PL242147B1 - Hydraulic layout of the stand for testing heat pumps or recuperators - Google Patents
Hydraulic layout of the stand for testing heat pumps or recuperators Download PDFInfo
- Publication number
- PL242147B1 PL242147B1 PL435184A PL43518420A PL242147B1 PL 242147 B1 PL242147 B1 PL 242147B1 PL 435184 A PL435184 A PL 435184A PL 43518420 A PL43518420 A PL 43518420A PL 242147 B1 PL242147 B1 PL 242147B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- pump
- heat
- tank
- liquid
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Hydrauliczny układ stanowiska do badania pomp ciepła, jaki zawiera co najmniej dwie, wyposażone w umieszczone w ich wnętrzu centrale klimatyzacyjne komory, z których pierwsza Komora K1 stanowi dolne źródło ciepła badanej pompy powietrze/woda i symuluje normatywne warunki klimatu zewnętrznego (do -20°C), a druga Komora K2 symuluje warunki pomieszczenia, w którym zainstalowany jest badany rekuperator lub pompa ciepła (-20 ÷ 30°C), centrale klimatyzacyjne komory pierwszej i drugiej przyłączone są armaturą do co najmniej dwustopniowego agregatu chłodniczego i poprzez armaturę oraz zespół pomp komory połączone są z trzema zasobnikami, z których: Zasobnik V1 symuluje dolne źródło ciepła badanej pompy solanka/woda (gruntowy wymiennik ciepła) i zawiera ciecz o obniżonej temperaturze krzepnięcia o stabilizowanej temperaturze w zakresie (-15 ÷ 30°C); Zasobnik V2 stanowi górne źródło ciepła badanych pomp ciepła i symuluje instalację centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej i zawiera wodę o stabilizowanej temperaturze w zakresie (25 ÷ 80°C); Zasobnik V0 jest zasobnikiem „chłodu” o bardzo niskim poziomie temperatur (w zakresie -30 ÷ -10°C, wypełniony jest cieczą o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia, schładzanej w agregacie o bardzo niskiej temperaturze odparowania, zapewniającym możliwość uzyskania i utrzymania bardzo niskich temperatur w komorach K1 i K2.Hydraulic layout of the heat pump test stand, which includes at least two chambers equipped with air-conditioning units placed inside them, the first of which Chamber K1 is the lower heat source of the tested air/water pump and simulates standard external climate conditions (up to -20°C ), and the second chamber K2 simulates the conditions of the room where the tested recuperator or heat pump is installed (-20 ÷ 30°C), the air-conditioning units of the first and second chambers are connected with fittings to at least a two-stage chiller and through fittings and a pump set of the chamber are connected to three reservoirs, of which: V1 reservoir simulates the lower heat source of the tested brine/water pump (ground heat exchanger) and contains a liquid with a reduced freezing point with a stabilized temperature in the range (-15 ÷ 30°C); The V2 tank is the upper heat source of the tested heat pumps and simulates the installation of central heating or domestic hot water and contains water with a stabilized temperature in the range (25 ÷ 80°C); The V0 tank is a "cold" tank with a very low temperature level (in the range of -30 ÷ -10°C, it is filled with a liquid with a very low freezing point, cooled in an aggregate with a very low evaporation temperature, ensuring the possibility of obtaining and maintaining very low temperatures in chambers K1 and K2.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny układ stanowiska do badania pomp ciepła lub rekuperatorów stosowanych głównie w budownictwie. Układ, dzięki modułowej strukturze funkcjonalnej składającej się z kilku osobno sterowanych obiegów cieczy, zasilanych ze wspólnego agregatu chłodniczego, umożliwia konfigurowanie instalacji pozwalających na realizację normatywnych i rozszerzonych badań większości rodzajów pomp ciepła stosowanych w budownictwie. Badania realizowane z wykorzystaniem układu służą do wyznaczania wartości parametrów technicznych pomp ciepła zgodnie z obowiązującymi normami.The subject of the invention is a hydraulic arrangement of a stand for testing heat pumps or recuperators used mainly in the construction industry. The system, thanks to the modular functional structure consisting of several separately controlled liquid circuits, supplied from a common refrigeration unit, enables configuration of installations that allow the implementation of standard and extended tests of most types of heat pumps used in construction. Tests carried out using the system are used to determine the values of technical parameters of heat pumps in accordance with applicable standards.
W urządzeniach zasilanych sprężonymi gazami lub cieczami częstym problemem jest zapewnienie właściwego ciśnienia i temperatury medium roboczego we wszystkich punktach odbioru. Szczególne znaczenie utrzymanie tych parametrów ma w procedurach badawczych związanych z certyfikacją oraz badaniami parametrów pracy.In devices powered by compressed gases or liquids, a common problem is to ensure the proper pressure and temperature of the working medium at all points of consumption. Maintaining these parameters is of particular importance in research procedures related to certification and testing of operating parameters.
Znane są metody badań sprężarkowych pomp ciepła określone w następujących normach: PN-EN 14511-2:2018-08 Klimatyzatory, ziębiarki cieczy i pompy ciepła do grzania i ziębienia oraz ziębiarki do procesów przemysłowych, ze sprężarkami o napędzie elektrycznym - Część 2: Warunki badań.There are known test methods for compressor heat pumps specified in the following standards: PN-EN 14511-2:2018-08 Air conditioners, liquid chillers and heat pumps for heating and cooling as well as chillers for industrial processes, with electrically driven compressors - Part 2: Test conditions .
PN-EN 14825:2019-03 Klimatyzatory, agregaty do chłodzenia cieczy oraz pompy ciepła ze sprężarkami napędzanymi elektrycznie, do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń - Badanie i ocena w warunkach częściowego obciążenia oraz obliczanie wydajności sezonowej.PN-EN 14825:2019-03 Air conditioners, liquid chillers and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling - Testing and evaluation at part load conditions and calculation of seasonal performance.
PN-EN 16147:2017-04 Pompy ciepła ze sprężarkami o napędzie elektrycznym - Badanie, raport oceny i wymagania dotyczące oznakowania pomp ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej.PN-EN 16147:2017-04 Heat pumps with electrically driven compressors - Test, assessment report and marking requirements for heat pumps for domestic hot water preparation.
