CN110243047A - 计算换热设备的换热能力的方法、装置、换热设备和系统 - Google Patents

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CN110243047A CN201910510378.9A CN201910510378A CN110243047A CN 110243047 A CN110243047 A CN 110243047A CN 201910510378 A CN201910510378 A CN 201910510378A CN 110243047 A CN110243047 A CN 110243047A
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Abstract

本公开提供了一种计算换热设备的换热能力的方法、装置、换热设备和系统，涉及热交换领域。该方法包括：确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量，其中，换热设备在制冷模式时，换热器为冷凝器，换热设备在制热模式时，换热器为蒸发器；根据进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量；基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力。本公开不仅考虑换热器的换热量，还考虑压缩机输入功率，提高了计算换热设备的换热能力的精准度。

Description

计算换热设备的换热能力的方法、装置、换热设备和系统
技术领域
本公开涉及热交换领域，尤其涉及一种计算换热设备的换热能力的方法、装置、换热设备和系统。
背景技术
确定空调器的换热能力后，可以更加准确的控制能力输出，进而提高节能效率，但现有技术中计算空调器的换热能力的方案的精确度并不高。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是，提供一种计算换热设备的换热能力的方法、装置、换热设备和系统，能够提高计算换热设备的换热能力的精准度。
根据本公开一方面，提出一种计算换热设备的换热能力的方法，包括：确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量，其中，换热设备在制冷模式时，换热器为冷凝器，换热设备在制热模式时，换热器为蒸发器；根据进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量；基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力。
在一个实施例中，换热设备在制冷模式运行时，根据冷凝器的换热量与压缩机输入功率的差值确定换热设备的制冷能力。
在一个实施例中，换热设备在制热模式运行时，根据蒸发器的换热量与压缩机输入功率的和值确定换热设备的制热能力。
在一个实施例中，冷媒的质量流量根据换热器的冷媒密度和体积流量确定。
在一个实施例中，进口冷媒焓值根据换热器的进口冷媒温度和进口冷媒压力确定；出口冷媒焓值根据换热器的出口冷媒温度和出口冷媒压力确定。
在一个实施例中，根据换热设备的换热能力确定换热设备的能效；根据换热设备的能效调节风机转速。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算换热设备的换热能力的装置，包括：冷媒参数确定单元，被配置为确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量，其中，换热设备在制冷模式时，换热器为冷凝器，换热设备在制热模式时，换热器为蒸发器；换热量确定单元，被配置为根据进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量；换热能力确定单元，被配置为基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力。
在一个实施例中，换热能力确定单元被配置为换热设备在制冷模式运行时，根据冷凝器的换热量与压缩机输入功率的差值确定换热设备的制冷能力。
在一个实施例中，换热能力确定单元被配置为换热设备在制热模式运行时，根据蒸发器的换热量与压缩机输入功率的和值确定换热设备的制热能力。
在一个实施例中，冷媒的质量流量根据换热器的冷媒密度和体积流量确定。
在一个实施例中，能效确定单元，被配置为根据换热设备的换热能力确定换热设备的能效；风机转速调节单元，被配置为根据换热设备的能效调节风机转速。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算换热设备的换热能力的装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的方法。
根据本公开的另一方面，还提出一种换热设备，包括上述的装置。
根据本公开的另一方面，还提出一种换热系统，包括：换热设备；以及冷媒流量计，被配置为检测冷媒体积流量，其中，换热设备在制冷模式时，换热器为冷凝器，换热设备在制热模式时，换热器为蒸发器。
在一个实施例中，第一温度传感器，设置在换热器的进口处，被配置为检测进口冷媒温度；第二温度传感器，设置在换热器的出口处，被配置为检测出口冷媒温度；第一压力传感器，设置在换热器的进口处，被配置为检测进口冷媒压力；第二压力传感器，设置在换热器的出口处，被配置为检测出口冷媒压力。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的方法。
