CN111929088B - 一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统以及方法，所述系统包括1号被测机、2号被测机、1号系统冷热水机、2号系统冷热水机、冷却塔以及混合水箱；1号被测机通过管路与2号区和3号区形成回路；2号被测机通过管路与2号区和1号区形成回路；1号系统冷热水机通过管路与3号区的形成回路；2号系统冷热水机通过管路与1号区形成回路；冷却塔通过管路与2号区形成回路；所述1号被测机位于1号实验室中，所述2号被测机位于2号实验室中；所述测试方法，包括空气侧控制方法和水源侧控制方法。本发明制冷、制热同时进行，空气侧两个实验房进行热交换，再开少量的工况机就能快速稳定，水源侧冷热水进行混合，让水温达到平衡。
Description
技术领域
本发明涉及所有空气源热泵(冷水)机组测试，具体涉及一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统以及方法，此方法使用的工况设备量少、耗电量低、提高测试效率，是一种节能、增效的方法。
背景技术
现实验室耗能高、测试时间长，测试刚开发的样机，由于要验证制冷、制热的可靠性，测试的工况比较多，所以测试一台样机少则十几天，多则要一个多月。因为实验室资源有限，导致要测试的样机排起队来，很多项目止步不前。对于开发期而然，时间就是金钱，时间把握不好，可能导致失去市场优势。以测试60P机器为例，机器名义制热(环温-12度，水温41度)消耗功率44Kw左右，统计出来一个小时实验室消耗大概去到150Kw,因为为稳定名义工况(环温-12度，水温41度)，实验室必须使用大量的低温工况机，电加热，把环境温度稳定下来，然后水测必须使用冷热水把水温稳定下来，这样测试一台机器相当消耗三台机的电量，运行费用非常高。所以针对测试耗能高、测试时间长的问题，现设计一种节能、高效的测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，解决传统实验室效率低，运行费用和造价成本高的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，包括1号被测机、2号被测机、1号系统冷热水机、2号系统冷热水机、冷却塔以及混合水箱；所述混合水箱包括1号区、2号区以及3号区；2号区位于1号区和3号区之间，所述1号区、2号区相连通，所述2号区和3号区相连通，1号被测机通过管路与2号区和3号区形成回路；2号被测机通过管路与2号区和1号区形成回路；1号系统冷热水机通过管路与3号区的形成回路；2号系统冷热水机通过管路与1号区形成回路；冷却塔通过管路与2号区形成回路；所述1号被测机位于1号实验室中，所述2号被测机位于2号实验室中。
优选的，所述1号被测机1的回路上安装有1号比例积分调节阀；所述2号被测机的回路上安装有2号比例积分调节阀。
进一步的，所述1号实验室和2号实验室由隔温板隔开的，1号实验室内设有1号室内机房，2号实验室内设有2号室内机房，1号室内机房内包括1号工况机，2号室内机房内包括2号工况机。
进一步的，所述隔温板上面有两个换热窗，分别为1号换热窗和2号换热窗，在1号换热窗上设有1号换热风机，在2号换热窗上设有2号换热风机。
优选的，所述1号换热风机和2号换热风机是变频风机。
优选的，所述1号实验室和2号实验室分别设有环境温度传感器。
本发明的另一目的在于提供一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试方法，包括空气侧控制方法和水源侧控制方法；所述空气侧控制方法包括通过比较1号实验室、2号实验室的目标环境温度与实际环境温度的差值，对1号实验室进行升温控制、2号实验室进行降温控制或对1号实验室进行降温控制、2号实验室进行升温控制；所述水源侧控制方法包括比较混合水箱的目标水温与实际水温的差值，对混合水箱进行升温或降温操作。
进一步的，所述空气侧1号实验室升温控制方法包括如下步骤：
