一种计算方法和热泵热水器，尤其是一种热泵热水器省电计算方法及具有显示节电量的热泵热水器，使用热泵热水器领域。
背景技术
热泵热水器通过介质实现从将低温热源“搬运”热量到高温热源，也即把热量从低温物体传递到高温的水里的设备。热泵热水器加热工作时需要消耗电能，但热泵热水器加热方式与电能直接转换为热能方式相比，如普通的电热水器加热，相同的电能，前者所产生的热量要大，也就是说，需要产生相同的热量时，热泵热水器所消耗的电能要比电能直接转换为热能方式所消耗的电能少，因此，热泵热水器是一种节能的装置。但对于用户而言，将相同质量的水加热相同温度，热泵热水器到底比普通的电热水器节省多少电，并不能知晓。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种热泵热水器省电计算方法及具有显示节电量的热泵热水器，能够计算出使用热泵热水器所能节省的电量并能够直观地显示给用户。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
热泵热水器省电计算方法，包括以下步骤：
通过实验室测试得到热泵热水器在各个环境温度的制热量，拟合得到制热量与环境温度的曲线公式、制热效率与环境温度的曲线公式；
根据用户实际使用热泵热水器制热水时与实验室测试时两者之间的对应关系计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际；
根据热泵热水器的制热效率、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际及制热时间计算用户实际使用热泵热水器时制热水耗电量W热泵；
再计算用户实际使用电热水器制热水时的耗电量W电热；
根据上述两个耗电量计算得到用户实际使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。
进一步的，根据用户实际使用热泵热水器制热水时的初始水温Tr和设定的终止水温Ts，与实验室测试时确定的初始水温T1和设定的终止水温T2以及制热量与环境温度的曲线公式，计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际，
即Q实际＝Q实验室·[(Ts-Tr)/(T2-T1)]，
其中，Q实验室＝a1·Te3+b1·Te2+c1·Te+d1，是在实验室拟合得到的制热量Q实验室与环境温度的曲线公式，a1、b1、c1、d1为实验室制热量拟合系数，Te为环境温度，
a1数量级为10-5，-0.00001≥a1≥-0.00009，
b1数量级为10-4，0.0019≥b1≥0.0011，
c1数量级为10-2，0.09≥c1≥0.01，
d1数量级为10-2，2.99≥d1≥2.01。
进一步的，实验室测试热泵热水器制热水时确定的初始水温T1和设定的终止水温T2分别为空气源热泵热水器国标中规定的温度，即初始水温T1为15℃，设定的终止水温T2为55℃，则通过以下公式计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际，
即Q实际＝Q实验室·[(Ts-Tr)/(55-15)]。
进一步的，根据电热水器的加热效率η、与用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际相等的电热水器制热量及制热时间t，计算得到用户实际使用电热水器制热水时的耗电量W电热，
即W电热＝t·Q实际/η，其中，η一般取1。
进一步的，根据热泵热水器的制热效率COP、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际及制热时间t，计算得到用户实际使用热泵热水器时制热水耗电量W热泵，
即W热泵＝t·Q实际/COP。
进一步的，拟合得到的制热效率公式为COP＝a2·Te4+b2·Te3+c2·Te2+d2·Te+e；
其中，a2、b2、c2、d2、e为COP拟合系数，Te为环境温度，
a2数量级为10-6，-0.000001≥a2≥-0.000009，
b2数量级为10-5，0.00009≥b2≥0.00001，
c2数量级为10-3，-0.001≥c2≥-0.009，
d2数量级为10-2，0.09≥d1≥0.01，
e数量级为10-1，2.9≥e≥2.1。
进一步的，用户实际使用热泵热水器制热水时制热效率取与在实验室拟合得到的制热效率相同的值。
进一步的，用户使用相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量W为：
W＝W电热-W热泵
＝t·(Q实际/η-Q实际/COP)
＝t·Q实际(1-1/COP)
＝t·(a1·Te3+b1·Te2+c1·Te+d1)·[(Ts-Tr)/(55-15)]·[1-1/(a2·Te4+b2·Te3+c2·Te2+d2·Te+e)]。
一种具有显示节电量的热泵热水器，热水器主体上设置有显示装置和处理装置，处理装置中设置有就相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量进行计算的模块，在用户使用完毕后可以显示使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明热泵热水器省电计算方法及具有显示节电量的热泵热水器，通过一系列测试及计算得到用户实际使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量，并能够在显示装置上显示，使用户能够直观地了解使用热泵热水器的节电量。