与相关技术相比，本公开实施例根据换热器的进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量，然后基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力，不仅考虑换热器的换热量，还考虑压缩机输入功率，提高了计算换热设备的换热能力的精准度。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为本公开计算换热设备的换热能力的方法的一个实施例的流程示意图。
图2为本公开计算换热设备的换热能力的方法的另一个实施例的流程示意图。
图3为本公开计算换热设备的换热能力的方法的另一个实施例的流程示意图。
图4为本公开计算换热设备的换热能力的装置的一个实施例的结构示意图。
图5为本公开计算换热设备的换热能力的装置的另一个实施例的结构示意图。
图6为本公开计算换热设备的换热能力的装置的另一个实施例的结构示意图。
图7为本公开计算换热设备的换热能力的装置的另一个实施例的结构示意图。
图8为本公开换热系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开计算换热设备的换热能力的方法的一个实施例的流程示意图。
在步骤110，确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量。换热设备在制冷模式运行时，该换热器为冷凝器，该换热设备在制热模式运行时，换热器为蒸发器。冷媒例如为R410A、R32、R22等制冷剂。换热设备例如为空调器、热水器、冰箱等。
换热器的进口冷媒焓值可以根据换热器的进口冷媒温度和进口冷媒压力确定。换热器的出口冷媒焓值可以根据换热器的出口冷媒温度和出口冷媒压力确定。冷媒的质量流量根据换热器的冷媒密度和体积流量确定，例如，根据换热器的进口冷媒密度和体积流量确定冷媒的质量流量。若换热器出口的冷媒没有气液两相状态时，也可以根据换热器的出口冷媒密度和体积流量确定冷媒的质量流量。
在步骤120，根据进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量。例如，根据公式Qm×|h1-h2|计算换热量W1，其中，Qm为冷媒的质量流量，h1为换热器的进口冷媒焓值，h2为换热器的出口冷媒焓值。
在步骤130，基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力。其中，换热设备在制冷模式运行时，根据冷凝器的换热量与压缩机输入功率的差值确定换热设备的制冷能力。换热设备在制热模式运行时，根据蒸发器的换热量与压缩机输入功率的和值确定换热设备的制热能力。
在上述实施例中，根据换热器的进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量，然后基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力，不仅考虑换热器的换热量，还考虑压缩机输入功率，提高了计算换热设备的换热能力的精准度。
图2为本公开计算换热设备的换热能力的方法的另一个实施例的流程示意图。该实施例换热设备以空调器为例进行说明。
在步骤210，空调器在制冷模式下，获取冷凝器的进口冷媒温度、出口冷媒温度、进口冷媒压力和出口冷媒压力。
在步骤220，通过查询冷媒压焓图确定冷凝器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值。
在步骤230，获取冷凝器的进口冷媒密度和体积流量。根据温度和压力参数可以查询到冷凝器的进口冷媒密度，通过冷媒流量计可以检测出冷媒体积流量。
在步骤240，根据进口冷媒密度和体积流量确定冷媒质量流量。
其中，步骤210和步骤230可以同时执行也可以不分先后执行。
压缩机出口位置一般会装有油分离器，分离出润滑油，润滑油再通过管路送回压缩机，其中这部分管路是可以旁通部分冷媒的，这部分冷媒并不参与到冷凝器换热，所以使用压缩机排气计算冷媒质量流量并不准确，而当压缩机频率越低、排气量越小时，该旁通掉的气体比例越大，对于计算准确度则影响越大。另外，压缩机到室外换热器还有更多的旁通或引做他用的冷媒不参与室外换热器的换热。而该实施例中，利用冷凝器的进口冷媒密度和体积流量计算冷媒流量质量，能够提高冷媒流量质量计算的准确度，进而提高空调器的换热能力计算的准确度。
在步骤250，计算冷凝器的换热量。例如，根据公式Qm×|h1-h2|计算换热量W1，其中，Qm为冷媒的质量流量，h1为冷凝器的进口冷媒焓值，h2为冷凝器的出口冷媒焓值。
在步骤260，根据冷凝器的换热量与压缩机输入功率的差值确定空调器的制冷量。例如，根据公式W1-W2计算空调器的制冷量Q制冷，其中，W2为压缩机输入功率，压缩机输入功率可以根据压缩机控制板输出的电压和电流计算得出。
该实施例中，冷凝器的入口参数是过热冷媒参数、出口参数是过冷冷媒参数，并且，对于多联机系统，冷凝器一般只有一个，而蒸发器可能有多个，因此，利用冷凝器的参数就可计算空调器的总的制冷量，使得计算结果更加准确。
图3为本公开计算换热设备的换热能力的方法的另一个实施例的流程示意图。该实施例换热设备以空调器为例进行说明。
在步骤310，空调器在制热模式下，获取蒸发器的进口冷媒温度、出口冷媒温度、进口冷媒压力和出口冷媒压力。