S1:1号工况机保持关闭状态，转S2；
S2:每10秒对1号实验室进行环境温度采集和对比，转S3；
S3:计算1号实验室的目标环境温度与实际环境温度的差值ΔT1，转S4；
S4:判断ΔT1是否大于12℃，判断结果为是，转S5，判断结果为否，转S6；
S5:1号实验室内电加热进行加载、1号换热风机以100％频率运行；
S6:判断ΔT1是否大于10℃，判断结果为是，转S7，判断结果为否，转S8；
S7:1号换热风机以100％频率运行，转S2；
S8:判断ΔT1是否大于6℃，判断结果为是，转S9，判断结果为否，转S10；
S9:1号换热风机以60％频率运行，转S2；
S10:判断ΔT1是否大于2℃，判断结果为是，转S11，判断结果为否，转S12；
S11:1号换热风机以30％频率运行，转S2；
S12:判断ΔT1是否大于0℃，判断结果为是，转S13；
S13:1号换热风机频率保持保持不变。
进一步的，所述空气侧2号实验室降温控制方法包括如下步骤：
S14:2号工况机保持关闭状态，转S15；
S15:每10秒对2号实验室进行环境温度采集和对比，转S16；
S16:计算2号实验室的实际环境温度与目标环境温度的差值ΔT2，转S17；
S17:判断ΔT2是否大于15℃，判断结果为是，转S18，判断结果为否，转S19；
S18:低温机进行加载、2号换热风机以100％频率运行；
S19:判断ΔT2是否大于12℃，判断结果为是，转S20，判断结果为否，转S21；
S20:2号换热风机以100％频率运行；
S21:判断ΔT2是否大于9℃，判断结果为是，转S22，判断结果为否，转S23；
S22:2号换热风机以60％频率运行；
S23:判断ΔT2是否大于3℃，判断结果为是，转S24，判断结果为否，转S25；
S24:2号换热风机以40％频率运行；
S25:判断ΔT2是否大于0℃，判断结果为是，转S26；
S26:2号换热风机频率保持保持不变。
进一步的，水源侧控制方法包括如下步骤：制热侧水源侧，混合水箱的目标水温大于实际水温时，对混合水箱的电加热和热水机进行相应的加载；在制冷侧水源侧，目标水温小于实际水温时，对混合水箱连接的冷水机进行相应的加载。
本发明的有益效果：
1.本发明由于两个实验房能量相互抵消，工况机数量比传统实验室要少，所以控制柜占地面积基本变化不大。
2.本发明当两台机器一起测试的时候，制冷、制热同时进行，空气侧两个实验房可以进行热交换，再开少量的工况机就能快速稳定，水源侧冷热水进行混合，让水温达到平衡；通过设置混合水箱，让水更充分混合；因为制冷制热同时测试，只消耗两台机器的能耗外加少量工况机，能耗减少，效率增加。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统结构示意图。
图2是本发明1号实验室和2号实验室结构示意图。
图3是本发明隔温板结构示意图。
图4是本发明实验室升温控制方法流程图。
图5是本发明实验室降温控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-3所示，一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，包括1号被测机1、2号被测机2、1号系统冷热水机3、2号系统冷热水机4、冷却塔5以及混合水箱6；所述混合水箱6包括1号区61、2号区62以及3号区63；2号区62位于1号区61和3号区63之间，所述1号区61、2号区62相连通，所述2号区62和3号区63相连通，1号被测机1通过管路与2号区62和3号区63形成回路；2号被测机2通过管路与2号区62和1号区61形成回路；1号系统冷热水机3通过管路与3号区63的形成回路；2号系统冷热水机4通过管路与1号区61形成回路；冷却塔5通过管路与2号区62形成回路。
进一步的，所述1号被测机1的回路上安装有1号比例积分调节阀11；所述2号被测机2的回路上安装有2号比例积分调节阀21。通过1号比例积分调节阀11和2号比例积分调节阀21调节设定，水温能快速达到设定值。