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
具体实施方式
实施例一
本发明所述的热泵热水器为空气源热泵热水器。
热泵热水器省电计算方法，包括以下步骤：
通过实验室测试得到热泵热水器在各个环境温度的制热量，拟合得到制热量与环境温度的曲线公式、制热效率与环境温度的曲线公式。
拟合得到的制热量Q实验室与环境温度的曲线公式为：
Q实验室＝a1·Te3+b1·Te2+c1·Te+d1。
其中，a1、b1、c1、d1为实验室制热量拟合系数，机型不同，其取值不同。Te为环境温度。
a1数量级为10-5，-0.00001≥a1≥-0.00009，本实施例中，a1＝-0.00003。
b1数量级为10-4，0.0019≥b1≥0.0011，本实施例中，b1＝0.0017。
c1数量级为10-2，0.09≥c1≥0.01，本实施例中，c1＝0.08。
d1数量级为10-2，2.99≥d1≥2.01，本实施例中，d1＝2.75。
因而在本实施例中，制热量Q实验室＝-0.00003·Te3+0.0017·Te2+0.08·Te+2.75。制热量为在规定试验工况下热泵热水器运行时间内提供热水的热量与运行时间之比，单位为KW。
拟合得到的制热效率COP与环境温度的曲线公式为：
COP＝a2·Te4+b2·Te3+c2·Te2+d2·Te+e。
其中，a2、b2、c2、d2、e为COP拟合系数，机型不同，其取值不同。Te为环境温度。
a2数量级为10-6，-0.000001≥a2≥-0.000009，本实施例中，a2＝-0.000001。
b2数量级为10-5，0.00009≥b2≥0.00001，本实施例中，b2＝0.00008。
c2数量级为10-3，-0.001≥c2≥-0.009，本实施例中，c2＝-0.001。
d2数量级为10-2，0.09≥d1≥0.01，本实施例中，d2＝0.07。
e数量级为10-1，2.9≥e≥2.1，本实施例中，e＝2.8。
因而在本实施例中，
制热效率COP＝-0.000001·Te4+0.00008·Te3-0.001·Te2+0.07·Te+2.8。
制热效率为制热量与消耗功率之比，其单位用W/W表示。
由于空气源热泵热水器国标中规定的试验工况温度，其初始水温T1为15℃，设定的终止水温T2为55℃，但在用户实际使用热泵热水器制热水时，其制热水不一定是从15℃开始加热，因此在计算用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际需要对水温进行修正。根据用户实际使用热泵热水器制热水时的初始水温Tr和设定的终止水温Ts，与实验室测试时确定的初始水温T1和设定的终止水温T2以及制热量与环境温度的公式，计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际，
即Q实际＝Q实验室·[(Ts-Tr)/(T2-T1)]，
由于空气源热泵热水器国标中规定的试验工况温度，初始水温T1为15℃，设定的终止水温T2为55℃，故上式为：
Q实际＝Q实验室·[(Ts-Tr)/(55-15)]。
根据热泵热水器的制热效率COP、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际及制热时间t，计算得到用户实际使用热泵热水器时制热水耗电量W热泵。
即W热泵＝t·Q实际/COP。
用户实际使用热泵热水器制热水时制热效率取与在实验室拟合得到的制热效率相同的值。
为了方便比较，使用的电热水器的制热量与使用的热泵热水器的制热量Q实际相同。
根据电热水器的加热效率η、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际及制热时间t，计算得到用户实际使用电热水器制热水时的耗电量W电热，
即W电热＝t·Q实际/η，其中，可根据情况取0.95-1之间的值，η一般取1。在本实施例中，η取值为1。
用户使用相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量W为：
W＝W电热-W热泵
＝t·(Q实际/η-Q实际/COP)
＝t·Q实际(1-1/COP)
＝t·(a1·Te3+b1·Te2+c1·Te+d1)·[(Ts-Tr)/(55-15)]·[1-1/(a2·Te4+b2·Te3+c2·Te2+d2·Te+e)]。
在本实施例中，将前述a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2、d2、e的具体取值代入上式，及用户实际使用热泵热水器的制热时间t、初始水温Tr、设定的终止水温Ts的具体取值代入上式，可计算出使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量W。
实施例二
本实施例采用实施例一所述的计算方法。一种具有显示节电量的热泵热水器，热水器主体上设置有显示装置和处理装置，处理装置中设置有就相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量进行计算的模块，运行实施例一所述计算方法软件，在用户使用完毕后可以在显示装置显示使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。