在步骤320，通过查询冷媒压焓图确定蒸发器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值。
在步骤330，获取蒸发器的进口冷媒密度和体积流量。
在步骤340，根据进口冷媒密度和体积流量确定冷媒质量流量。
其中，步骤310和步骤330可以同时执行也可以不分先后执行。
在步骤350，计算蒸发器的换热量。
在步骤360，根据蒸发器的换热量与压缩机输入功率的和值确定空调器的制热量。例如，根据公式W1+W2计算空调器的制热量Q制热，其中，W2为压缩机输入功率。
在该实施例中，根据空调器的自身运行参数计算得到空调器的制热量，使得计算结果更加准确。
在本公开的另一个实施例中，根据换热设备的换热能力确定换热设备的能效；根据换热设备的能效调节风机转速，以使换热设备的能效最优。其中，空调器的能力输出主要由压缩机进行控制，压缩机高频则输出大，压缩机低频则输出小。但压缩机在同频率下的功率是受压缩机的排气压力、吸气压力影响，排气压力越低、吸气压力越高，则压缩机功率较低。若室外环境温度一定，则吸排气压力由室外风量影响，风量与风机转速相关，所以通过调整风机转速，进而可以影响到压缩机功率。但风机亦需要耗功，并不能无限增大。因此，当压缩机频率调动、室外温度变化时，调整风机转速，进而影响压缩机的功率，控制风机运行在能够使得空调器的能效最高时的转速，从而提高系统节能效率。
图4为本公开计算换热设备的换热能力的装置的一个实施例的结构示意图。该装置包括冷媒参数确定单元410、换热量确定单元420和换热能力确定单元430。
冷媒参数确定单元410被配置为确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量。换热设备在制冷模式运行时，该换热器为冷凝器，换热设备在制热模式运行时，该换热器为蒸发器。冷媒例如为R410A、R32、R22等制冷剂。
换热器的进口冷媒焓值可以根据换热器的进口冷媒温度和进口冷媒压力确定。换热器的出口冷媒焓值可以根据换热器的出口冷媒温度和出口冷媒压力确定。冷媒的质量流量根据换热器的进口冷媒密度和体积流量确定。
换热量确定单元420被配置为根据进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量。例如，根据公式Qm×|h1-h2计算换热量W1，其中，Qm为冷媒的质量流量，h1为换热器的进口冷媒焓值，h2为换热器的出口冷媒焓值。
换热能力确定单元430被配置为基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力。其中，换热设备在制冷模式运行时，根据冷凝器的换热量与压缩机输入功率的差值确定换热设备的制冷能力。换热设备在制热模式运行时，根据蒸发器的换热量与压缩机输入功率的和值确定换热设备的制热能力。
在上述实施例中，根据换热器的进口冷媒焓值、出口冷媒焓值和冷媒的质量流量，确定换热器的换热量，然后基于换热器的换热量和压缩机输入功率确定换热设备的换热能力，不仅考虑换热器的换热量，还考虑压缩机输入功率，提高了计算换热设备的换热能力的精准度。
在本公开的另一个实施例中，如图5所示，该装置还包括能效确定单元510和风机转速调节单元520。
能效确定单元510被配置为根据换热设备的换热能力确定换热设备的能效。风机转速调节单元520被配置为根据换热设备的能效调节风机转速，以使换热设备的能效最优。空调器的能力输出主要有压缩机进行控制，压缩机高频则输出大，压缩机低频则输出小。但压缩机在同频率下的功率是受压缩机的排气压力、吸气压力影响，排气压力越低、吸气压力越高，则压缩机功率较低。若室外环境温度一定，则吸排气压力由室外风量影响，风量与风机转速相关，所以通过调整风机转速，进而可以影响到压缩机功率。但风机亦需要耗功，并不能无限增大。因此，当压缩机频率调动、室外温度变化时，调整风机转速，进而影响压缩机的功率，控制风机运行在能够使得空调器的能效最高时的转速，从而提高系统节能效率。
图6为本公开计算换热设备的换热能力的装置的另一个实施例的结构示意图。该装置包括存储器610和处理器620。其中：存储器610可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器610用于存储图1-2所对应实施例中的指令。处理器620耦接至存储器610，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器620用于执行存储器中存储的指令。
在一个实施例中，还可以如图7所示，该装置700包括存储器710和处理器720。处理器720通过BUS总线730耦合至存储器710。该装置700还可以通过存储接口740连接至外部存储装置750以便调用外部数据，还可以通过网络接口760连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，提高了计算换热设备的换热能力的精准度。
在本公开的另一个实施例中，保护一种换热设备，该换热设备包括上述实施例中的计算换热设备的换热能力的装置。换热设备例如为空调器、热水器、冰箱等。下面将以空调器为例进行介绍。
换热设备如图8所示，包括室外换热器810、室内换热器820、压缩机830、节流元器件840，还可以包括四通阀850。在本公开的一个实施例中，换热系统包括该换热设备，还可以包括冷媒流量计860、第一温度传感器870、第二温度传感器880、第一压力传感器890和第二压力传感器8100。
