CN110763497B - 适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统及方法，涉及空气源热泵系统测试技术领域。不仅可以进行一次性制热测试，还可以模拟实际循环加热过程中用户水箱内的温度变化，实现对被测系统循环制热时的准确测量。本发明适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，包括实验室恒温水箱、进水温度检测装置、出水温度检测装置、流量检测装置和模拟用户水箱；进水温度检测装置的入口通过第一管路切换单元分别接实验室恒温水箱和模拟用户水箱；流量检测装置的出口接模拟用户水箱；被测系统安装在进水温度检测装置和出水温度检测装置之间。本发明同时公开了基于上述测试系统的测试方法。本发明用于对空气源热泵热水系统进行性能测试。

Description

适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统及方法

技术领域

本发明涉及空气源热泵系统测试技术领域，具体涉及适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统及方法。

背景技术

空气源热泵热水系统的工作原理如下：首先，通过蒸发吸热作用将外界环境中的低品位能吸收；然后，经过压缩机加压升温；最后，在水中放出热量。现有的空气源热泵热水系统的制热方式包括两种：一次性制热和循环制热。一次性制热时冷水直接进入主机，经换热器一次性加热到预设温度，然后进入保温水箱中存贮或直接使用。循环制热时冷水先进到保温水箱中，再由循环水泵抽回主机加热，因此它是把冷水经多次通入主机换热器中循环加热到预设温度。对于现有的空气源热泵热水系统而言，试验测试是非常重要的。试验测试可以直接且准确地反映出被测系统的制热能力和运行效率。

空气源热泵热水系统的实际运行效率COP可通过以下公式得到：

COP＝cp*m(T_出水-T_进水)/W

其中，cp为水的比热容，m为水流量，T_出水为出水温度，T进水为进水温度，W为实际输入功率，可通过实验室自带的功率计测得。

因此，需要检测空气源热泵热水系统的制热能力和运行效率，需测得出水温度、进水温度和水流量。目前，实验室测试系统大多通过对被测空气源热泵热水系统进行一次性制热测试和循环制热测试来得到出水温度、进水温度和水流量。

利用实验室测试系统对空气源热泵热水系统进行试验测试时，会为整个机组提供一个室外侧的工作环境和一个具有水温处理功能的水箱。目前，大多数实验室测试系统的配置均比较简单。如图1所示，该实验室测试系统包括实验室空气源热泵热水系统水泵01、空气源热泵热水系统进水截止阀02、进水温度检测装置03、出水温度检测装置06、水流量检测装置07、空气源热泵热水系统出水截止阀08和实验室恒温水箱09。实验室恒温水箱09为恒温状态，实验室空气源热泵热水系统水泵01从实验室恒温水箱09中抽取恒温水，恒温水依次经过设置在管路0a、0b上的进水截止阀02和进水温度检测装置03进入空气源热泵热水系统05，进水温度检测装置03用于测空气源热泵热水系统05的进水温度。在空气源热泵热水系统05的内部，恒温水被空气源热泵热水系统水泵04进行加压后流入换热器进行热交换，流出空气源热泵热水系统05的测试水依次经过设置在管路0c、0d上的出水温度检测装置06、水流量检测装置07和空气源热泵热水系统出水截止阀08后流回实验室恒温水箱09。出水温度检测装置06用于对出水温度进行测量，水流量检测装置07用于测水流量。

现有的实验室测试系统进行循环制热测试时，由于实验室恒温水箱内的水为恒温水，所以被测空气源热泵热水系统的进水温度始终不变，但实际循环加热过程中用户保温水箱中的水由于被循环加热所以水温是一直变化的，因此该实验室测试系统无法真实模拟实际加热过程中用户保温水箱内水温的变化，导致被测空气源热泵热水系统运行效率的测试结果不够准确。

发明内容

本发明的实施例提供一种适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，不仅可以进行一次性制热测试，还可以模拟实际循环加热过程中用户保温水箱内水的温度变化，实现对被测空气源热泵热水系统循环加热时的运行效率进行准确测试。

为达到上述目的，第一方面，本发明的实施例提供了一种适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，包括实验室恒温水箱、进水温度检测装置和出水温度流量检测组件，还包括用于模拟实际加热过程中用户保温水箱内水温变化的模拟用户水箱。