采用混合水箱6的1号区61、2号区62以及3号区63设置，冷热水先在2号区62混合完成后，分别流向1号区61和3号区63，1号区61和3号区63都配置有冷热水机，因为混合后水温差不稳定时，稍微再用冷热水机调节一下就能达到设定的进水温度。
所述1号被测机1位于1号实验室7中，所述2号被测机2位于2号实验室8中；所述1号实验室7和2号实验室8由隔温板隔开的，1号实验室7内设有1号室内机房71，2号实验室8内设有2号室内机房81，隔温板上面有两个换热窗，分别为1号换热窗9和2号换热窗10，在1号换热窗9上设有1号换热风机91，在2号换热窗10上设有2号换热风机101。
1号室内机房71内包括1号工况机，2号室内机房81内包括2号工况机。
优选的，隔温板有加厚设计。
通过1号实验室7和2号实验室8之间隔温板换热窗的相互换热，能使环温快速达到稳定。
工作时，1号换热风机从2号实验室吸风，通过风道送到1号实验室内1号工况机，充分混合处理后送到1号实验室，而2号换热风机从1号实验室吸风，通过风道送到2号实验室内2号工况机，充分混合处理后送到2号实验室。这样可以进行换热，因为同一款样机，一台测试制热，一台测试制冷，这样时间可以缩短一半，1号实验室在制热的时候，水是热的，环温是在降低，2号实验室在制冷的时候，水是冷的，环温在升高。实验房侧进行热交换，这样可以快速稳定工况，水源侧冷热水中和，让水温快速稳定下来。这样测试一款样机，时间减半，能耗降低。
当空气能制热的时候，翅片换热器吸收实验房的热量，然后壳管换热器把吸收的热量转换到水中，这时混合水箱温度上升，实验房温度下降。
当制冷的时候，壳管换热器吸收水中的热量，然后翅片换热器把吸收的热量释放到实验房，这时混合水箱温水箱温度下降，而翅片换热器释放热量，实验房的温度上升。
机器制热工况时，空气侧实验房温度降低，水源侧混合水箱升高；机器制冷工况时，空气侧实验房温度升高，水源侧混合水箱水温降低。
本发明制冷、制热空气侧和水源侧的热量能相互抵消，两台机器一边制热、一边制冷，由于热量抵消后，则不需要大量的工况机对环温进行稳定，制热、制冷同时测试，时间就能节约一半，热量抵消能力实验耗电量也大大降低。
所述1号换热风机和2号换热风机是变频风机，根据设定目标温度和实际温度输出不同的频率。
所述1号实验室7和2号实验室8分别设有环境温度传感器，用于获取实验室室内的温度。
根据需要，所述1号实验室7的和2号实验室8能够各自设有电参仪、热电偶、压力传感器、进出水温度测量传感器，用于各自独立采集数据，通过PID控制系统对上述部件进行控制和数据采集，PID控制系统分别安装在两台电脑上，这样各自的能力、能效、消耗功率等参数就互不影响；所述1号工况机和2号工况机的控制集中在一个控制平台上，这样设置方便一人控制，由于两个实验房能量相互抵消，工况机数量比传统实验室要少，所以控制柜占地面积基本变化不大。
实施例2
一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试方法，包括空气侧控制方法和水源侧控制方法。
所述空气侧控制方法包括1号实验室和2号实验室控制方法，下面以给1号实验室升温为例，2号实验室降温为例，对本发明进行说明：
参照图4，所述空气侧1号实验室升温控制方法包括如下步骤：
S1:1号工况机保持关闭状态，转S2；
S2:每10秒对1号实验室进行环境温度采集和对比，转S3；
S3:计算1号实验室的目标环境温度与实际环境温度的差值ΔT1，转S4；
S4:判断ΔT1是否大于12℃，判断结果为是，转S5，判断结果为否，转S6；
S5:1号实验室内电加热进行加载、1号换热风机以100％频率运行；
S6:判断ΔT1是否大于10℃，判断结果为是，转S7，判断结果为否，转S8；
S7:1号换热风机以100％频率运行，转S2；
S8:判断ΔT1是否大于6℃，判断结果为是，转S9，判断结果为否，转S10；
S9:1号换热风机以60％频率运行，转S2；
S10:判断ΔT1是否大于2℃，判断结果为是，转S11，判断结果为否，转S12；
