CN111157264A - 空气源热泵类设备的测试方法及系统 - Google Patents

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孙钦斐
梁安琪
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Abstract

本申请公开了一种空气源热泵类设备的测试方法及系统。其中，该方法包括：模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作；基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。本申请解决了现有的空气源热泵类设备性能测试方法存在一定的标准和依据的缺失，造成测试方案不可行，或者对工况选择和测试结果分析缺少权衡或比对的依据的技术问题。

Description

空气源热泵类设备的测试方法及系统
技术领域
本申请涉及热泵类设备性能测试领域，具体而言，涉及一种空气源热泵类设备的测试方法及系统。
背景技术
目前存在蒸气压缩循环冷水(热泵)机组的性能试验方法，能够实现空气源热泵类设备性能测试，但存在的缺点也是显而易见的：
1)现有的测试技术无法实现在特定气候条件下的设备测试，只能在实地完成，无法根据“煤改电”用户所在地区的真实天气状况完成实验，更无法实现温度、湿度、风、雨、雪、覆冰、雾、阳光照射及不同耦合工况的环境仿真功能。
2)之前的测试方法存在一定的标准和依据的缺失，造成测试方案不可行，或者对工况选择和测试结果分析缺少权衡或比对的依据。
3)现有技术无法获取电采暖设备运行数据。由于不同厂家的电采暖设备采集通信模块相互独立，通信规约不一致，导致现有的测试技术无法获取相关数据，因此，之前的技术也无法对电采暖设备提供远程监控等功能。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种空气源热泵类设备的测试方法及系统，以至少解决现有的空气源热泵类设备性能测试方法存在一定的标准和依据的缺失，造成测试方案不可行，或者对工况选择和测试结果分析缺少权衡或比对的依据的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种空气源热泵类设备的测试方法，空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且进水口和出水口处分别设置水量调节阀门，其中，该方法包括：模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作；基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
可选地，在待测试的空气源热泵类设备处于满负荷工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：基于空气源热泵类设备的制热功率Qn与用电功率Nn的比值，确定制热工作效率。
可选地，基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000025
其中，Qn为空气源热泵类设备的制热功率、Qc,r为环境空气传入空气源热泵类设备的热量修正项、C为水的比热容、ρ为水的密度、qV为冷热水体积流量、t1为进水口温度和t2为出水口温度。
可选地，在待测试的空气源热泵类设备处于部分负荷工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：基于空气源热泵类设备的制热功率Qm与输入电功率Pm和衰减系数CD的比值，定制热工作效率。
可选地，基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000022
其中，Qm为空气源热泵类设备的制热功率、Pm为输入电功率、CD为衰减系数；其中，通过如下公式确定衰减系数CD，CD＝(-0.13·LF)+1.13。
可选地，在待测试的空气源热泵类设备处于非稳定工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：采集预定时间内，空气源热泵类设备在多个时间点上的制热功率，以及在多个时间点上的输入电功率；基于多个时间点的制热功率的平均值Qm与输入电功率的平均值Pm的比值，定工作效率。
可选地，如果非稳定工况为制热功率与输入电功率随时间连续变化，则基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000023
t为整个数据采集持续时间长度。
可选地，如果非稳定工况为制热功率与输入电功率随时间离散变化，则基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000024
其中，Qm为整个数据采集期间的平均制热功率，Pm为整个数据采集期间的平均输入总功率，t为整个数据采集持续时间长度。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种空气源热泵类设备的测试系统，空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且进水口和出水口处分别设置水量调节阀门，其中，系统包括：附加装置，用于提供用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作；处理器，用于基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上的空气源热泵类设备的测试方法。
在本申请实施例中，提供了一种空气源热泵类设备的测试方法，空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且进水口和出水口处分别设置水量调节阀门，采用模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作；基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工的方式，通过模拟不同工况下环境数据，测试空气源热泵类设备的制热效率，从而实现了为空气源热泵类设备性能测试方法提供了一定的标准和依据，提高了空气源热泵类设备的制热效率的测试准确率的技术效果，进而解决了现有的空气源热泵类设备性能测试方法存在一定的标准和依据的缺失，造成测试方案不可行，或者对工况选择和测试结果分析缺少权衡或比对的依据技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种空气源热泵类设备的测试方法的流程图；