所述进水温度检测装置的入口通过第一管路切换单元分别接所述实验室恒温水箱的出口和所述模拟用户水箱的出口；所述出水温度流量检测组件的出口与所述模拟用户水箱的入口连通；第一管路切换单元切换至第一位置时，所述进水温度检测装置的入口与所述模拟用户水箱的出口连通；模拟用户水箱内的水可进入进水温度检测装置内；第一管路切换单元切换至第二位置时，所述进水温度检测装置的入口与所述实验室恒温水箱的出口连通；实验室恒温水箱内的水可进入进水温度检测装置内。

所述出水温度流量检测组件包括出水温度检测装置和串接在所述出水温度检测装置出口的流量检测装置；所述进水温度检测装置的出口用于接被测空气源热泵热水系统的入口；所述出水温度检测装置的入口用于接被测空气源热泵热水系统的出口。

本发明实施例提供的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，包括实验室恒温水箱、进水温度检测装置和出水温度流量检测组件；出水温度流量检测组件包括出水温度检测装置和串接在所述出水温度检测装置出口的流量检测装置；所述进水温度检测装置的出口用于接被测空气源热泵热水系统的入口；所述出水温度检测装置的入口用于接被测空气源热泵热水系统的出口；通过进水温度检测装置检测被测空气源热泵热水系统的入水温度，通过出水温度检测装置检测被测空气源热泵热水系统的出水温度，通过流量检测装置检测流量。本发明实施例增加了用于模拟实际使用过程中用户水箱内水温变化的模拟用户水箱。所述进水温度检测装置的入口通过第一管路切换单元分别接所述实验室恒温水箱的出口和所述模拟用户水箱的出口；所述出水温度流量检测组件的出口与所述模拟用户水箱的入口连通；需要进行循环制热测试时，第一管路切换单元切换至第一位置，所述进水温度检测装置的入口与所述模拟用户水箱的出口连通；模拟用户水箱内的水进入进水温度检测装置内然后经被测空气源热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后再流入模拟用户水箱内，对模拟用户水箱内的水进行循环加热，此过程可模拟实际加热过程中用户保温水箱内抽走冷水补入热水的场景，可使循环加热时被测空气源热泵热水系统运行效率的测试结果更准确。

需要进行一次性制热测试时，第一管路切换单元切换至第二位置，所述进水温度检测装置的入口与所述实验室恒温水箱的出口连通；所述出水温度流量检测组件的出口与所述模拟用户水箱的入口连通；实验室恒温水箱内的水可进入进水温度检测装置内，然后经进水温度检测装置、被测空气源热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后再流入模拟用户水箱内，通过进水温度检测装置检测入水温度，通过出水温度检测装置检测出水温度，通过流量检测装置检测流量，可对被测空气源热泵热水系统一次性制热时的运行效率进行测试。

第二方面，本发明还提供了基于上述适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统的测试方法，包括以下步骤：步骤1)将具有循环制热功能的空气源热泵热水系统串接在进水温度检测装置和出水温度检测装置之间的管路上；步骤2)给模拟用户水箱蓄满常温水；步骤3)将第一管路切换单元切换至第一位置，使进水温度检测装置的入口与模拟用户水箱的出口连通；步骤4)开启空气源热泵热水系统，使模拟用户水箱内的水依次经过进水温度检测装置、空气源热泵热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后再次进入模拟用户水箱内，形成循环；步骤5)保证相邻各时刻的间隔时间相等，并分别读取不同时刻下进水温度检测装置检测到的进水温度T进水_i、出水温度检测装置检测到的出水温度T_出水i、流量检测装置检测到的水流量m_i和实际输入功率W_i；步骤6)根据不同时刻下的进水温度T_进水i、出水温度T_出水i、水流量m_i和实际输入功率W_i，计算空气源热泵热水系统在循环制热时的实际运行效率值COP；计算公式如下:

其中，cp为水的比热容，n为大于2的整数。该测试方法通过检测多个连续时刻下的进水温度、出水温度和水流量值，计算出一段时间内水侧制热能力之和与该段时间的输入功率之和，并得到该段时间的实际运行效率值的平均值作为被测空气源热泵热水系统在循环制热时的实际运行效率值，可实现对被测空气源热泵热水系统循环加热时的运行效率进行准确测试。