本发明具有显示节电量的热泵热水器，在用户使用热泵热水器进行制热水时，通过计算得到用户实际使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量，并能够在显示装置上显示，使用户能够直观地了解使用热泵热水器的节电量。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.热泵热水器省电计算方法，其特征在于：用户使用相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，
通过实验室测试得到热泵热水器在各个环境温度的制热量，拟合得到制热量与环境温度的曲线公式、制热效率与环境温度的曲线公式；
根据用户实际使用热泵热水器制热水时与实验室测试时两者之间的对应关系计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际；
根据热泵热水器的制热效率、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际及制热时间计算用户实际使用热泵热水器时制热水耗电量W热泵；
再计算用户实际使用电热水器制热水时的耗电量W电热；
根据上述两个耗电量计算得到用户实际使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。
2.根据权利要求1所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：
根据用户实际使用热泵热水器制热水时的初始水温Tr和设定的终止水温Ts，与实验室测试时确定的初始水温T1和设定的终止水温T2以及制热量与环境温度的曲线公式，计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际，
即Q实际＝Q实验室·[(Ts-Tr)/(T2-T1)]，
其中，Q实验室＝a1·Te3+b1·Te2+c1·Te+d1，是在实验室拟合得到的制热量Q实验室与环境温度的曲线公式，a1、b1、c1和d1为实验室制热量拟合系数，Te为环境温度，
a1数量级为10-5，-0.00001≥a1≥-0.00009，
b1数量级为10-4，0.0019≥b1≥0.0011，
c1数量级为10-2，0.09≥c1≥0.01，
d1数量级为10-2，2.99≥d1≥2.01。
3.根据权利要求2所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：
实验室测试热泵热水器制热水时确定的初始水温T1和设定的终止水温T2分别为空气源热泵热水器国标中规定的温度，即初始水温T1为15℃，设定的终止水温T2为55℃，则通过以下公式计算得到用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际，
即Q实际＝Q实验室·[(Ts-Tr)/(55-15)]。
4.根据权利要求1所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：
根据电热水器的加热效率η、与用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际相等的电热水器制热量及制热时间t，计算得到用户实际使用电热水器制热水时的耗电量W电热，
即W电热＝t·Q实际/η，其中，η一般取1。
5.根据权利要求1所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：
根据热泵热水器的制热效率COP、用户实际使用热泵热水器制热水时的制热量Q实际及制热时间t，计算得到用户实际使用热泵热水器时制热水耗电量W热泵，
即W热泵＝t·Q实际/COP。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：
拟合得到的制热效率COP与环境温度的曲线公式为
COP＝a2·Te4+b2·Te3+c2·Te2+d2·Te+e；
其中，a2、b2、c2、d2和e为COP拟合系数，Te为环境温度，
a2数量级为10-6，-0.000001≥a2≥-0.000009，
b2数量级为10-5，0.00009≥b2≥0.00001，
c2数量级为10-3，-0.001≥c2≥-0.009，
d2数量级为10-2，0.09≥d1≥0.01，
e数量级为10-1，2.9≥e≥2.1。
7.根据权利要求6所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：用户实际使用热泵热水器制热水时制热效率取与在实验室拟合得到的制热效率相同的值。
8.根据权利要求7所述的热泵热水器省电计算方法，其特征在于：
用户使用相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量W为：
W＝W电热-W热泵
＝t·(Q实际/η-Q实际/COP)
＝t·Q实际(1-1/COP)
＝t·(a1·Te3+b1·Te2+c1·Te+d1)·[(Ts-Tr)/(55-15)]·[1-1/(a2·Te4+b2·Te3+c2·Te2+d2·Te+e)]。
9.一种具有显示节电量的热泵热水器，其特征在于：热水器主体上设置有显示装置和处理装置，处理装置中设置有就相同制热量的热泵热水器和电热水器对相同质量、相同初始水温的水加热相同时间，最终达到相同设定的终止水温的情况下，使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量进行计算的模块，在用户使用完毕后可以显示使用热泵热水器制热水比使用电热水器制热水节省的电量。
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