Normy precyzyjnie określają warunki fizyczne, w jakich powinny być przeprowadzone badania, ich przebieg oraz sposób obliczania i przedstawiania wyników badań. Normy nie opisują natomiast rozwiązań technicznych układów, stanowisk badawczych, które pozwalają na zrealizowanie tych wymagań. Tym samym często dochodzi do kwestionowania wyników uzyskanych za pomocą różnej aparatury badawczej lub w niejednorodnych warunkach eksperymentu, szczególnie bez uwzględnienia czynników losowych. Dlatego konstruowane są urządzenia oraz systemy, które mają zapewnić jednorodne i określone normami warunki przez cały czas trwania badania.The standards precisely define the physical conditions in which the tests should be carried out, their course and the method of calculating and presenting the test results. The standards, however, do not describe the technical solutions of the systems, test stands that allow these requirements to be met. Thus, the results obtained using different research equipment or in heterogeneous experimental conditions are often questioned, especially without taking random factors into account. Therefore, devices and systems are constructed to ensure uniform and standardized conditions throughout the test.
Znany jest z opisu CN209485711 system testowania wydajności chłodzenia klimatyzatora w stanie bez obciążenia zimnem. System składa się z jednostki chłodzącej wodę, wieży chłodniczej i wymiennika ciepła, a podczas eksperymentu mierzy się temperaturę do jakiej schładza powietrze przyłączony do układu klimatyzator.It is known from the description of CN209485711 a system for testing the cooling efficiency of an air conditioner in a state without cold load. The system consists of a water cooling unit, a cooling tower and a heat exchanger, and during the experiment the temperature to which the air is cooled by the air conditioner connected to the system is measured.
Znane jest z opisu CN109883740 przenośne urządzenie testujące wydajność urządzenia z pompą ciepła do zimnej wody, które zawiera moduł wejściowy temperatury, moduł wejściowy przepływu, moduł pomiaru parametrów elektrycznych i terminal przetwarzania danych, a ponadto zawiera skrzynkę miernika i skrzynkę ochronną. Urządzenie jest lekkie, wygodne i łatwe do przenoszenia i może być bezpośrednio stosowane na obiekcie.It is known from CN109883740 a portable cold water heat pump device performance test device which includes a temperature input module, a flow input module, an electrical parameter measurement module and a data processing terminal, and further includes a meter box and a protection box. The device is lightweight, convenient and easy to carry and can be directly used on site.
Znany jest z opisu CN207662450 model użytkowy układu testowania pompy ciepła powietrze/woda, który zawiera między innymi zbiornik na wodę, pompę cyrkulacyjną, skraplacz, urządzenie do jednorazowej regulacji, urządzenie do podgrzewania wtórnego, urządzenie testujące i system testowy.From CN207662450, a utility model of an air/water heat pump testing system is known, which includes, among other things, a water tank, a circulation pump, a condenser, a one-time adjustment device, a reheating device, a test device and a test system.
Znany jest z opisu CN107014630 system symulacyjny do testowania wydajności pompy ciepła woda/woda i metoda testowa. System zawiera pompę ciepła i pomieszczenie do symulacji środowiska, pomieszczenie do symulacji środowiska jest izolowane termicznie, a temperatura pomieszczenia do symulacji środowiska jest regulowana. Pompa ciepła zawiera jednostkę sprężającą, pierwszy wymiennik ciepła, dwukierunkowy, termiczny zawór rozprężny i drugi wymiennik ciepła; a wszystkie elementy systemu symulacji można dowolnie demontować i wymieniać. Wynalazek zapewnia system symulacji, który jest prosty i wygodny w instalacji i demontażu. Korzystając z systemu, można dokładnie kontrolować środowisko, temperaturę zasilania wodą i inne parametry wydajności, aby parametry były stabilne, a wydajność urządzenia pompy ciepła źródła wody w różnych warunkach pracy może być testowana.It is known from the description of CN107014630 a simulation system for testing the performance of a water to water heat pump and a test method. The system includes a heat pump and an environment simulation room, the environment simulation room is thermally insulated, and the temperature of the environment simulation room is adjustable. The heat pump comprises a compression unit, a first heat exchanger, a two-way thermal expansion valve and a second heat exchanger; and all components of the simulation system can be freely disassembled and replaced. The invention provides a simulation system that is simple and convenient to install and disassemble. Using the system, the environment, water supply temperature and other performance parameters can be carefully controlled to make the parameters stable, and the performance of the water source heat pump device under different working conditions can be tested.
Znany jest z opisu CN104677655 sposób testowania wydajności systemu pompy ciepła ze źródłem wody centralnego klimatyzatora i dotyczy testu wydajności systemu pompy ciepła ze źródłem wody. Metoda obejmuje etapy, w których czujnik temperatury i czujnik przepływu zbierają w czasie rzeczywistym temperaturę, przepływ i ciśnienie wszystkich rurociągów systemu klimatyzacji ze źródłem ciepła pompy ciepła i przesyłają temperaturę, przepływ i ciśnienie do sterownika w celu przetworzenia w standardowej formie sygnału elektrycznego.A method for testing the efficiency of a water source heat pump system of a central air conditioner is known from CN104677655 and relates to the efficiency test of a water source heat pump system. The method involves the steps of a temperature sensor and a flow sensor to collect real-time temperature, flow and pressure of all air-conditioning system piping with heat pump heat source and transmit the temperature, flow and pressure to the controller for processing in a standard electrical signal form.
Zaletą metody badania wydajności systemu pompy ciepła ze źródłem wody w centralnym klimatyzatorze jest możliwość sprawdzenia wydajności całkowicie zainstalowanego systemu klimatyzacji z pompą ciepła.The advantage of the water source heat pump system performance test method in a central air conditioner is the ability to check the performance of a fully installed heat pump air conditioning system.
Znane jest z opisu CN203798594 urządzenie do testowania wydajności zestawu pompy ciepła typu woda/glikol, zawierające układ cyrkulacji wody w skraplaczu, układ wymiany ciepła, układ obiegu glikolu w parowniku i układ przechowywania roztworu glikolu, które są z kolei połączone, oraz układ rozpraszający ciepło połączony z układem cyrkulacj i wody w skraplaczu. Parametry wydajnościowe zestawu pompy ciepła typu woda-glikol, takie jak wydajność chłodnicza, pobór mocy chłodniczej i wskaźnik efektywności energetycznej chłodzenia, oraz parametry techniczne, takie jak temperatura wody na wlocie i wylocie parownika, temperatura wody na wlocie i wylocie skraplacza, parownik różnicę ciśnienia na wlocie i wylocie, różnicę ciśnienia na wlocie i wylocie skraplacza, przepływ wody w parowniku i przepływ wody w skraplaczu, można dokładnie zmierzyć za pomocą urządzenia, dzięki czemu zapewniono ważne środki do testów wydajności oraz rozwoju i badań źródła ciepła typu woda-glikol.Known from CN203798594 is an apparatus for testing the efficiency of a water/glycol heat pump package comprising a condenser water circulation system, a heat exchange system, an evaporator glycol circulation system and a glycol solution storage system, which are in turn connected, and a heat dissipation system combined with circulation system and water in the condenser. Performance parameters of the water to glycol heat pump package, such as cooling capacity, cooling power input and cooling energy efficiency index, and technical parameters, such as evaporator inlet and outlet water temperature, condenser inlet and outlet water temperature, evaporator inlet and outlet, condenser inlet and outlet pressure differential, evaporator water flow and condenser water flow can be accurately measured by the device, thus providing important means for performance testing and water-glycol heat source development and testing.