第三方面，本发明还提供了另外一种基于上述适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统的测试方法，包括以下步骤：步骤1)将具有一次性制热功能的空气源热泵热水系统串接在进水温度检测装置和出水温度检测装置之间的管路上；步骤2)控制实验室恒温水箱温度恒定；步骤3)将第一管路切换单元切换至第二位置，使进水温度检测装置的入口与实验室恒温水箱的出口连通；步骤4)开启被测空气源热泵热水系统，使实验室恒温水箱内的水依次经过进水温度检测装置、空气源热泵热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后进入模拟用户水箱内；步骤5)保证相邻各时刻的间隔时间相等，并分别读取不同时刻下进水温度检测装置检测到的进水温度T_进水′_i、出水温度检测装置检测到的出水温度T_进水′_i、流量检测装置检测到的流量m′_i和实际输入功率W′_i；步骤6)根据不同时刻下的进水温度T_进水′_i、出水温度T_进水′_i、流量m′_i和实际输入功率W′_i，计算空气源热泵热水系统在一次性制热时的实际运行效率值COP′；计算公式如下:

其中，cp为水的比热容，n为大于2的整数。该测试方法可将被空气源热泵系统加热后的热水导入模拟用户水箱内，测试管路更贴近与实际管路，并通过检测多个连续时刻下的进水温度、出水温度和水流量值，计算出一段时间内水侧制热能力之和与该段时间的输入功率之和，并得到该段时间的实际运行效率值的平均值作为被测空气源热泵热水系统在循环制热时的实际运行效率值，可实现对被测空气源热泵热水系统一次性加热时的运行效率进行准确测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有空气源热泵热水系统实验室测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图；

图3为本发明实施例循环加热测试及保温/水箱蓄热除霜运行时测试的连接示意图；

图4为本发明实施例同时使用实验室恒温水箱及模拟用户水箱进行一次性加热测试时的连接示意图；

图5为本发明实施例仅使用实验室恒温水箱进行一次性制热测试时的连接示意图；

图6为本发明实施例测试一套空气源热泵热水系统的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

随着人们生活品质的提高，空气源热泵热水系统越来越普及，对空气源热泵热水系统的测试要求也越来越高。

参见图2，本发明的实施例提供的一种适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，包括实验室恒温水箱29、进水温度检测装置4和出水温度流量检测组件，还包括用于模拟实际加热过程中用户保温水箱内水温变化的模拟用户水箱16；进水温度检测装置4的入口通过第一管路切换单元分别接实验室恒温水箱29的出口和模拟用户水箱16的出口；进水温度检测装置4的出口与模拟用户水箱16的入口连通；第一管路切换单元切换至第一位置时，进水温度检测装置4的入口与模拟用户水箱16的出口连通；模拟用户水箱16内的水可进入进水温度检测装置4内；第一管路切换单元切换至第二位置时，进水温度检测装置4的入口与实验室恒温水箱29的出口连通；实验室恒温水箱29内的水可进入进水温度检测装置4内。

出水温度流量检测组件包括出水温度检测装置和串接在出水温度流量检测组件出口的流量检测装置；被测空气源热泵热水系统的入口接进水温度检测装置4的出口，被测空气源热泵热水系统的出口接出水温度检测装置的入口。

本发明实施例提供的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，通过进水温度检测装置检测被测空气源热泵热水系统的入水温度、出水温度检测装置检测被测空气源热泵热水系统的出水温度、流量检测装置检测流量。本发明实施例由于增加了用于模拟实际使用过程中用户水箱内水温变化的模拟用户水箱16。需要进行循环制热测试时，第一管路切换单元切换至第一位置，进水温度检测装置4的入口与模拟用户水箱16的出口连通；模拟用户水箱16内的水进入进水温度检测装置4内然后经被测空气源热水系统13、出水温度检测装置和流量检测装置后再流入模拟用户水箱16内，对模拟用户水箱内的水进行循环加热，此过程可模拟实际加热过程中用户保温水箱内抽走冷水补入热水的场景，可使循环加热时被测空气源热泵热水系统运行效率的测试结果更准确。

需要进行一次性制热测试时，第一管路切换单元切换至第二位置，进水温度检测装置4的入口与实验室恒温水箱29的出口连通；进水温度检测装置4的出口与模拟用户水箱16的入口连通；实验室恒温水箱29内的水可进入进水温度检测装置4内，然后经进水温度检测装置4、被测空气源热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后再流入模拟用户水箱内，通过进水温度检测装置检测入水温度、出水温度检测装置检测出水温度、流量检测装置检测流量，可对一次性制热进行测试。

