CN112199630B - 一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，至少包括制冷性能测试步骤和制热性能测试步骤，在两大步骤中，均要在满负荷、50％负荷、最小负荷工况下运行多联机，在若干时间段测得若干性能数据点，建立各负荷工况下的线性性能方程，求解额定各负荷工况性能数据，求解若干工况点的制冷量和消耗功率，然后对若干工况点数据进行线性拟合，以得到对应线性方程；制热性能测试步骤中还包括除霜修正方法；根据以上测试及计算数据，得到多联机制冷和制热运行期间的各工况条件下的性能数据表。本发明能够根据当前实际室内外环境下测试的机组点性能转换为标准工况下的对应点性能，从而根据多联机产品性能评价方法对其实际运行性能进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体来说，是一种多联式空调(热泵)机组在实际建筑中的运行性能评价计算方法。
背景技术
多联式空调(热泵)机组(以下简称“多联机”)属于“一拖多”空调系统，室内机类型和数量可以根据建筑实际需求在一定范围内灵活调整以满足功能需求。
由于多联机的可变特性，导致其机组出厂性能测试配置与实际建筑中安装的多联机机组配置之间存在较大差异，主要体现在室内机型号和数量不同、连接管长度存在较大差异、室内机与室外机之间高度差、室内机之间高度差、室外机安装位置及容量差异(容量较大的机组多为基础型号拼接而成)，这些因素导致多联机在实验室中和实际建筑中存在极大差异。
此外多联机在进行产品性能测试中，其工况点可调可控，能够保证在测试过程中室内外环境、机组运行频率、内外机风速等均保持在设计状态，而实际建筑中多联机运行时室内外环境实际上无法控制，压缩机频率受各种因素影响由机组自行运行调节，实际上也无法进行控制。
以上存在的实际困难导致多联机在实际建筑中无法进行有效的性能评价，目前的研究和工程案例中多为对多联机进行短时间的点性能评价，而长期跟踪多联机运行性能则存在耗时长、成本过高等问题而难以实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，至少包括制冷性能测试步骤和制热性能测试步骤；
所述制冷性能测试步骤的运作时间为夏季，其包括如下子步骤：
A1、在任意满负荷名义工况下运行多联机，在若干时间段记录机组性能、室内外温度，每个时间段测试结束后，取各记录参数平均值作为该工况下的性能数据点，将所有时间段的性能数据点1-n进行数据处理，建立满负荷名义工况下的线性性能方程，以此求解额定满负荷名义工况性能数据，求解点1制冷量和消耗功率，点1求解完成后，继续测试并求解点2-n的制冷量和消耗功率，利用点1-n数据点进行线性拟合，以得到对应的线性方程；
A2、在任意50％负荷中间工况下运行多联机，其步骤运作方式与A1步骤相同；
A3、在任意最小负荷工况下运行多联机，其步骤运作方式与A1步骤相同；
A4、根据以上测试及计算数据，结合GB/T 18837-2015多联式空调机组附录B汇总可得多联机制冷运行期间的各工况条件下的性能数据表；
所述制热性能测试步骤的运作时间为冬季，其运作步骤与制冷性能测试步骤相同，并且增加有将测试所得制热数据进行干湿工况转换的子步骤，最后，根据制热性能测试及计算数据，结合GB/T 18837-2015多联式空调机组附录B汇总可得多联机制热运行期间的各工况条件下的性能数据表。
本发明的有益效果在于：能够根据当前实际室内外环境下测试的机组点性能转换为标准工况下的对应点性能，从而根据多联机产品性能评价方法对其实际运行性能进行评价。
附图说明
图1是本发明的核心算法流程示意图。
图2是多联机6点法SEER测试原理图。
图3是多联机6点法HSPF测试原理图。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施例对本发明进一步说明。
多联机性能特征参数Qch、Pch，其定义为单位温度单位频率下的机组换热量、消耗功率，单位：Kw/Hz。多联机不同环境温度下的单位频率换热量在机组安装完成投入运行后，该值近似为一定值，因此依据其特性，Qch、Pch可以用于不同运行频率间的数据转换。
变频涡旋式压缩机在其规定测试条件下，其输出冷热量和消耗功率(为便于理解和统一描述，压缩机每秒转速用频率代替，即经变频控制电路转换后，输入压缩机端子的电源频率)随频率提高呈线性增加。因此基于该压缩机特性提出的线性算法能用于阐述不同环境温度间的性能转换。
如图1所示，一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，包括对制冷性能的测试步骤和对制热性能的测试步骤。
在进行制冷性能的测试步骤时，时间挑选在夏季空调运行期间，按照如下流程。
一、任意满负荷名义工况下运行多联机