Znane rozwiązania nie pozwalają na prowadzenie badań porównawczych urządzeń, na przykład pomp ciepła pracujących z różnymi mediami roboczymi, co generuje potrzebę ciągłego rozrostu parku maszynowego i zwiększa koszty działalności laboratorium. Dlatego celem wynalazku było uzyskanie możliwości realizacji normatywnych i rozszerzonych badań rozwiązań pomp ciepła stosowanych w budownictwie:Known solutions do not allow for conducting comparative tests of devices, for example heat pumps working with different working media, which generates the need for continuous expansion of the machine park and increases the costs of laboratory operation. Therefore, the purpose of the invention was to obtain the possibility of carrying out normative and extended tests of heat pump solutions used in the construction industry:
• sprężarkowych pomp ciepła typu „ciecz-woda” („solanka-woda”, B-W), • sprężarkowych pomp ciepła typu „powietrze-woda” (A-W), zarówno w wersji split jak i monoblok • sprężarkowych pomp ciepła do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) wyposażonych w zasobnik CWU.• "liquid-water" compressor heat pumps ("brine-water", B-W), • "air-water" compressor heat pumps (A-W), both in split and monobloc versions, • compressor heat pumps for heating domestic hot water (DHW) equipped with a HUW tank.
Badania takie służą przede wszystkim do wyznaczania wartości parametrów technicznych takich pomp oraz badania innych właściwości użytkowych. Przeprowadzenie badania pompy wymaga zbudowania układu realizującego następujące funkcje:Such tests are used primarily to determine the values of technical parameters of such pumps and to test other functional properties. Carrying out the pump test requires the construction of a system that performs the following functions:
• dostarczanie ciepła do parownika pompy ciepła z powietrza lub cieczy w stałej, normatywnej temperaturze lub różnicy temperatur (dolne źródło ciepła), • odbieranie ciepła ze skraplacza pompy ciepła za pomocą kontrolowanego strumienia cieczy w stałej, normatywnej temperaturze lub różnicy temperatur (górne źródło ciepła), • uzdatnianie powietrza w otoczeniu badanej pompy ciepła (precyzyjna stabilizacja parametrów powietrza odpowiednia do warunków, w jakich pompa ciepła może pracować).• supply of heat to the heat pump evaporator from air or liquid at a constant, standard temperature or temperature difference (lower heat source), • heat removal from the heat pump condenser by means of a controlled stream of liquid at a constant, standard temperature or temperature difference (upper heat source) • air treatment in the vicinity of the tested heat pump (precise stabilization of air parameters appropriate to the conditions in which the heat pump can operate).
Wymienione funkcje są realizowane w dwóch osobno klimatyzowanych powietrznych komorach klimatyzacyjnych, w których temperatura ma być re gulowana w zakresie od -20 do +30°C oraz trzech obiegach cieczy z trzema zasobnikami, w których temperatury są regulowane w zakresach: od -30 do -10°C, od -15 do +30°C i od +25 do +80°C. Każdy z tych obiegów (zasobników) musi mieć wbudowane wyposażenie dostarczające ciepło (np. grzałki elektryczne) oraz odbierające ciepło (układy chłodnicze) pracujące w różnych temperaturach i różnych warunkach przepływu ciepła (dostarczanie lub odbieranie ciepła). Odpowiednio zaprojektowany, zbudowany i sterowany komputerowo hydrauliczny układ stanowiska do badania pomp ciepła, który jest przedmiotem wynalazku, pozwala na jednoczesne zasilanie całego systemu badawczego z jednego źródła chłodu (dwustopniowego agregatu chłodniczego, którego obiegi sprężarkowe napełnione są czynnikami chłodniczymi o bardzo niskim współczynniku GWP - R2900 oraz R744) na trzech poziomach temperaturowych (wymienionych powyżej). Niezależną i skuteczną regulację temperatury w klimatyzowanych komorach i zasobnikach ciepła oraz precyzyjne pomiary strumieni ciepła przepływających przez badane pompy ciepła umożliwia dedykowany układ sterowania i akwizycji danych, który zarządza pracą poszczególnych urządzeń i wybranych modułów systemu badawczego i reguluje parametry pracy badanych pomp ciepła adekwatnie do normatywnych wymagań dotyczących poszczególnych rodzajów pomp ciepła.These functions are performed in two separately air-conditioned air conditioning chambers, in which the temperature is to be regulated in the range from -20 to +30°C and in three liquid circuits with three tanks, in which temperatures are regulated in the range: from -30 to - 10°C, -15 to +30°C and +25 to +80°C. Each of these circuits (containers) must have built-in equipment that supplies heat (e.g. electric heaters) and receives heat (cooling systems) operating at different temperatures and different conditions of heat flow (supply or receive heat). A properly designed, constructed and computer-controlled hydraulic system of the heat pump testing stand, which is the subject of the invention, allows for the simultaneous supply of the entire testing system from a single cooling source (a two-stage refrigeration unit whose compressor circuits are filled with refrigerants with a very low GWP - R2900 and R744) at three temperature levels (listed above). Independent and effective temperature control in air-conditioned chambers and heat accumulators as well as precise measurements of heat flows flowing through the tested heat pumps are enabled by a dedicated control and data acquisition system that manages the operation of individual devices and selected modules of the test system and regulates the operating parameters of the tested heat pumps in accordance with the standard requirements for individual types of heat pumps.