模拟用户水箱16的下部可以设置进水管路l，其上部可以设置出水管路o；进水管路l上可串接水箱入口开关阀22和水箱入口温度检测装置23；出水管路o上可串接水箱出口开关阀25和水箱出口温度检测装置24。水箱入口开关阀22和水箱出口开关阀25均可以为截止阀，水箱入口温度检测装置23和水箱出口温度检测装置24均可以为温度传感器。进行循环制热测试时，待系统稳定后，打开水箱入口开关阀22和水箱出口开关阀25，即可模拟循环制热且用户使用热水时的场景，水箱入口温度检测装置23可测得模拟用户水箱16的进水温度，水箱出口温度检测装置24可测得模拟用户水箱16的出水温度。该实施例可模拟循环制热模式下且用户正在使用热水时的场景，测得的被测空气源热泵热水系统的运行效率更准确，还可模拟用户保温水箱实际的进出水温度值，检测结果更全面。

由于实际使用过程中，用户水箱一般设置在室内，故模拟用户水箱16还可位于室内侧，这样，可根据需要调整室内温度，使模拟用户水箱16周围的温度与用户室内的温度相同，由此，可模拟用户保温水箱周围的环境温度，使检测结果更贴近实际值。

根据水箱的大小，模拟用户水箱的内壁可由上至下依次设置多个水箱内温度检测装置，用于检测水箱内各层的水温分布。本实施例中的模拟用户水箱19的内壁设有10个水箱温度传感器18。模拟用户水箱16的出口设在箱体下部，入口设在箱体上部，当进行循环制热检测时，模拟用户水箱16下部的冷水被不断抽走，经被测空气源热泵热水系统加热得到的热水不断从上部进入，模拟用户水箱16内的水温呈现上高下低的分布形态，此时可通过设置在其内壁的10个水箱温度传感器18测量各层的水温，这样可直接展现水箱内的温度分布，有助于分析用户保温水箱实际运行过程中冷水和热水的量，为合理选取用户水箱的外界管线提供依据。

实际使用过程中有时候会出现由于一套空气源热泵热水系统的功率较低，不能满足用户要求的现象。这时就需要为一个水箱配备多套空气源热泵热水系统。为了能够同时测试多套空气源热泵热水系统，本发明中的出水温度流量检测组件的数量至少为两组，多组出水温度流量检测组件并联设置；每组出水温度流量检测组件中出水温度检测装置的入口均连接一套被测空气源热泵热水系统。以下以出水温度流量检测组件的数量为两组为例进行说明：

参照图2，本实施例中出水温度流量检测组件的数量为两组，可同时对第一被测空气源热泵热水系统13和第二被测空气源热泵热水系统14进行测试。由于被测空气源热泵热水系统的进水温度均相同，故本实施例中用于测两套被测空气源热泵热水系统进水温度的进水温度检测装置4的数量为一个。为了测试更方便，进水温度检测装置4可以选用温度传感器。第一被测空气源热泵热水系统13和第二被测空气源热泵热水系统14的入口均接进水温度检测装置4的出口。第一被测空气源热泵热水系统13的出口依次串联第一温度传感器7和第一流量计8，用于测第一被测空气源热泵热水系统13的出水温度和出水流量。第二被测空气源热泵热水系统14的出口依次串联第二温度传感器11和第二流量计12，用于测第二被测空气源热泵热水系统14的出水温度和出水流量。本实施例可同时对两套空气源热泵热水系统进行测试，使测试系统的适用范围更广。

由于被测空气源热泵热水系统有的自带水泵，有的不带水泵。该实验室恒温水箱29与第一管路切换单元之间还可串接第二水泵28；模拟用户水箱16与第一管路切换单元之间还可串接第一水泵17和旁通阀26，第一水泵17和旁通阀26并联设置。本实施例既可适用于自带水泵的被测空气源热泵热水系统也可适用于不带水泵的被测空气源热泵热水系统。当被测空气源热泵热水系统自带水泵时，如图2所示，第一被测空气源热泵热水系统13带第一自带水泵6，第二被测空气源热泵热水系统14带第二自带水泵10，测试时，需关闭第一水泵17，打开旁通阀26。如第一被测空气源热泵热水系统13和第二被测空气源热泵热水系统14均为不带水泵的热水系统，测试时，则需打开第一水泵17，关闭旁通阀26。由此，该实施例即可适用于自带水泵的被测空气源热泵热水系统，也可适用于不带水泵的被测空气源热泵热水系统，测试系统的适用类型更多。