冷媒流量计860设置在室外换热器的进口处，被配置为检测冷媒体积流量。在该实施例中，换热设备存在制冷模式和制热模式，因此，室外换热器的进口不同模式下位置不同，因此，可以设置两个冷媒流量计860。在一个实施例中，若换热器出口的冷媒没有气液两相状态时，也可以根据换热器的出口冷媒密度和体积流量确定冷媒的质量流量，因此，冷媒流量计860也可以设置在室外换热器的出口处。
第一温度传感器870设置在室外换热器的进口处，被配置为检测进口冷媒温度；第二温度传感器880设置在室外换热器的出口处，被配置为检测出口冷媒温度；第一压力传感器890设置在室外换热器的进口处，被配置为检测进口冷媒压力；第二压力传感器8100设置在室外换热器的出口处，被配置为检测出口冷媒压力。图8中仅示出换热设备在一种模式下温度传感器和压力传感器的设置位置，在另一模式下，室外换热器的左右两侧的传感器检测的参数互换即可。
冷媒流量计860、第一温度传感器870、第二温度传感器880、第一压力传感器890和第二压力传感器8100检测的数据发送至计算换热设备的换热能力的装置，以便该装置计算换热设备的换热能力。
在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图1-2所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种计算换热设备的换热能力的方法，包括：
确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量，其中，换热设备在制冷模式时，所述换热器为冷凝器，所述换热设备在制热模式时，所述换热器为蒸发器；
根据所述进口冷媒焓值、所述出口冷媒焓值和所述冷媒的质量流量，确定所述换热器的换热量；
基于所述换热器的换热量和压缩机输入功率确定所述换热设备的换热能力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述换热设备在制冷模式运行时，根据所述冷凝器的换热量与所述压缩机输入功率的差值确定所述换热设备的制冷能力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述换热设备在制热模式运行时，根据所述蒸发器的换热量与所述压缩机输入功率的和值确定所述换热设备的制热能力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述冷媒的质量流量根据所述换热器的冷媒密度和体积流量确定。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述进口冷媒焓值根据所述换热器的进口冷媒温度和进口冷媒压力确定；
所述出口冷媒焓值根据所述换热器的出口冷媒温度和出口冷媒压力确定。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，还包括：
根据所述换热设备的换热能力确定所述换热设备的能效；
根据所述换热设备的能效调节风机转速。
7.一种计算换热设备的换热能力的装置，包括：
冷媒参数确定单元，被配置为确定换热器的进口冷媒焓值和出口冷媒焓值，以及冷媒的质量流量，其中，换热设备在制冷模式时，所述换热器为冷凝器，所述换热设备在制热模式时，所述换热器为蒸发器；
换热量确定单元，被配置为根据所述进口冷媒焓值、所述出口冷媒焓值和所述冷媒的质量流量，确定所述换热器的换热量；
换热能力确定单元，被配置为基于所述换热器的换热量和压缩机输入功率确定所述换热设备的换热能力。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，
所述换热能力确定单元被配置为所述换热设备在制冷模式运行时，根据所述冷凝器的换热量与所述压缩机输入功率的差值确定所述换热设备的制冷能力。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，
所述换热能力确定单元被配置为所述换热设备在制热模式运行时，根据所述蒸发器的换热量与所述压缩机输入功率的和值确定所述换热设备的制热能力。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，
所述冷媒的质量流量根据所述换热器的冷媒密度和体积流量确定。
11.根据权利要求7-10任一所述的装置，还包括：
能效确定单元，被配置为根据所述换热设备的换热能力确定所述换热设备的能效；
风机转速调节单元，被配置为根据所述换热设备的能效调节风机转速。
12.一种计算换热设备的换热能力的装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
13.一种换热设备，包括权利要求7-12任一所述的装置。
14.一种换热系统，包括：
权利要求13所述的换热设备；以及
冷媒流量计，被配置为检测冷媒体积流量，其中，所述换热设备在制冷模式时，所述换热器为冷凝器，所述换热设备在制热模式时，所述换热器为蒸发器。
15.根据权利要求14所述的换热系统，还包括：
第一温度传感器，设置在换热器的进口处，被配置为检测进口冷媒温度；
第二温度传感器，设置在换热器的出口处，被配置为检测出口冷媒温度；
第一压力传感器，设置在换热器的进口处，被配置为检测进口冷媒压力；
第二压力传感器，设置在换热器的出口处，被配置为检测出口冷媒压力。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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