Hydrauliczny układ stanowiska do badania pomp ciepła według wynalazku zawiera co najmniej dwie, wyposażone w umieszczone w ich wnętrzu centrale klimatyzacyjne komory, z których pierwsza stanowi dolne źródło ciepła badanej pompy powietrze/woda i symuluje normatywne warunki klimatu zewnętrznego (do -20°C), a druga symuluje warunki pomieszczenia, w którym zainstalowany jest badany rekuperator lub pompa ciepła (-20 e 30°C). Centrale klimatyzacyjne komory pierwszej i drugiej przyłączone są armaturą do co najmniej dwustopniowego agregatu chłodniczego.The hydraulic arrangement of the stand for testing heat pumps according to the invention includes at least two chambers equipped with air-conditioning units placed inside them, the first of which is the lower heat source of the tested air/water pump and simulates the standard conditions of the external climate (up to -20°C), and the second simulates the conditions of the room where the tested recuperator or heat pump is installed (-20 e 30°C). The air-conditioning units of the first and second chambers are connected by means of fittings to at least a two-stage cooling unit.
Poprzez armaturę oraz zespół pomp komory połączone są z trzema zasobnikami, z których:Through fittings and a set of pumps, the chambers are connected to three storage tanks, of which:
Zasobnik Vi symuluje dolne źródło ciepła badanej pompy solanka/woda (gruntowy wymiennik ciepła) i zawiera ciecz o obniżonej temperaturze krzepnięcia, tj. temperaturze krzepnięcia równej lub niższej niż -15°C, z możliwością stabilizacji temperatury w zakresie (-15 + 30°C). W zasobniku wykorzystano zewnętrzny obieg chłodzący do wstępnego schłodzenia cieczy przed rozpoczęciem testów oraz elektryczny element grzejny kompensujący ubytek ciepła wynikający z pracy badanej pompy.The reservoir Vi simulates the lower heat source of the tested brine/water pump (ground heat exchanger) and contains a liquid with a reduced freezing point, i.e. a freezing point equal to or lower than -15°C, with the possibility of temperature stabilization in the range of (-15 + 30°C ). An external cooling circuit was used in the storage tank to pre-cool the liquid before starting the tests, and an electric heating element compensating for heat loss resulting from the operation of the tested pump.
Zasobnik V2 stanowi górne źródło ciepła badanych pomp ciepła i symuluje instalację centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej. Zawiera wodę, która w zależności od parametrów realizowanego badania posiada możliwość stabilizowania temperatury w zakresie (25 + 80°C). W zasobniku zastosowano zewnętrzny obieg chłodzący do kompensowania zysków ciepła wynikających z pracy badanej pompy oraz elektryczny element grzejny do wstępnego podgrzewania wody w celu osiągnięcia temperatury wymaganej w badaniu.The V2 tank is the upper heat source of the tested heat pumps and simulates a central heating or domestic hot water installation. It contains water, which, depending on the parameters of the test, has the ability to stabilize the temperature in the range (25 + 80°C). An external cooling circuit was used in the tank to compensate for the heat gains resulting from the operation of the tested pump and an electric heating element for preheating the water in order to reach the temperature required in the test.
Zasobnik Vo jest zasobnikiem „chłodu” o bardzo niskim poziomie temperatur tj. w zakresie -30 + -10°C, wypełnionym cieczą o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia, tj. temperaturze krzepnięcia mniejszej lub równej -30°C schładzanej w agregacie AGR-1 o niższej temperaturze odparowania, zapewniającym możliwość uzyskania i utrzymania bardzo niskich temperatur, tj. w zakresie -3 + -10°C, w komorach K1 i K2.The Vo tank is a "cold" tank with a very low temperature level, i.e. in the range of -30 + -10°C, filled with a liquid with a very low freezing point, i.e. with a freezing point lower than or equal to -30°C, cooled in the AGR-1 chiller at lower evaporation temperature, ensuring the possibility of obtaining and maintaining very low temperatures, i.e. in the range of -3 + -10°C, in chambers K1 and K2.
Co najmniej dwustopniowy agregat sprężarkowy składa się z agregatu pierwszego stopnia AGR-1, agregatu drugiego stopnia AGR-2, wraz z przyłączoną do obu agregatów pompą P1 i trójdrożnego zaworu regulacyjnego Zr-1. Układ połączonych poprzez pompę P1 agregatów sprężarkowych oraz trójdrożny zawór Zr-1 agregatów pierwszego i drugiego stopnia zbocznikowany jest i połączony pośrednio przez dodatkowy zawór Zr-12, oraz pompę P9 z rurowym wymiennikiem ciepła JAD oraz w innym przykładzie wykonania przez dodatkowy zawór Zt-3 z dodatkowym zbiornikiem V1 cieczy o obniżonej temperaturze krzepnięcia, tj. temperaturze krzepnięcia równej lub niższej niż -15°C.At least a two-stage compressor unit consists of the AGR-1 first-stage unit, the AGR-2 second-stage unit, together with the P1 pump connected to both units and the Zr-1 three-way control valve. The system of compressor units connected through the P1 pump and the three-way Zr-1 valve of the first and second stage units is bypassed and indirectly connected through an additional Zr-12 valve and the P9 pump with a JAD tubular heat exchanger, and in another embodiment through an additional Zt-3 valve with an additional tank V1 of liquid with a reduced freezing point, i.e. a freezing point equal to or lower than -15°C.
Agregat chłodniczy pierwszego stopnia AGR-1 połączony jest poprzez przyłączoną do niego pompę P2 do zasobnika Vo cieczy o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia, tj. temperaturze krzepnięcia równej lub niższej niż -30°C.The AGR-1 first-stage chiller is connected via the P2 pump connected to the reservoir Vo of the liquid with a very low freezing point, i.e. freezing point equal to or lower than -30°C.
Agregat chłodniczy drugiego stopnia AGR-2 ochładza ciecz o obniżonej temperaturze krzepnięcia, tj. temperaturze krzepnięcia równej lub niższej niż -15°C, która to ciecz jest przetłaczana przez AGR-2 przez pompę P1 o regulowanym wydatku i w zależności od stanu wyregulowania zaworu Zr-1 kierowana do AGR-1 w celu schłodzenia cieczy o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia znajdującej się w zasobniku V0 do temperatury około -35°C, lub w zależności od stanu wyregulowania zaworu Zt-3 do zasobnika cieczy Vi lub rurowego wymiennika ciepła JAD. Sposób regulacji zaworów Zr-1 i Zt-3 pozwalają na równoczesne lub sekwencyjne kierowanie strumienia cieczy ochłodzonej w AGR-2 do AGR-1, zasobnika V1 i wymiennika JAD.The AGR-2 second-stage chiller cools the liquid with a reduced freezing point, i.e. a freezing point equal to or lower than -15°C, which is pumped through the AGR-2 by the P1 pump with adjustable flow rate and, depending on the adjustment status of the valve Zr- 1 is directed to AGR-1 in order to cool the liquid with a very low freezing point in the reservoir V0 to a temperature of about -35°C, or depending on the adjustment status of the valve Zt-3 to the liquid reservoir Vi or the tubular heat exchanger JAD. The method of regulating the Zr-1 and Zt-3 valves allows for simultaneous or sequential directing of the stream of liquid cooled in AGR-2 to AGR-1, storage tank V1 and heat exchanger JAD.