由于进行一次性制热测试时流量较小，而进行循环制热时流量较大，因此可在第二水泵28与第一管路切换单元之间依次串联减压阀1和电动球阀2，减压阀1可实现系统压力调节，当实验室恒温水箱29压力过高时，也可正常进行试验，还可提高试验过程的安全性。电动球阀2可起到开关一次性制热管路和调节一次性制热管路流量的作用，使一次性制热时管路流量更合适，测试结果更准确。

由于一次性制热时，有时并不需要得到模拟用户水箱16内水的温度分布，而且模拟用户水箱16一般容积较小，容易蓄满，蓄满后还需进行排水，操作比较复杂且会浪费热水。实验室恒温水箱29的体积一般较大，且一次性制热的冷水本身就来源于实验室恒温水箱29，产生的热水再次进入实验室恒温水箱29会形成循环管路，无需排水，产生的热水也不会浪费。因此，检测装置4的出口还可设置第二管路切换单元；第二管路切换单元的两个出口分别接实验室恒温水箱29的入口和模拟用户水箱16的入口。第二管路切换单元切换至第一位置时，进水温度检测装置4的出口与模拟用户水箱16的入口连通；第二管路切换单元切换至第二位置时，进水温度检测装置4的出口与实验室恒温水箱29的入口连通。一次性制热检测时，测试水来源于实验室恒温水箱29，通过切换第二管路切换单元的位置，可以选择测试时只使用实验室恒温水箱29，还是实验室恒温水箱29和模拟用户水箱16同时使用。当需要测模拟用户水箱16内的水温分布时，可以将第二管路切换单元切换至第一位置，测试水由实验室恒温水箱29经进水温度检测装置4后进入模拟用户水箱16内。如不需要测模拟用户水箱16内的水温分布时，可将第二管路切换单元切换至第二位置，测试水在实验室恒温水箱29内循环，无需排水。该实施例提供了进行一次性制热检测的两种管路，便于操作者选择最为合适的检测方法。

进水温度检测装置4的出口与每套被测空气源热泵热水系统的入口之间分别设置测试管路开关阀。测试管路开关阀的数量可以为两个，分别为设置在第一被测空气源热泵热水系统13入口的第一截止阀5和设置在第二被测空气源热泵热水系统14入口的第二截止阀9。通过控制第一截止阀5和第二截止阀9的开启和关闭，还可分别实现对第一被测空气源热泵热水系统13和第二被测空气源热泵热水系统14的单独测试，由此，可准确反应出每套被测空气源热泵热水系统的运行情况。

由于进行一次性制热测试时，用户水箱一般为开式水箱，进行循环制热测试时，用户水箱一般为闭式水箱。因此，模拟用户水箱16的顶部还可设置放气阀21，打开放气阀21时，模拟用户水箱16为开式水箱；关闭放气阀21时，模拟用户水箱16为闭式水箱。由此，模拟用户水箱16即可模拟开式水箱，也能模拟闭式水箱，一套设备即可模拟两种水箱，节约了成本。另外，模拟用户水箱16底部还可设置放水阀22，放气阀21设置在水箱顶部，还可用于排出水箱内的空气，使水可畅通进入水箱内。放水阀22设置在水箱底部，使水箱内的水排出更方便。

模拟用户水箱16上还可设置水位传感器19，模拟用户水箱16内的水到达设定位置时，会停止进水，能有效防止水溢出。

第一管路切换单元和第二管路切换单元可以为三通接头加两个开关阀，也可以为三通阀。本实施例中的第一管路切换单元为合流三通阀3；合流三通阀3的第一入口接模拟用户水箱16的出口，合流三通阀3的第二入口接实验室恒温水箱29的出口，合流三通阀3的出口接进水温度检测装置4的入口；第二管路切换单元为分流三通阀15；分流三通阀15的入口接流量检测装置的出口，分流三通阀15的第一出口接模拟用户水箱16的入口，分流三通阀15的第二出口接实验室恒温水箱29的入口。由此，减少了管路元件的数量，使整个系统的结构更简单。以下结合附图，对本发明实施例各种测试模式的原理进行叙述。

参照图3，进行循环制热测试时，一般情况下，用户水箱为闭式水箱，所以进行循环制热测试时，模拟用户水箱16的放气口21全程关闭，模拟用户水箱16模拟的是闭式水箱。该循环制热测试模拟的是用户不用水的情况。