记录机组性能、室内外温度，要求性能测试时室外温度平稳，测试结束后，取各记录参数平均值作为该工况下的性能数据点1；再行选取其他时间继续进行性能测试，记录运行期间参数平均值作为该工况下的性能数据点2，依次类推，获取性能数据点n，经过数据处理后，建立满负荷名义工况下的线性性能方程，以此求解额定满负荷名义工况性能数据，求解点1制冷量和消耗功率用的数学方程描述如下所示：
Qch,f,1＝Qf,1/F1 (1)
Q′f,1＝Qch,f,1*Ff (2)
Q″f,1＝kc,f*Q′f,1 (3)
Pch,f,1＝Pf,1/F1 (4)
P′f,1＝Pch,f,1*Ff (5)
P″f,1＝kp,f*P′f,1( 6)
式中，Qf,1、Qch,f,1、Q′f,1、Q″f,1分别为点1的测试制冷量、单位频率制冷量、额定频率制冷量、经室内湿球温度修正后的额定频率制冷量，kW；Pf,1、Pch,f,1、P′f,1、P″f,1分别为点1的测试消耗功率、单位频率消耗功率、额定频率消耗功率、经室内湿球温度修正后的额定频率消耗功率，kW；F1、Ff分别为点1测试时的压缩机运行频率、点1工况下机组满负荷运行时的压缩机额定频率，Hz；kc,f、kp,f分别为制冷量修正系数、消耗功率修正系数。
点1求解完成后，继续测试并求解点2，点3，······点n的制冷量和消耗功率。利用点1-点n数据点进行线性拟合，可得如下线性方程：
Qf＝a+b*t (7)
Pf＝c+d*t (8)
式中，a，b，c，d为常数系数；t为室外干球温度，℃；Qf，Pf分别为名义制冷量和名义消耗功率，kW。
因此,本实施例中，满负荷运行条件下，额定工况性能点的制冷量和消耗功率即可求解获得，其值分别为:
Qf(35)＝a+b*35 (9)
Pf(35)＝c+d*35 (10)
二、任意50％负荷中间工况下运行多联机
测试过程与数据处理方法均同式(1)-(6)，利用测试获得的50％负荷性能数据点1-点n拟合获得如下线性方程：
Qh＝e+f*t (11)
Ph＝h+i*t (12)
式中，e，f，h，i为常数系数；t为室外干球温度，℃；Qh，Ph分别为中间制冷量和中间消耗功率，kW。
本实施例中，50％负荷中间工况性能点的制冷量和消耗功率可求解获得，其值分别为：
Qh(35)＝e+f*35 (13)
Ph(35)＝h+i*35 (14)
三、任意最小负荷工况下运行多联机
测试过程与数据处理方法均同式(1)-(6)，利用测试获得的50％负荷性能数据点1-点n拟合获得如下线性方程：
Qm＝j+k*t (15)
Pm＝l+m*t (16)
式中，j，k，l，m为常数系数；t为室外干球温度，℃；Qm，Pm分别为最小制冷量和最小消耗功率，kW。
本实施例中，50％负荷中间工况性能点的制冷量和消耗功率可求解获得，其值分别为：
Qm(35)＝j+k*35 (17)
Pm(35)＝l+m*35 (18)
根据以上测试及计算数据，结合GB/T 18837-2015多联式空调(热泵)机组附录B汇总可得多联机制冷运行期间的各工况条件下的性能数据表，如下表所示。
在进行制热性能的测试步骤时，时间挑选在冬季空调运行期间，任意满负荷名义工况、中间工况、最小工况下运行多联机。
制热运行测试时的方法和制冷测试类似，区别在于制热运行期间，如恰好测试日期的温度位于结霜区间内，机组可能存在结霜现象。当测试期间出现化霜现象时，测试所得制热数据需要进行干湿工况转换,名义制热工况下的性能数据按照如下方程进行转换(中间工况和最小工况的制热数据转换系数相同)：
Qf,f＝Qf/1.12 (19)
Pf,f＝Pf/1.06 (20)
式中，Qf,f，Qf分别为结霜工况下的名义制热量、无霜工况下的名义制热量，kW；Pf,f，Pf分别为结霜工况下的消耗功率、无霜工况下的消耗功率，kW。
分别测试制热各工况下的n个数据点并按照式(1)-(6)、(19)-(20)进行合理转换计算，可得名义制热、中间制热、最小制热下的制热量、消耗功率分别如下所示：
Qf(7)＝n+o*7 (21)
Pf(7)＝p+q*7 (22)
Qh(7)＝r+s*7 (23)
Ph(7)＝t+u*7 (24)
Qm(7)＝v+w*7 (25)
Pm(7)＝x+y*7 (26)
同样地，根据制热性能测试及计算数据，结合GB/T 18837-2015多联式空调(热泵)机组附录B汇总可得多联机制热运行期间的各工况条件下的性能数据表，如下表所示。
除非有单独说明，默认机组最大制热能力和名义制热能力相同，此时多联机低温制热量和低温制热消耗功率用如下公式进行计算：
作为优选实施例，为简化计算，线性拟合中采用两点拟合直线的方法，分别使用各6个测试点(简称6点法)求解制冷/制热名义/中间/最小额定性能参数，两点线性拟合所需数据点少，能够极大减少测试工作量。求解得到额定性能参数后，即可根据GB/T 18837-2015进行多联机整体SEER/HSPF/APF的计算。