Agregat pierwszego stopnia AGR-1 ochładza ciecz o niskiej temperaturze krzepnięcia (inną niż AGR-2 - osobny obieg) do temperatury około -30°C, która to ciecz jest przetłaczana przez AGR-1 za pomocą pompy P2 o regulowanym wydatku i jest zgromadzona w zasobniku V 0. Zasobnik V0 wyposażony jest w pompę Pr-0, dzięki czemu znajdująca się w nim ciecz jest mieszana w celu wyrównania temperatury w całej objętości zasobnika. Dodatkowo zasobnik V 0 jest wyposażony w czujnik temperatury T g-0.The AGR-1 first stage aggregate cools the liquid with a low freezing point (other than AGR-2 - a separate circuit) to a temperature of about -30°C, which is pumped through the AGR-1 by means of a P2 pump with adjustable flow and is collected in reservoir V 0. The V0 reservoir is equipped with a Pr-0 pump, thanks to which the liquid contained in it is mixed in order to equalize the temperature in the entire volume of the reservoir. In addition, the V 0 tank is equipped with a T g-0 temperature sensor.
Zasobnik V0 połączony jest pośrednio poprzez pompę o regulowanym wydatku P3, w zależności od stanu wyregulowania zaworów Zr-3 i Zt-1 z chłodnicą Qchi centrali klimatyzacyjnej CK-K1 umieszczonej w komorze K1 i/lub z chłodnicą QCH2 centrali klimatyzacyjnej CK-K2 umieszczonej w komorze K2.The V0 storage tank is indirectly connected through a pump with adjustable output P3, depending on the adjustment status of the Zr-3 and Zt-1 valves, with the Qchi cooler of the CK-K1 air-conditioning unit located in the K1 chamber and/or with the QCH2 cooler of the CK-K2 air-conditioning unit located in the the K2 chamber.
Strumienie cieczy dostarczane do chłodnic central wentylacyjnych są sterowane co do kierunku i wydatku poprzez regulację nastaw zaworów Zr-3, Zt-1 i pompy P3, a dodatkowo na dopływie i odpływie chłodnicy Qchi zainstalowane są czujniki temperatury Tg-7 i Tg-8 oraz przepływomierz Mw-4 pozwalające na pomiar ilości ciepła odbieranego z komory K1.Liquid streams delivered to the coolers of air handling units are controlled as to the direction and flow by adjusting the settings of the Zr-3, Zt-1 valves and the P3 pump, and additionally, at the inlet and outlet of the Qchi cooler, temperature sensors Tg-7 and Tg-8 and a flow meter are installed Mw-4 enabling the measurement of the amount of heat received from the K1 chamber.
Agregat drugiego stopnia AGR-2 połączony jest z zasobnikiem Vi wyposażonym w mieszającą pompę Pr-1. Zasobnik Vi jest wyposażony w czujnik temperatury Tw-1 oraz przyłączony jest do umieszczonej w zbiorniku V1 nagrzewnicy elektrycznej Qn3. Ciecz w zasobniku V1 stanowi źródło ciepła dla badanej pompy ciepła typu „solanka/woda” (dolne źródło ciepła odtwarzające parametry najczęściej stosowanego gruntowego wymiennika ciepła), a zbiornik V1 jest połączony pośrednio poprzez pompę P5 o regulowanym wydatku oraz zawory regulacyjne Zr-5 i Zr-6 umieszczone pomiędzy zasobnikiem Vi, a pompą ciepła (nie pokazano na rysunku) umieszczoną w komorze K2 w taki sposób, że wartości temperatury zasilania pompy ciepła mierzonej za po mocą czujnika temperatury Tg-3 i temperatury powrotu cieczy mierzonej za pomocą czujnika t emperatury Tg-4 oraz wydatku cieczy mierzonego za pomocą czujnika przepływu Mw-i są zgodne z przyjętymi parametrami testu pompy ciepła. Przy czym przewody zasilania i odbioru cieczy zasilającej pompę ciepłą przyłączone są do różnicowego miernika ciśnienia Dp-w3, jaki służy do pomiaru oporów przepływu cieczy przez wymiennik ciepła pompy dostarczający ciepło z dolnego źródła ciepła przy wydatku cieczy mierzonym za pomocą Mw-i.The AGR-2 second stage aggregate is connected to the Vi storage tank equipped with the Pr-1 mixing pump. The storage tank Vi is equipped with a temperature sensor Tw-1 and is connected to the Qn3 electric heater placed in the storage tank V1. The liquid in the tank V1 is the heat source for the tested brine/water heat pump (lower heat source reproducing the parameters of the most commonly used ground heat exchanger), and the tank V1 is indirectly connected through the P5 pump with adjustable flow rate and control valves Zr-5 and Zr -6 placed between the storage tank Vi and the heat pump (not shown in the figure) placed in the chamber K2 in such a way that the values of the heat pump supply temperature measured with the Tg-3 temperature sensor and the liquid return temperature measured with the Tg temperature sensor -4 and the liquid flow rate measured with the Mw-i flow sensor are consistent with the adopted parameters of the heat pump test. The supply and collection lines of the liquid supplying the heat pump are connected to the Dp-w3 differential pressure gauge, which is used to measure the liquid flow resistance through the heat exchanger of the pump, which supplies heat from the lower heat source at the liquid flow rate measured by Mw-i.