实验室恒温水箱29不接入测试水路。模拟用户水箱16先通过其入口管路l进行蓄水，蓄水时需开启放气口21，关闭水箱出口开关阀25。待模拟用户水箱16中的水蓄满后，关闭水箱入口开关阀22，开始进行试验。试验过程中仍需全程开启放气口21。测试时，水从模拟用户水箱16的底部依次经过管路j、d、e(g)、f(h)、p、i后回至模拟用户水箱16的顶部。开启第一空气源热泵热水系统13和第二空气源热泵热水系统14，通过将两个空气源热泵热水系统开启后产生的制热作用，模拟用户水箱16内的水循环地经过空气源热泵热水系统加热，水温最后达到所要求的温度。两个被测空气源热泵热水系统的入口水温均由进水温度检测装置4测得，第一空气源热泵热水系统13的出水温度和出水流量分别由第一温度传感器7和第一流量计8测得。第二空气源热泵热水系统14的出水温度和出水流量分别由第二温度传感器11和第二流量计12测得。模拟用户水箱16内的温度分布可通过自上而下设置在水箱侧壁的10个水箱温度传感器18测出。

参照图3，该系统还可模拟循环制热时用户正在使用热水时的场景，并对被测空气源热泵热水系统的运行效率进行检测，此实施例的工作原理与用户不使用热水仅循环制热时相似，区别仅在于：

测试前需控制模拟用户水箱16的入口管路l的温度恒定并与市政入水的水压一致，保持试验过程中全程关闭放气口21，开启水箱入口开关阀22和水箱出口开关阀25，待水箱蓄满水并且可形成水箱入水至水箱出水的回路l、m、n、o后，关闭水箱出口开关阀25，使模拟用户水箱16中的压力与入水口压力一致。测试时，待模拟用户水箱16内的温度达到要求值后，开启水箱出口开关阀25，这样模拟用户水箱16的进出水即可模拟用户实际使用闭式水箱中热水时的状态，进出水箱的水温可以分别由水箱入口温度检测装置23和水箱出口温度检测装置24测出。用这种测试方式，可循环制热时用户正在使用热水时的场景，并且空气源热泵热水系统的运行状态、水箱进出水温度、水箱内温度分布均可以得到展现。

参照图4，进行一次制热测试时，一般用户水箱为开式水箱，需要测模拟用户水箱内水温分布时，可将模拟用户水箱16接入测试系统中。测试时，将模拟用户水箱16的放气口21全程开启，模拟用户水箱16模拟开式水箱。

保证实验室恒温水箱29温度恒定，且模拟用户水箱16中无水，保持试验过程中全程开启放气口21，关闭水箱入口开关阀22和水箱出口开关阀25。测试时，水从实验室恒温水箱29依次经过管路a、c、d、e(g)、f(h)、p、i后通入模拟用户水箱16的顶部。在保证第一空气源热泵热水系统13和第二空气源热泵热水系统14的进水温度相对稳定的情况下，用这样的制热方式向模拟用户水箱16中蓄水。

参照图5，进行一次制热测试时，当不需要测模拟用户水箱内水温分布时，可直接用实验室恒温水箱29进行测试。

模拟用户水箱16不接入测试水路，整个系统与现有实验室测试相似，区别仅在于被测空气源热泵热水系统为两个。测试时，水从实验室恒温水箱29依次经过管路a、c、d、e(g)、f(h)、p、k、b，最终回到实验室恒温水箱29，完成一个循环。该测试过程系统不带压力或带极小的压力。

参照图3，该实施例还可进行保温/水箱蓄热除霜运行测试，测试原理与用户不使用热水仅循环制热时相似，区别仅在于：

模拟用户水箱16中为中高温热水，保温运行时，可将模拟用户水箱16底部的中温水加热至更高温度后通入模拟用户水箱16的顶部；水箱蓄热除霜运行时，水流动方式与保温模式一样，当符合除霜条件时，两个被测空气源热泵热水系统切换为除霜运行模式，可应用模拟用户水箱16内的部分热量，除掉第一空气源热泵热水系统13和第二空气源热泵热水系统14蒸发器上的霜层。该实施例不需要增加任何的设备即可完成保温/水箱蓄热除霜运行测试。

