CN218524809U - 可以实测及预测单台制冷主机能效的cop测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，包括COP测试仪和集水器，COP测试仪一侧的端部固定安装有第一RS‑485通讯接口和第二RS‑485通讯接口，第一RS‑485通讯接口的连接端通过数据线连接有若干制冷主机，第二RS‑485通讯接口的连接端通过数据线连接有若干电能表，且电能表的电源输出端与制冷主机的电源输入端连接，制冷主机的冷冻水进出口处均固定安装有压差传感器，COP测试仪一侧的中部连接有若干变频器，变频器的电源输出端连接有水泵，若干水泵的输入端通过管道均与集水器的输出端固定连通，本实用新型可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，实时精准检测各台制冷主机COP，也方便对制冷主机COP进行预测。

Description

可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置

技术领域

本实用新型涉及COP测试装置技术领域，具体为可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置。

背景技术

通常情况下，空调系统的设计负载能力存在着很大裕量，而空调大部分时间处于部分负荷运行状态，主机负荷量低，对应的冷却水泵和冷冻水泵却仍在高负荷状态下运行，最终造成很大的能源浪费。制冷主机作为中央空调系统最主要的耗能部件，其所占的能耗达到了70％左右。因此对制冷主机的能效水平进行实时监测，评估及预测对中央空调的节能运行是十分必要的。制冷主机运行能效通常使用COP(性能系数)来表示，传统的测量方法一般根据设备制冷量与消耗功率的实时测量值进行计算，然而制冷主机进出水管道并无长的直管段，安装普通流量计存在安装不便及测量不准的问题，进而影响COP的计算准确性，且根据传统方法所计算的COP只能用作实时监测及事后统计分析，不能对主机运行能效做出预测，主机在运行过程中往往脱离高效率区间，难以实现中央空调系统的节能。

现今也有很多学者对制冷主机的能耗预测模型做了大量的研究，并给出了相应的预测模型。如建筑能耗模拟软件DOE-2中的冷水机组模型，该模型将冷水机组的功率表示成与冷水机组实际制冷量，冷凝器冷却水进水温度、蒸发器冷冻水出水温度、冷水机组部分负荷率及冷水机组设计条件下的功率5个参数相关的函数。该模型对于预测冷水机组的能耗具有一定的可靠性，但是对于变频冷水机组在低负荷率(＜20％)以及低冷却水进水温度(＜15.6℃)条件下，能耗预测值偏差较大，进而无法保持制冷主机的能量均衡和最佳的运行状态，造成能源浪费。

因此，将制冷主机的能效测试方法和能耗监测系统相结合，以解决上述提出的：

(1)传统的测量方法一般根据设备制冷量与消耗功率的实时测量值进行计算，然而制冷主机进出水管道并无长的直管段，安装普通流量计存在安装不便及测量不准的问题，进而影响COP的计算准确性的问题；

(2)通过建筑能耗模拟软件DOE-2中的冷水机组模型对制冷主机的能耗进行预测时，对于变频冷水机组在低负荷率(＜20％)以及低冷却水进水温度(＜15.6℃)条件下，能耗预测值偏差较大，进而无法保持制冷主机的能量均衡和最佳的运行状态，造成能源浪费的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，以解决上述背景技术中提出的传统的测量方法一般根据设备制冷量与消耗功率的实时测量值进行计算，然而制冷主机进出水管道并无长的直管段，安装普通流量计存在安装不便及测量不准的问题，进而影响COP的计算准确性和以及通过建筑能耗模拟软件DOE-2中的冷水机组模型对制冷主机的能耗进行预测时，对于变频冷水机组在低负荷率(＜20％)以及低冷却水进水温度(＜15.6℃)条件下，能耗预测值偏差较大，进而无法保持制冷主机的能量均衡和最佳的运行状态，造成能源浪费的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，包括COP测试仪和集水器，所述COP测试仪一侧的端部固定安装有第一RS-485通讯接口和第二RS-485通讯接口，所述第一RS-485通讯接口的连接端通过数据线连接有若干制冷主机，所述第二RS-485通讯接口的连接端通过数据线连接有若干电能表，且所述电能表的电源输出端与制冷主机的电源输入端连接，所述制冷主机的冷冻水进出口处均固定安装有压差传感器，所述COP测试仪一侧的中部连接有若干变频器，所述变频器的电源输出端连接有水泵，若干所述水泵的输入端通过管道均与集水器的输出端固定连通，所述水泵的输出端通过管道与制冷主机的进水端固定连通，若干所述制冷主机的出水端通过冷冻水总管均与分水器的进水端固定连通，所述冷冻水总管的内部夹持有外夹式流量计。