Wydatek cieczy o obniżonej temperaturze krzepnięcia schłodzonej w AGR-2 przepompowywanej do rurowego wymiennika ciepła JAD jest regulowany za pomocą pompy o regulowanym wydatku P9 i zaworu Zt-12, przez który to wymiennik jest odbierane ciepło z wodnego obiegu zawierającego zasobnik wody V2. Temperatura wody zgromadzonej w zasobniku V2 odpowiada warunkom pracy instalacji centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej budynku. Przy czym korzystnie, gdy zasobnik V2 wyposażony jest w nagrzewnicę elektryczną Qn4, przy czym na wstępnym etapie przygotowywania instalacji do pracy lub na etapie testu pompy ciepła ciepło dostarczane jest poprzez przepompowywanie wody między zasobnikiem V2, a wymiennikiem JAD za pomocą pompy P6 o regulowanym wydatku i z wykorzystaniem zaworu Zr-7 oraz z wykorzystaniem mieszania wody w zasobniku V2 za pomocą pompy Pr-2 w taki sposób, że temperatura wody w zasobniku mierzona i sterowana z wykorzystaniem czujnika temperatury Tw-2 będzie posiadała zadaną wartość.The flow rate of liquid with a reduced freezing point cooled in AGR-2 and pumped to the JAD tubular heat exchanger is regulated by means of a pump with adjustable flow rate P9 and valve Zt-12, through which the heat exchanger receives heat from the water circuit containing the V2 water tank. The temperature of the water stored in the V2 tank corresponds to the operating conditions of the central heating or hot water installation of the building. Preferably, when the V2 tank is equipped with a Qn4 electric heater, and at the initial stage of preparing the installation for operation or at the heat pump test stage, heat is supplied by pumping water between the V2 tank and the JAD exchanger using a P6 pump with adjustable output and using the Zr-7 valve and mixing the water in the tank V2 with the Pr-2 pump in such a way that the water temperature in the tank measured and controlled with the use of the Tw-2 temperature sensor will have the set value.
Odbieranie ciepła z badanej pompy ciepła (nie pokazano na rysunku) umieszczonej w komorze K2 jest realizowane przez strumień wody przepompowywany przez wymiennik pompy ciepła z wykorzystaniem pompy o regulowanej wydajności P7 oraz odpowiednio wyregulowanych zaworów Zr-8 i Zr-9 w taki sposób, że wartości temperatury dopływu do pompy ciepła mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-i i temperatury powrotu wody mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-2 oraz wydatku cieczy mierzonego za pomocą czujnika przepływu Mw-2 są zgodne z przyjętymi parametrami testu pompy ciepła. Różnicowy miernik ciśnienia Dp-w2 służy do pomiaru oporów przepływu cieczy przez wymiennik ciepła pompy dostarczający ciepło do górnego źródła ciepła przy wydatku cieczy mierzonym za pomocą Mw-2.Receiving heat from the tested heat pump (not shown in the figure) placed in the K2 chamber is carried out by a stream of water pumped through the heat pump exchanger using a pump with adjustable capacity P7 and properly adjusted valves Zr-8 and Zr-9 in such a way that the values the inlet temperature to the heat pump measured with the Tg-i temperature sensor and the water return temperature measured with the Tg-2 temperature sensor and the liquid flow rate measured with the Mw-2 flow sensor are consistent with the adopted parameters of the heat pump test. The Dp-w2 differential pressure gauge is used to measure the liquid flow resistance through the pump heat exchanger supplying heat to the upper heat source at the liquid flow rate measured with Mw-2.
W przypadku pomp ciepła typu „powietrze/woda” montowanych w całości na zewnątrz budynku, odbieranie ciepła w górnym źródle ciepła nie może odbywać się z w ykorzystaniem obiegu wodnego ze względu na możliwość uszkodzenia urządzenia podczas niskich temperatur (zamarzanie). W takich pompach ciepła są stosowane obiegi z cieczami o obniżonej temperaturze krzepnięcia - niższej lub równej -15°C. W układzie stanowiska stanowiącego przedmiot wynalazku takie pompy są umieszczane w komorze Ki, a odbieranie ciepła odbywa się z wykorzystaniem przyłączonego do komory Ki obiegu cieczy o obniżonej temperaturze krzepnięcia z pompą P8 o regulowanej wydajności i z wykorzystaniem zaworów Zr-10 i Zr-11. Wodny zasobnik V2 jest połączony z obiegiem cieczy za pośrednictwem płytowego wymiennika ciepła PWC. Obieg cieczy pomiędzy badaną pompą ciepła, a PWC jest wyregulowany w taki sposób, że wartości temperatury dopływu do pompy ciepła mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg.5 i temperatury powrotu cieczy mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-6 oraz wydatku cieczy mierzonego za pomocą czujnika przepływu Mw-3 są zgodne z przyjętymi parametrami testu pompy ciepła. Transport ciepła z PWC do zasobnika V2 jest realizowany przepływem wody wywołanym pompą P7 przy zamkniętym zaworze Zr-9 i odpowiednio wysterowanych zaworach Zt-2 i Zr-8. Różnicowy miernik ciśnienia Dp-wi służy do pomiaru oporów przepływu cieczy przez wymiennik ciepła pompy dostarczający ciepło do górnego źródła ciepła przy wydatku cieczy mierzonym za pomocą M w-3.In the case of "air/water" type heat pumps installed entirely outside the building, heat collection in the upper heat source cannot take place using the water circuit due to the possibility of damage to the device during low temperatures (freezing). In such heat pumps, circuits with liquids with a reduced freezing point - lower or equal to -15°C are used. In the arrangement of the station which is the subject of the invention, such pumps are placed in the Ki chamber, and the heat is removed using the liquid circulation with reduced freezing point connected to the Ki chamber with the P8 pump with adjustable capacity and with the use of Zr-10 and Zr-11 valves. The water storage tank V2 is connected to the liquid circuit via a PWC plate heat exchanger. The liquid circulation between the tested heat pump and the PWC is adjusted in such a way that the values of the inlet temperature to the heat pump measured with the Tg.5 temperature sensor and the liquid return temperature measured with the Tg-6 temperature sensor and the liquid flow measured with the flow sensor Mw-3 complies with the accepted parameters of the heat pump test. Heat is transported from the PVC to the V2 reservoir by the flow of water caused by the P7 pump with the Zr-9 valve closed and the Zt-2 and Zr-8 valves properly controlled. The Dp-wi differential pressure gauge is used to measure the flow resistance of the liquid through the heat exchanger of the pump supplying heat to the upper heat source at the liquid flow rate measured with Mw-3.