S11:1号换热风机以30％频率运行，转S2；
S12:判断ΔT1是否大于0℃，判断结果为是，转S13；
S13:1号换热风机频率保持保持不变。
参照图5，所述空气侧2号实验室降温控制方法包括如下步骤：
S14:2号工况机保持关闭状态，转S15；
S15:每10秒对2号实验室进行环境温度采集和对比，转S16；
S16:计算2号实验室的实际环境温度与目标环境温度的差值ΔT2，转S17；
S17:判断ΔT2是否大于15℃，判断结果为是，转S18，判断结果为否，转S19；
S18:低温机进行加载、2号换热风机以100％频率运行；
S19:判断ΔT2是否大于12℃，判断结果为是，转S20，判断结果为否，转S21；
S20:2号换热风机以100％频率运行；
S21:判断ΔT2是否大于9℃，判断结果为是，转S22，判断结果为否，转S23；
S22:2号换热风机以60％频率运行；
S23:判断ΔT2是否大于3℃，判断结果为是，转S24，判断结果为否，转S25；
S24:2号换热风机以40％频率运行；
S25:判断ΔT2是否大于0℃，判断结果为是，转S26；
S26:2号换热风机频率保持保持不变。
水源侧控制方法包括如下步骤：制热侧水源侧，混合水箱的目标水温大于实际水温时，对混合水箱的电加热和热水机进行相应的加载；在制冷侧水源侧，目标水温小于实际水温时，对混合水箱连接的冷水机进行相应的加载。
优选的，在制热侧水源侧，目标水温大于实际环温5度时，通过PID设定值和变化率，对混合水箱电加热和热水机进行相应的加载；目标水温小于实际环温5度且大于实际环温3度时，通过PID设定值进行和变化率，对混合水箱电加热和热水机进行相应的加载；目标水温小于实际环温3度且大于实际环温2度时，通过PID设定值进行和变化率，对混合水箱电加热和热水机进行相应的加载。
通过上述目标水温和实际环温不同差值段，通过PID设定值和变化率的值，能够对混合水箱电加热和热水机进行相应的加载。
优选的，在制冷侧水源侧，目标水温大于实际环温7度时，通过PID设定值和变化率，对冷水机进行相应的加载；目标水温小于实际环温7度且大于实际环温5度时，通过PID设定值和变化率，对冷水机进行相应的加载；目标水温小于实际环温5度且大于实际环温3度时，通过PID设定值和变化率，对冷水机进行相应的加载。
通过上述目标水温和实际环温不同差值段，本领域技术人员通过PID设定值和变化率的值，能够对混合水箱冷水机进行相应的加载。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，其特征在于，包括1号被测机（1）、2号被测机（2）、1号系统冷热水机（3）、2号系统冷热水机（4）、冷却塔（5）以及混合水箱（6）；所述混合水箱（6）包括1号区（61）、2号区（62）以及3号区（63）；2号区（62）位于1号区（61）和3号区（63）之间，所述1号区（61）、2号区（62）相连通，所述2号区（62）和3号区（63）相连通，1号被测机（1）通过管路与2号区（62）和3号区（63）形成回路；2号被测机（2）通过管路与2号区（62）和1号区（61）形成回路；1号系统冷热水机（3）通过管路与3号区（63）形成回路；2号系统冷热水机（4）通过管路与1号区（61）形成回路；冷却塔（5）通过管路与2号区（62）形成回路；所述1号被测机（1）位于1号实验室（7）中，所述2号被测机（2）位于2号实验室（8）中；所述1号实验室（7）和2号实验室（8）由隔温板隔开的，1号实验室（7）内设有1号室内机房（71），2号实验室（8）内设有2号室内机房（81），1号室内机房（71）内包括1号工况机，2号室内机房（81）内包括2号工况机；隔温板上面有两个换热窗，分别为1号换热窗（9）和2号换热窗（10），在1号换热窗（9）上设有1号换热风机（91），在2号换热窗（10）上设有2号换热风机（101）。
2.根据权利要求1所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，其特征在于，所述1号被测机（1）的回路上安装有1号比例积分调节阀（11）；所述2号被测机（2）的回路上安装有2号比例积分调节阀（21）。