为了能够一次只测试一套空气源热泵热水系统，本发明中的出水温度流量检测组件的数量还可以为一组。参照图6，模拟用户水箱16不接入测试水路。测试时，被测空气源热泵热水系统为第一空气源热泵热水系统13。水从实验室恒温水箱29依次经过管路a、c、d、e、p、k、b，最终回到实验室恒温水箱29，完成一个循环。进水温度可通过进水温度检测装置4测得，出水温度通过第一温度传感器7测得，水流量通过和第一流量计8测得。水流量调节可通过第一自带水泵6以及电动球阀2进行调节，水路整体不带压力或带极小的水压。

参照图6，本发明还提供了一种基于上述适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统的测试方法，用于对具有循环制热功能的空气源热泵热水系统进行测试，该实施例以测量三个不同时刻的数值为例进行说明，该测试方法包括以下步骤：

步骤1)将具有循环制热功能的第一空气源热泵热水系统13串接在进水温度检测装置4和第一温度传感器7之间的管路上。

步骤2)给模拟用户水箱16蓄满常温水。

步骤3)将合流三通阀3切换至第一位置，使进水温度检测装置4的入口与模拟用户水箱16的出口连通。

步骤4)开启被测空气源热泵热水系统，模拟用户水箱16内的水依次经过减压阀1、电动球阀2、进水温度检测装置4、第一空气源热泵热水系统13、第一温度传感器7和第一流量计8后进入模拟用户水箱内，形成循环。

步骤5)保证相邻各时刻的间隔时间相等，并分别读取不同时刻下进水温度检测装置检测到的进水温度T_进水i、出水温度检测装置检测到的出水温度T_出水i、流量检测装置检测到的水流量m_i和实际输入功率W_i。

步骤6)根据不同时刻下的进水温度T_进水i、出水温度T_出水i、水流量m_i和实际输入功率W_i，计算空气源热泵热水系统在循环制热时的实际运行效率值COP；计算公式如下:

其中，cp为水的比热容，n＝3。

本发明还提供了另外一种基于上述适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统的测试方法，用于对具有一次性制热功能的空气源热泵热水系统进行测试，该测试方法包括以下步骤：

步骤1)将具有一次性制热功能的第一空气源热泵热水系统13串接在进水温度检测装置4和第一温度传感器7之间的管路上。

步骤2)控制实验室恒温水箱29温度恒定。

步骤3)将合流三通阀3切换至第二位置，使进水温度检测装置4的入口与实验室恒温水箱29的出口连通。

步骤4)开启被测空气源热泵热水系统，使实验室恒温水箱29内的水依次经过减压阀1、电动球阀2、进水温度检测装置4、第一空气源热泵热水系统13、第一温度传感器7和第一流量计8后进入模拟用户水箱内。

步骤5)保证相邻各时刻的间隔时间相等，并分别读取不同时刻下进水温度检测装置、出水温度检测装置、流量检测装置和实验室自带的功率计检测到的进水温度T_进水′_i、出水温度T_进水′_i、流量m′_i和实际输入功率W′_i。

步骤6)根据不同时刻下的进水温度T_进水′_i、出水温度T_进水′_i、流量m′_i和实际输入功率W′_i，计算空气源热泵热水系统在一次性制热时的实际运行效率值COP′；计算公式如下:

其中，cp为水的比热容，n＝3。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，包括实验室恒温水箱、进水温度检测装置和出水温度流量检测组件，其特征在于，还包括用于模拟实际加热过程中用户保温水箱内水温变化的模拟用户水箱；

所述进水温度检测装置的入口通过第一管路切换单元分别接所述实验室恒温水箱的出口和所述模拟用户水箱的出口；所述出水温度流量检测组件的出口与所述模拟用户水箱的入口连通；第一管路切换单元切换至第一位置时，所述进水温度检测装置的入口与所述模拟用户水箱的出口连通；模拟用户水箱内的水能进入进水温度检测装置内；第一管路切换单元切换至第二位置时，所述进水温度检测装置的入口与所述实验室恒温水箱的出口连通；实验室恒温水箱内的水能进入进水温度检测装置内；

所述出水温度流量检测组件包括出水温度检测装置和串接在所述出水温度检测装置出口的流量检测装置；所述进水温度检测装置的出口用于接被测空气源热泵热水系统的入口；所述出水温度检测装置的入口用于接被测空气源热泵热水系统的出口；