图2是根据本申请实施例的一种空气源热泵类设备使用测设备连接原理图；
图3是根据本申请实施例的一种空气源热泵类设备的测试系统的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本申请实施例，提供了一种空气源热泵类设备的测试方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本申请实施例的一种空气源热泵类设备的测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作。
图2是根据本申请实施例的一种空气源热泵类设备使用测设备连接原理图，空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且所述进水口和所述出水口处分别设置水量调节阀门。
步骤S104，基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
通过上述步骤，通过模拟不同工况下环境数据，测试空气源热泵类设备的制热效率，从而实现了为空气源热泵类设备性能测试方法提供了一定的标准和依据，提高了空气源热泵类设备的制热效率的测试准确率的技术效果。
根据本申请的一个可选的实施例，在待测试的空气源热泵类设备处于满负荷工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：基于空气源热泵类设备的制热功率Qn与用电功率Nn的比值，确定制热工作效率。
在本申请的一些可选的实施例中，基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000051
Qn＝CρqV(t2-t1)+Qc,r，其中，Qn为空气源热泵类设备的制热功率、Qc,r为环境空气传入空气源热泵类设备的热量修正项、C为水的比热容、ρ为水的密度、qV为冷热水体积流量、t1为进水口温度和t2为出水口温度。
根据本申请的一个可选的实施例，在待测试的空气源热泵类设备处于部分负荷工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：基于空气源热泵类设备的制热功率Qm与输入电功率Pm和衰减系数CD的比值，定制热工作效率。
可选地，基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000052
其中，Qm为空气源热泵类设备的制热功率、Pm为输入电功率、CD为衰减系数；其中，通过如下公式确定衰减系数CD，CD＝(-0.13·LF)+1.13，LF为负荷系数。
根据本申请的一个可选的实施例，在待测试的空气源热泵类设备处于非稳定工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：采集预定时间内，空气源热泵类设备在多个时间点上的制热功率，以及在多个时间点上的输入电功率；基于多个时间点的制热功率的平均值Qm与输入电功率的平均值Pm的比值，定工作效率。
根据本申请的一个可选的实施例，如果非稳定工况为制热功率与输入电功率随时间连续变化，则基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000053
Figure BDA0002348227420000054
t为整个数据采集持续时间长度。
在数据采集期间，对于瞬时制热功率与输入电功率随时间连续变化的情形，非稳态空气源热泵机组平均制热量应由积分的制热量和所包含的所有时间来确定，平均输入电功率应由积分的输入功率和数据采集期间与测量制热量相同的时间来确定。
根据本申请的一个可选的实施例，如果非稳定工况为制热功率与输入电功率随时间离散变化，则基于如下公式表征制热工作效率：
Figure BDA0002348227420000055
其中，Qm为整个数据采集期间的平均制热功率，Pm为整个数据采集期间的平均输入总功率，t为整个数据采集持续时间长度。
对于瞬时制热功率与输入电功率随时间离散变化的情形，非稳态空气源热泵机组平均制热量应由采集时间内多组瞬时制热量的平均值来确定，平均输入电功率应由测算平均制热量相同的采集时间内多组输入功率和数据的平均值来确定。
上述方法可以实现以下技术效果：
(1)增加了完备的气候仿真功能，可以将大自然环境“搬”到实验室内，可以实现在某种真实特定得气候环境下的测试功能，能创造山区、平原、南方高温、北方极端低温等不同气候条件，能满足各种不同条件的工况设置，这对于处在不同天气环境区域的“煤改电”用户的技术方案选取具有极强的参考价值，方便数据分析，参考和指导意义更强，为用户，企业，政府提供可靠的技术支撑。
(2)完全站在“煤改电”用户的角度去研究实际采暖需求，解决用户的实际关切，有效指导了用户行为。这样，“煤改电”用户可充分利用此项技术的测试结果，为自身的技术方案和采暖设备的选取提供合理可靠的依据。与此同时，此发明还可以开展有序引导用户用电策略研究，提升“煤改电”工程可靠性，建立电力服务工作新模式，改变用户用能习惯，提高能源利用率。
(3)此项发明技术结合了前期大量的实验测试数据，对操作方案的合理性和测试结果的准确性进行了大量的实验数据认证，可填补相关的标准空白，有助于进一步开展电采暖设备相关标准研究，并进一步帮助制定针对水源热泵、低温环境下空气源热泵的能效检验标准以及电采暖设备通信技术标准，规范引导电采暖行业更好地发展。
(4)本技术发明可以统一跟踪不同电采暖设备运行状况、室内平均温度、设备故障率等数据，能够更好的推广“煤改电”工作，也可以为电采暖政策制定和补贴情况提供依据。
图3是根据本申请实施例的一种空气源热泵类设备的测试系统的结构图，空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且进水口和出水口处分别设置水量调节阀门，其中，该系统包括：