Przedmiot wynalazku jest pokazany na rysunku, na którym:The subject of the invention is shown in the drawing, in which:
• fig. 1 pokazuje jego schemat w konfiguracji przystosowanej do badania pomp ciepła „powietrze/woda” i „solanka/woda” przeznaczonych do współpracy z zewnętrzną instalacją centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej budynku, nie stanowiącą elementu składowego pompy, • fig. 2 pokazuje jego schemat w konfiguracji przystosowanej do badania pomp ciepła „powietrze/woda” przeznaczonych do podgrzewania ciepłej wody użytkowej w zasobniku, który jest wbudowany w pompę ciepła.• Fig. 1 shows its diagram in a configuration adapted to testing the "air/water" and "brine/water" heat pumps intended for cooperation with the external central heating or hot water installation of the building, which is not a component of the pump, • Fig. 2 shows its diagram in a configuration adapted to test air-to-water heat pumps intended for heating domestic hot water in a tank that is built into the heat pump.
Przykład wykonaniaExample of implementation
Hydrauliczny układ stanowiska do badania pomp ciepła według wynalazku zawiera dwie, wyposażone w umieszczone w ich wnętrzu centrale klimatyzacyjne komory, z których pierwsza Komora K1 stanowi dolne źródło ciepła badanej pompy powietrze/woda i symuluje normatywne warunki klimatu zewnętrznego (do -20°C), a druga Komora K2 symuluje warunki pomieszczenia, w którym zainstalowany jest badany rekuperator lub pompa ciepła (-20 + 30°C). Centrale klimatyzacyjne komory pierwszej i drugiej przyłączone są armaturą do dwustopniowego agregatu chłodniczego.The hydraulic arrangement of the test stand for testing heat pumps according to the invention includes two chambers equipped with air-conditioning units placed inside them, the first of which Chamber K1 is the lower heat source of the tested air/water pump and simulates standard external climate conditions (up to -20°C), and the second Chamber K2 simulates the conditions of the room where the tested recuperator or heat pump is installed (-20 + 30°C). The air-conditioning units of the first and second chambers are connected by fittings to a two-stage refrigeration unit.
Poprzez armaturę oraz zespół pomp komory połączone są z trzema zasobnikami, z których:Through fittings and a set of pumps, the chambers are connected to three storage tanks, of which:
Zasobnik Vi symuluje dolne źródło ciepła badanej pompy solanka/woda (gruntowy wymiennik ciepła) i zawiera ciecz o obniżonej temperaturze krzepnięcia z możliwością stabilizacji temperatury w zakresie (-15 ^ 30°C). W zasobniku wykorzystano zewnętrzny obieg chłodzący do wstępnego schłodzenia cieczy przed rozpoczęciem testów oraz elektryczny element grzejny kompensujący ubytek ciepła wynikający z pracy badanej pompy.The reservoir Vi simulates the lower heat source of the tested brine/water pump (ground heat exchanger) and contains a liquid with a reduced freezing point with the possibility of temperature stabilization in the range (-15 ^ 30°C). An external cooling circuit was used in the storage tank to pre-cool the liquid before starting the tests, and an electric heating element compensating for heat loss resulting from the operation of the tested pump.
Zasobnik V2 stanowi górne źródło ciepła badanych pomp ciepła i symuluje instalację centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej. Zawiera wodę, która w zależności od parametrów realizowanego badania posiada możliwość stabilizowania temperatury w zakresie (25 ^ 80°C). W zasobniku zastosowano zewnętrzny obieg chłodzący do kompensowania zysków ciepła wynikających z pracy badanej pompy oraz elektryczny element grzejny do wstępnego podgrzewania wody w celu osiągnięcia temperatury wymaganej w badaniu.The V2 tank is the upper heat source of the tested heat pumps and simulates a central heating or domestic hot water installation. It contains water, which, depending on the parameters of the test, has the ability to stabilize the temperature in the range (25 ^ 80°C). An external cooling circuit was used in the tank to compensate for the heat gains resulting from the operation of the tested pump and an electric heating element for preheating the water in order to reach the temperature required in the test.
Zasobnik Vo jest zasobnikiem „chłodu” o bardzo niskim poziomie temperatur, tj. w zakresie -30 + -10°C, wypełnionym cieczą o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia, tj. poniżej -30°C, schładzanej w agregacie AGR-1 o niższej temperaturze odparowania, zapewniającym możliwość uzyskania i utrzymania bardzo niskich temperatur, tj. w zakresie -30 + -10°C,w komorach K1 i K2.The Vo tank is a "cold" tank with a very low temperature level, i.e. in the range of -30 + -10°C, filled with a liquid with a very low freezing point, i.e. below -30°C, cooled in the AGR-1 unit with a lower temperature evaporation, ensuring the possibility of obtaining and maintaining very low temperatures, i.e. in the range of -30 + -10°C, in chambers K1 and K2.
Dwustopniowy agregat sprężarkowy składa się z agregatu pierwszego stopnia AGr-i, agregatu drugiego stopnia AGR-2, wraz z przyłączoną do obu agregatów pompą P1 i trójdrożnego zaworu regulacyjnego Zr-1. Układ połączonych poprzez pompę P1 agregatów sprężarkowych oraz trójdrożny zawór Zr-1 agregatów pierwszego i drugiego stopnia zbocznikowany jest i połączony pośrednio przez dodatkowy zawór Zr-12, oraz pompę P9 z rurowym wymiennikiem ciepła JAD oraz w innym przykładzie wykonania przez dodatkowy zawór Zt-3 z dodatkowym zbiornikiem Vi cieczy o obniżonej temperaturze krzepnięcia, tj. temperaturze krzepnięcia mniejszej lub równej -15°C.The two-stage compressor unit consists of the first-stage unit AGr-i, the second-stage unit AGR-2, together with the P1 pump connected to both units and the three-way control valve Zr-1. The system of compressor units connected through the P1 pump and the three-way Zr-1 valve of the first and second stage units is bypassed and indirectly connected through an additional Zr-12 valve and the P9 pump with a JAD tubular heat exchanger, and in another embodiment through an additional Zt-3 valve with an additional tank Vi of liquid with a reduced freezing point, i.e. a freezing point less than or equal to -15°C.
Agregat chłodniczy pierwszego stopnia AGR-1 połączony jest poprzez przyłączoną do niego pompę P2 do zasobnika Vo cieczy o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia, tj. o temperaturze krzepnięcia mniejszej lub równej -30°C.The AGR-1 first-stage chiller is connected via the P2 pump connected to the reservoir Vo of the liquid with a very low freezing point, i.e. with a freezing point less than or equal to -30°C.