优选的，所述制冷主机的数量、电能表的数量、变频器的数量和水泵的数量相同，电能表对制冷机的能耗进行检测，变频器控制相应水泵的运行频率。

优选的，所述压差传感器的输出端和外夹式流量计的输出端均与COP测试仪的输入端电性连接，用于将检测信息输送给COP测试仪。

优选的，所述COP测试仪一侧远离第二RS-485通讯接口的一端固定安装有第三RS-485通讯接口、第四RS-485通讯接口和5G通讯接口，所述COP测试仪表面的底部固定安装有RJ45通讯接口，具有2路RS-485接口，1路RJ45及1路5G通信通道，就有良好的第三方通信兼容性能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)制冷主机进出水管道并无长的直管段，安装普通流量计存在安装不便及测量不准的问题，通过该方法，只需要检测压差即可以得出制冷主机冷冻水流量，准确度高；

(2)可以定期对参数进行自动校正，及时纠正偏差；

(3)可以实时检测各台制冷主机COP，为制冷站能效评判提供依据；

(4)可以根据预设定的蒸发温度，冷凝温度，负载率等进行预测各台主机COP，为制冷主机的高效运行提供判断依据；

(5)具有人机界面，具有友好的操作性。

(6)具有2路RS-485接口，1路RJ45及1路5G通信通道，就有良好的第三方通信兼容性能。

附图说明

图1为本实用新型COP测试装置的系统结构图；

图2为本实用新型实施例1的原理图；

图3为本实用新型实施例2的流程图。

图中：1、COP测试仪；2、第一RS-485通讯接口；3、制冷主机；4、电能表；5、第二RS-485通讯接口；6、压差传感器；7、变频器；8、水泵；9、集水器；10、分水器；11、外夹式流量计；12、人机交互屏；13、第三RS-485通讯接口；14、第四RS-485通讯接口；15、5G通讯接口；16、RJ45通讯接口；17、冷冻水总管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供了可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，包括COP测试仪1和集水器9，COP测试仪1一侧的端部固定安装有第一RS-485通讯接口2和第二RS-485通讯接口5，第一RS-485通讯接口2的连接端通过数据线连接有若干制冷主机3，第二RS-485通讯接口5的连接端通过数据线连接有若干电能表4，且电能表4的电源输出端与制冷主机3的电源输入端连接，制冷主机3的冷冻水进出口处均固定安装有压差传感器6，COP测试仪1一侧的中部连接有若干变频器7，变频器7的电源输出端连接有水泵8，若干水泵8的输入端通过管道均与集水器9的输出端固定连通，水泵8的输出端通过管道与制冷主机3的进水端固定连通，若干制冷主机3的出水端通过冷冻水总管17均与分水器10的进水端固定连通，冷冻水总管17的内部夹持有外夹式流量计11。

制冷主机3的数量、电能表4的数量、变频器7的数量和水泵8的数量相同。

压差传感器6的输出端和外夹式流量计11的输出端均与COP测试仪1的输入端电性连接。

COP测试仪1一侧远离第二RS-485通讯接口5的一端固定安装有第三RS-485通讯接口13、第四RS-485通讯接口14和5G通讯接口15。

COP测试仪1表面的底部固定安装有RJ45通讯接口16。

实施例1，具体使用时，下面以3台制冷主机3、3台水泵8组成的COP测试装置为例，3台制冷主机3分别对应安装有三个电能表4，用以分别读取三台制冷主机3的功率P₁、P₂、P₃；三台水泵8分别对应三台变频器7以控制相应水泵8的运行频率，而三台制冷主机3冷冻水进出口处安装的压差传感器6以读取进出水口的压差ΔP，制冷主机3和电能表4均与COP测试仪1连接，从而读取每台制冷主机的蒸发温度T_e、冷凝温度T_c、制冷主机冷冻水进出口温度t_进、t_出，若干压差传感器6以及外夹式流量计11和三台变频器7输出的变量均为模拟量，采用4-20mA电流来传输模拟量以防止信号干扰，保证传输精度，人机交互屏12用以显示所有采集的变量数据，也可以通过第三RS-485通讯接口13、第四RS-485通讯接口14、5G通讯接口15或RJ45通讯接口16兼容第三方通信，联网远程读取数据，由于制冷主机3进出水管道并无长的直管段，安装普通流量计存在安装不便及测量不准的问题，因此在COP测试仪1处临时安装外夹式流量计11测量制冷主机3流量Q′，再根据ΔP＝SQ′²，通过对变频器7的频率调节得出不同流量下的阻抗S值，并取其平均值作为三台制冷主机3的阻抗S1，S2，S3，当运行一段时间后通过调节频率继续对S1，S2，S3修正；获得每台制冷主机3的阻抗值后制冷主机3的流量由公式