所述流量检测装置的出口设置第二管路切换单元；所述第二管路切换单元的两个出口分别接所述实验室恒温水箱的入口和所述模拟用户水箱的入口；第二管路切换单元切换至第一位置时，所述流量检测装置的出口与所述模拟用户水箱的入口连通；第二管路切换单元切换至第二位置时，所述流量检测装置的出口与所述实验室恒温水箱的入口连通。

2.根据权利要求1所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述模拟用户水箱的下部设置进水管路；所述模拟用户水箱的上部设置出水管路；所述进水管路上依次设置水箱入口开关阀和水箱入口温度检测装置；所述出水管路上依次设置水箱出口开关阀和水箱出口温度检测装置。

3.根据权利要求1所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述模拟用户水箱位于室内侧。

4.根据权利要求1所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述模拟用户水箱的内壁由上至下依次设置多个水箱内温度检测装置。

5.根据权利要求1所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述出水温度流量检测组件的数量至少为两组；多组出水温度流量检测组件并联设置，每组出水温度流量检测组件中出水温度检测装置的入口均连接一套被测空气源热泵热水系统。

6.根据权利要求1所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述实验室恒温水箱与所述第一管路切换单元之间串接第二水泵；所述模拟用户水箱与第一管路切换单元之间串接第一水泵和旁通阀，所述第一水泵和旁通阀并联设置。

7.根据权利要求6所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述第二水泵与所述第一管路切换单元之间依次串接减压阀和电动球阀。

8.根据权利要求5所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述进水温度检测装置的出口与每套所述被测空气源热泵热水系统的入口之间分别设置测试管路开关阀。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述模拟用户水箱的顶部设置放气阀，其底部设置放水阀。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述模拟用户水箱上设置水位传感器。

11.根据权利要求1所述的适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统，其特征在于，所述第一管路切换单元为合流三通阀；所述合流三通阀的第一入口接所述模拟用户水箱的出口，合流三通阀的第二入口接所述实验室恒温水箱的出口，合流三通阀的出口接所述进水温度检测装置的入口；所述第二管路切换单元为分流三通阀；所述分流三通阀的入口接所述流量检测装置的出口，分流三通阀的第一出口接所述模拟用户水箱的入口，分流三通阀的第二出口接所述实验室恒温水箱的入口。

12.一种基于权利要求1-11中任一项所述适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，将具有循环制热功能的空气源热泵热水系统串接在进水温度检测装置和出水温度检测装置之间的管路上；

步骤2)，给模拟用户水箱蓄满常温水；

步骤3)，将第一管路切换单元切换至第一位置，使进水温度检测装置的入口与模拟用户水箱的出口连通；

步骤4)，开启空气源热泵热水系统，使模拟用户水箱内的水依次经过进水温度检测装置、空气源热泵热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后再次进入模拟用户水箱内，形成循环；

步骤5)，保证相邻各时刻的间隔时间相等，并分别读取不同时刻下进水温度检测装置检测到的进水温度T_进水i、出水温度检测装置检测到的出水温度T_出水i、流量检测装置检测到的水流量m_i和实际输入功率W_i；

步骤6)，根据不同时刻下的进水温度T_进水i、出水温度T_出水i、水流量m_i和实际输入功率W_i，计算空气源热泵热水系统在循环制热时的实际运行效率值COP；计算公式如下:

其中，cp为水的比热容，n为大于2的整数。

13.一种基于权利要求1-11中任一项所述适用于空气源热泵热水系统的实验室测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)，将具有一次性制热功能的空气源热泵热水系统串接在进水温度检测装置和出水温度检测装置之间的管路上；

步骤2)，控制实验室恒温水箱温度恒定；

步骤3)，将第一管路切换单元切换至第二位置，使进水温度检测装置的入口与实验室恒温水箱的出口连通；

步骤4)，开启被测空气源热泵热水系统，使实验室恒温水箱内的水依次经过进水温度检测装置、空气源热泵热水系统、出水温度检测装置和流量检测装置后进入模拟用户水箱内；

步骤5)，保证相邻各时刻的间隔时间相等，并分别读取不同时刻下进水温度检测装置检测到的进水温度T_进水′_i、出水温度检测装置检测到的出水温度T_出水′_i、流量检测装置检测到的流量m′_i和实际输入功率W′_i；

步骤6)，根据不同时刻下的进水温度T_进水′_i、出水温度T_出水′_i、流量m′_i和实际输入功率W′_i，计算空气源热泵热水系统在一次性制热时的实际运行效率值COP′；计算公式如下:

其中，cp为水的比热容，n为大于2的整数。

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