多联机6点法测试原理如图2、图3所示，该测试方法的核心思想在于3种工况下，分别采用2点测试确定对应工况曲线。以下分别按照制冷工况和制热工况演示根据6点测试法建立对应工况性能曲线，进而求解名义、中间、最小工况点额定性能数据。
(1)制冷性能测试
名义(额定)制冷工况
根据前述式(7)-(10)，结合图2测试点，可建立额定制冷曲线并对应求解制冷量和消耗功率，表达式如下所示：
式中，EERf(35)为名义工况制冷能效比，kW·h/kW·h；其余参数均同前文描述。
中间制冷工况
根据前述式(11)-(14)，结合图2测试点，可建立中间工况制冷曲线并对应求解制冷量和消耗功率，表达式如下所示：
式中，EERh(35)为中间工况制冷能效比，kW·h/kW·h；其余参数均同前文描述。
最小制冷工况
根据前述式(15)-(18)，结合图2测试点，可建立最小工况制冷曲线并对应求解制冷量和消耗功率，表达式如下所示：
式中，EERm(35)为最小工况制冷能效比，kW·h/kW·h；其余参数均同前文描述。
(2)制热性能测试
对于制热性能而言，其涉及结霜和非结霜区，因此当测试点位于结霜区时，其性能数据需要折算为非结霜时间下的性能数据，然后利用2个测试点计算生成对应工况性能曲线。
根据前述式(21)-(26)，结合前述制冷相关公式和图3所示测试点，可建立各工况制热曲线并对应求解制热量和消耗功率.
名义(额定)制热工况
当测试点位于结霜区时，即-7℃＜t＜5.5℃。
当测试点位于无霜区时，即t≤-7℃或者t≥5.5℃。
式中，COPf为额定制热工况能效比，kW·h/kW·h，其余参数均同前文描述。
中间制热工况
当测试点位于结霜区时，即-7℃＜t＜5.5℃。
当测试点位于无霜区时，即t≤-7℃或者t≥5.5℃。
式中，Qh,f，Ph,f分别为结霜工况下的中间制热量和消耗功率，kW；COPh为中间制热工况能效比，kW·h/kW·h，其余参数均同前文描述。
最小制热工况
当测试点位于结霜区时，即-7℃＜t＜5.5℃。
当测试点位于无霜区时，即t≤-7℃或者t≥5.5℃。
式中，Qm,f，Pm,f分别为结霜工况下的最小制热量和消耗功率，kW；COPm为最小制热工况能效比，kW·h/kW·h，其余参数均同前文描述。
根据以上制冷、制热性能测试及计算数据，结合GB/T 18837-2015多联式空调(热泵)机组附录B汇总可得多联机制冷制热运行期间的各工况条件下的性能数据，数据表见前文两个表格，之后计算过程同多联机产品性能计算方法，根据GB/T 18837-2015附录B即可计算得到实际建筑中多联机的制冷季节能效比SEER、制热季节能效比HSPF、全年性能系数APF。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。
Claims (3)
1.一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，其特征在于，至少包括制冷性能测试步骤和制热性能测试步骤；
所述制冷性能测试步骤的运作时间为夏季，其包括如下子步骤：
A1、在任意满负荷名义工况下运行多联机，在若干时间段记录机组性能、室内外温度，每个时间段测试结束后，取各记录参数平均值作为该工况下的性能数据点，将所有时间段的性能数据点1-n进行数据处理，建立满负荷名义工况下的线性性能方程，以此求解额定满负荷名义工况性能数据，求解点1制冷量和消耗功率，点1求解完成后，继续测试并求解点2-n的制冷量和消耗功率，利用点1-n数据点进行线性拟合，以得到对应的线性方程；
A2、在任意50％负荷中间工况下运行多联机，其步骤运作方式与A1步骤相同；
A3、在任意最小负荷工况下运行多联机，其步骤运作方式与A1步骤相同；
A4、根据以上测试及计算数据，得到多联机制冷运行期间的各工况条件下的性能数据表；
所述制热性能测试步骤的运作时间为冬季，其运作步骤与制冷性能测试步骤相同，并且增加有将测试所得制热数据进行干湿工况转换的子步骤。
2.根据权利要求1所述的一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，其特征在于：上述A4子步骤中，要结合GB/T 18837-2015多联式空调机组附录B汇总可得多联机制冷运行期间的各工况条件下的性能数据表。
3.根据权利要求1所述的一种实际建筑中多联机运行性能评价计算方法，其特征在于：在制热性能测试步骤的最后，根据制热性能测试及计算数据，结合GB/T 18837-2015多联式空调机组附录B汇总可得多联机制热运行期间的各工况条件下的性能数据表。
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