3.根据权利要求1所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，其特征在于，所述1号换热风机和2号换热风机是变频风机。
4.根据权利要求1所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统，其特征在于，所述1号实验室（7）和2号实验室（8）分别设有环境温度传感器。
5.一种基于权利要求1-4任一所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统的空气源热泵冷水机组测试方法，其特征在于，包括空气侧控制方法和水源侧控制方法；所述空气侧控制方法包括通过比较1号实验室、2号实验室的目标环境温度与实际环境温度的差值，对1号实验室进行升温控制、2号实验室进行降温控制或对1号实验室进行降温控制、2号实验室进行升温控制；所述水源侧控制方法包括比较混合水箱的目标水温与实际水温的差值，对混合水箱进行升温或降温操作。
6.根据权利要求5所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统的空气源热泵冷水机组测试方法，其特征在于，所述空气侧1号实验室升温控制方法包括如下步骤：
S1:1号工况机保持关闭状态，转S2；
S2:每10秒对1号实验室进行环境温度采集和对比，转S3；
S3:计算1号实验室的目标环境温度与实际环境温度的差值ΔT1，转S4；
S4:判断ΔT1是否大于12℃，判断结果为是，转S5，判断结果为否，转S6；
S5:1号实验室内电加热进行加载、1号换热风机以100%频率运行；
S6:判断ΔT1是否大于10℃，判断结果为是，转S7，判断结果为否，转S8；
S7:1号换热风机以100%频率运行，转S2；
S8:判断ΔT1是否大于6℃，判断结果为是，转S9，判断结果为否，转S10；
S9:1号换热风机以60%频率运行，转S2；
S10:判断ΔT1是否大于2℃，判断结果为是，转S11，判断结果为否，转S12；
S11:1号换热风机以30%频率运行，转S2；
S12:判断ΔT1是否大于0℃，判断结果为是，转S13；
S13:1号换热风机频率保持不变。
7.根据权利要求5所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统的空气源热泵冷水机组测试方法，其特征在于，所述空气侧2号实验室降温控制方法包括如下步骤：
S14:2号工况机保持关闭状态，转S15；
S15:每10秒对2号实验室进行环境温度采集和对比，转S16；
S16:计算2号实验室的实际环境温度与目标环境温度的差值ΔT2，转S17；
S17:判断ΔT2是否大于15℃，判断结果为是，转S18，判断结果为否，转S19；
S18:低温机进行加载、2号换热风机以100%频率运行；
S19:判断ΔT2是否大于12℃，判断结果为是，转S20，判断结果为否，转S21；
S20:2号换热风机以100%频率运行；
S21:判断ΔT2是否大于9℃，判断结果为是，转S22，判断结果为否，转S23；
S22:2号换热风机以60%频率运行；
S23:判断ΔT2是否大于3℃，判断结果为是，转S24，判断结果为否，转S25；
S24:2号换热风机以40%频率运行；
S25:判断ΔT2是否大于0℃，判断结果为是，转S26；
S26:2号换热风机频率保持不变。
8.根据权利要求5所述高效节能的空气源热泵冷水机组测试系统的空气源热泵冷水机组测试方法，其特征在于，水源侧控制方法包括如下步骤：制热侧水源侧，混合水箱的目标水温大于实际水温时，对混合水箱的电加热和热水机进行相应的加载；在制冷侧水源侧，目标水温小于实际水温时，对混合水箱连接的冷水机进行相应的加载。
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