计算得到，不再需要通过流量计测量，根据本实施例的COP测试方法，只需要检测制冷主机3进出水管道压差即可以得出制冷主机冷冻水流量，且准确度高。

实施例2，具体使用时，可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置的测试方法，包括以下步骤：

(1)COP测试仪1采集制冷主机3及冷冻水侧的运行参数；

(2)第一RS-485通讯接口2对制冷主机3逐台测试，通过对变频器7的频率调节得出制冷主机3在不同流量下的阻抗值，并取其平均值作为阻抗值S；

(3)制冷主机3计算不同压差ΔP下制冷主机3的流量Q；

(4)电能表4根据实测的运行参数计算制冷主机3的COP及负载率A；

(5)第二RS-485通讯接口5对不同工况下实测的和计算的COP与蒸发温度T_e、冷凝温度T_c、负载率A数据进行数学回归，获得回归系数；

(6)压差传感器6建立COP与蒸发温度T_e、冷凝温度T_c、负载率A的函数关系：COP＝f(A，T_e，T_c)

(7)根据上述函数关系，由实测的A，T_e，T_c即可得出实际的COP值，由预测的A，T_e，T_c得出预测的COP值。

(8)水泵8当运行一段时间后通过调节变频器7的频率继续对制冷主机3的阻抗值S修正，再根据采集的A，T_e，T_c对回归系数进行修正。根据修正后的回归函数关系进行实测及预测制冷主机的COP值。

具体操作时，首先采集三台制冷主机3及冷冻水侧的运行参数包括制冷主机3蒸发温度T_e、冷凝温度T_c、制冷主机3冷冻水进出口温度t_进、t_出、主机功率P、冷冻水进出水口压差ΔP、外夹式流量计11测得的制冷主机流量Q，进而由采集的制冷机组运行参数可计算各个制冷主机3的阻抗，制冷主机3在不同流量下的阻抗值根据ΔP＝SQ′²计算，对每台制冷主机3逐台测试，通过对变频器7的频率调节得出制冷主机3在不同流量下的阻抗值S，获得每台主机的阻抗并取其平均值作为三台制冷主机3的阻抗值S1，S2，S3，然后再利用公式：

可得出不同压差ΔP下制冷主机3的流量Q，对应的三台制冷主机3流量分别为Q₁、Q₂、Q₃。

然后计算实测制冷主机3的COP为：

其中，c_p为比热。

负载率A为：

其中，G_额定为制冷主机3的额定冷量，通过测试不同工况下COP与T_e，T_c、A的数据并进行数学回归可建立COP与蒸发温度T_e、冷凝温度T_c、负载率A的函数关系并获得回归系数，制冷主机3能效COP为：

COP＝c₀+c₁A+c₂T_e+c₃T_c+c₄A²+c₅T_e ²+c₆T_c ²+c₇AT_e+c₈AT_c+c₉T_cT_e

其中回归系数c₀～c₉为常数。

由此即可建立COP与蒸发温度T_e、冷凝温度T_c、负载率A的函数关系：COP＝f(A，T_e，T_c)。根据建立的函数关系，由实测的A，T_e，T_c即可得出实际的COP值。

实施例3，具体使用时，本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于本实施例中通过预测的A，T_e，T_c来计算预测的COP值。

为了保证本申请文件的COP测试装置的COP计算函数模型及预测结果的准确性，本申请文件的所有实施例中，每运行一段时间就对回归函数模型进行修正。首先通过调节变频器7的频率对制冷主机3的阻抗值S修正，再根据采集的A，T_e，T_c对回归系数c₀～c₉进行修正，最后根据修正后的回归函数关系进行实测及预测制冷主机3的COP值。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，包括COP测试仪（1）和集水器（9），其特征在于：所述COP测试仪（1）一侧的端部固定安装有第一RS-485通讯接口（2）和第二RS-485通讯接口（5），所述第一RS-485通讯接口（2）的连接端通过数据线连接有若干制冷主机（3），所述第二RS-485通讯接口（5）的连接端通过数据线连接有若干电能表（4），且所述电能表（4）的电源输出端与制冷主机（3）的电源输入端连接，所述制冷主机（3）的冷冻水进出口处均固定安装有压差传感器（6），所述COP测试仪（1）一侧的中部连接有若干变频器（7），所述变频器（7）的电源输出端连接有水泵（8），若干所述水泵（8）的输入端通过管道均与集水器（9）的输出端固定连通，所述水泵（8）的输出端通过管道与制冷主机（3）的进水端固定连通，若干所述制冷主机（3）的出水端通过冷冻水总管（17）均与分水器（10）的进水端固定连通，所述冷冻水总管（17）的内部夹持有外夹式流量计（11）。

2.根据权利要求1所述的可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，其特征在于：所述制冷主机（3）的数量、电能表（4）的数量、变频器（7）的数量和水泵（8）的数量相同。

3.根据权利要求1所述的可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，其特征在于：所述压差传感器（6）的输出端和外夹式流量计（11）的输出端均与COP测试仪（1）的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，其特征在于：所述COP测试仪（1）一侧远离第二RS-485通讯接口（5）的一端固定安装有第三RS-485通讯接口（13）、第四RS-485通讯接口（14）和5G通讯接口（15）。

5.根据权利要求1所述的可以实测及预测单台制冷主机能效的COP测试装置，其特征在于：所述COP测试仪（1）表面的底部固定安装有RJ45通讯接口（16）。

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