附加装置30，用于提供用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作。
处理器32，用于基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
需要说明的是，图3所示实施例的优选实施方式可以参见图1所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行以上的空气源热泵类设备的测试方法。
存储介质用于存储执行以下功能的程序：模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作；基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
本申请实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器上的程序，其中，程序运行时执行以上的空气源热泵类设备的测试方法。
处理器用于运行执行以下功能的程序：模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在环境数据所确定的试验条件中工作；基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，ReBJDLd-Only Memory)、随机存取存储器(RBJDLM，RBJDLndom BJDLccess Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种空气源热泵类设备的测试方法，其特征在于，所述空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且所述进水口和所述出水口处分别设置水量调节阀门，其中，所述方法包括：
模拟得到用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在所述环境数据所确定的所述试验条件中工作；
基于预先设定的至少一种工况，测试所述待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，所述工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待测试的空气源热泵类设备处于满负荷工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：
基于所述空气源热泵类设备的制热功率Qn与用电功率Nn的比值，确定所述制热工作效率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于如下公式表征所述制热工作效率：
Figure FDA0002348227410000011
Qn＝CρqV(t2-t1)+Qc,r，其中，
Qn为所述空气源热泵类设备的制热功率、Qc,r为环境空气传入所述空气源热泵类设备的热量修正项、C为水的比热容、ρ为水的密度、qV为冷热水体积流量、t1为进水口温度和t2为出水口温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待测试所述的空气源热泵类设备处于部分负荷工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：
基于所述空气源热泵类设备的制热功率Qm与输入电功率Pm和衰减系数CD的比值，定所述制热工作效率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于如下公式表征所述制热工作效率：
Figure FDA0002348227410000012
其中，Qm为所述空气源热泵类设备的制热功率、Pm为输入电功率、CD为衰减系数；
其中，通过如下公式确定所述衰减系数CD，CD＝(-0.13·LF)+1.13。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待测试所述的空气源热泵类设备处于非稳定工况的情况下，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率包括：
采集预定时间内，所述空气源热泵类设备在多个时间点上的制热功率，以及在多个时间点上的输入电功率；
基于所述多个时间点的制热功率的平均值Qm与输入电功率的平均值Pm的比值，定所述工作效率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述非稳定工况为制热功率与输入电功率随时间连续变化，则基于如下公式表征所述制热工作效率：
Figure FDA0002348227410000021
t为整个数据采集持续时间长度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述非稳定工况为制热功率与输入电功率随时间离散变化，则基于如下公式表征所述制热工作效率：
Figure FDA0002348227410000022
其中，Qm为整个数据采集期间的平均制热功率，Pm为整个数据采集期间的平均输入总功率，t为整个数据采集持续时间长度。
9.一种空气源热泵类设备的测试系统，其特征在于，所述空气源热泵类设备的使用侧换热器的进水口或出水口处安装有水量测量装置，且所述进水口和所述出水口处分别设置水量调节阀门，其中，所述系统包括：
附加装置，用于提供用于确定试验条件的环境数据，其中，待测试的空气源热泵类设备放置在所述环境数据所确定的所述试验条件中工作；
处理器，用于基于预先设定的至少一种工况，测试待测试的空气源热泵类设备在不同工况下的制热工作效率，其中，所述工况包括如下至少之一：满负荷工况、部分负荷工况和非稳定工况。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至8中任意一项所述的空气源热泵类设备的测试方法。
11.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的空气源热泵类设备的测试方法。
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