Agregat chłodniczy drugiego stopnia AGR-2 ochładza ciecz o obniżonej temperaturze krzepnięcia do temperatury około -15°C, która to ciecz jest przetłaczana przez AGR-2 przez pompę P1 o regulowanym wydatku i w zależności od stanu wyregulowania zaworu Zr-1 kierowana do AGR-1 w celu schłodzenia cieczy o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia znajdującej się w zasobniku Vo do temperatury około -35°C, lub w zależności od stanu wyregulowania zaworu Zt-3 do zasobnika cieczy Vi lub rurowego wymiennika ciepła JAD. Sposób regulacji zaworów Zr-1 i Zt-3 pozwalają na równoczesne lub sekwencyjne kierowanie strumienia cieczy ochłodzonej w AGR-2 do AGr-i, zasobnika Vi i wymiennika JAD.The AGR-2 second-stage cooling unit cools the liquid with a reduced freezing point to a temperature of about -15°C, which is pumped through the AGR-2 by the P1 pump with adjustable capacity and, depending on the Zr-1 valve adjustment, it is directed to the AGR-1 in order to cool the liquid with a very low freezing point in the storage tank Vo to a temperature of about -35°C, or depending on the adjustment status of the valve Zt-3 to the storage tank Vi or the tubular heat exchanger JAD. The method of regulating the Zr-1 and Zt-3 valves allows for simultaneous or sequential directing of the stream of liquid cooled in AGR-2 to AGr-i, Vi storage tank and JAD heat exchanger.
Agregat pierwszego stopnia AGR-1 ochładza ciecz o bardzo niskiej temperaturze krzepnięcia (inną niż AGR-2 - osobny obieg) do temperatury około -30°C, która to ciecz jest przetłaczana przez AGR-1 za pomocą pompy P2 o regulowanym wydatku i jest zgromadzona w zasobniku Vo.The AGR-1 first stage aggregate cools the liquid with a very low freezing point (other than AGR-2 - a separate circuit) to a temperature of about -30°C, which is pumped through the AGR-1 by means of a P2 pump with adjustable flow and is collected in the Vo.
Zasobnik Vo wyposażony jest w pompę Pr-o, dzięki czemu znajdująca się w nim ciecz jest mieszana w celu wyrównania temperatury w całej objętości zasobnika. Dodatkowo zasobnik V0 jest wyposażony w czujnik temperatury Tg-o.The Vo tank is equipped with a Pr-o pump, thanks to which the liquid in it is mixed in order to equalize the temperature in the entire volume of the tank. Additionally, the V0 tank is equipped with a Tg-o temperature sensor.
Zasobnik Vo połączony jest pośrednio poprzez pompę o regulowanym wydatku P3, w zależności od stanu wyregulowania zaworów Zr-3 i Zt-1 z chłodnicą Qchi centrali klimatyzacyjnej CK-K1 umieszczonej w komorze K1 i/lub z chłodnicą Qch2 centrali klimatyzacyjnej CK-K2 umieszczonej w komorze K2.The storage tank Vo is indirectly connected through a pump with adjustable output P3, depending on the adjustment status of the Zr-3 and Zt-1 valves, with the Qchi cooler of the CK-K1 air-conditioning unit located in the K1 chamber and/or with the Qch2 cooler of the CK-K2 air-conditioning unit located in the the K2 chamber.
Strumienie cieczy dostarczane do chłodnic central wentylacyjnych są sterowane co do kierunku i wydatku poprzez regulację nastaw zaworów Zr-3, Zt-1 i pompy P3, a dodatkowo na dopływie i odpływie chłodnicy Qchi zainstalowane są czujniki temperatury Tg-7 i Tg-8 oraz przepływomierz Mw-4 pozwalające na pomiar ilości ciepła odbieranego z komory K1.Liquid streams delivered to the coolers of air handling units are controlled as to the direction and flow by adjusting the settings of the Zr-3, Zt-1 valves and the P3 pump, and additionally, at the inlet and outlet of the Qchi cooler, temperature sensors Tg-7 and Tg-8 and a flow meter are installed Mw-4 enabling the measurement of the amount of heat received from the K1 chamber.
Agregat drugiego stopnia AGR-2 połączony jest z zasobnikiem Vi wyposażonym w mieszającą pompę Pr-1. Zasobnik Vi jest wyposażony w czujnik temperatury Tw-1 oraz przyłączony jest do umieszczonej w zbiorniku Vi nagrzewnicy elektrycznej Qn3. Ciecz w zasobniku Vi stanowi źródło ciepła dla badanej pompy ciepła typu „solanka/woda” (dolne źródło ciepła odtwarzające parametry najczęściej stosowanego gruntowego wymiennika ciepła), a zbiornik Vi jest połączony pośrednio poprzez pompę P5 o regulowanym wydatku oraz zawory regulacyjne Zr-5 i Zr-6 umieszczone pomiędzy zasobnikiem Vi, a pompą ciepła (nie pokazano na rysunku) umieszczoną w komorze K2 w taki sposób, że wartości temperatury zasilania pompy ciepła mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-3 i temperatury powrotu cieczy mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-4 oraz wydatku cieczy mierzonego za pomocą czujnika przepływu Mw-1 są zgodne z przyjętymi parametrami testu pompy ciepła. Przy czym przewody zasilania i odbioru cieczy zasilającej pompę ciepłą przyłączone są do różnicowego miernika ciśnienia Dp-w3, jaki służy do pomiaru oporów przepływu cieczy przez wymiennik ciepła pompy dostarczający ciepło z dolnego źródła ciepła przy wydatku cieczy mierzonym za pomocą Mw-1.The AGR-2 second stage aggregate is connected to the Vi storage tank equipped with the Pr-1 mixing pump. The Vi tank is equipped with a Tw-1 temperature sensor and is connected to the Qn3 electric heater placed in the Vi tank. The liquid in the reservoir Vi is the source of heat for the tested brine/water heat pump (the lower heat source reproducing the parameters of the most commonly used ground heat exchanger), and the reservoir Vi is indirectly connected through the P5 pump with adjustable flow rate and control valves Zr-5 and Zr -6 placed between the storage tank Vi and the heat pump (not shown in the figure) placed in the chamber K2 in such a way that the values of the heat pump supply temperature measured with the Tg-3 temperature sensor and the liquid return temperature measured with the Tg-4 temperature sensor and the liquid flow rate measured with the Mw-1 flow sensor are consistent with the adopted parameters of the heat pump test. The supply and collection lines of the liquid supplying the heat pump are connected to the Dp-w3 differential pressure gauge, which is used to measure the liquid flow resistance through the pump's heat exchanger, which supplies heat from the lower heat source at the liquid flow rate measured with Mw-1.
Wydatek cieczy o obniżonej temperaturze krzepnięcia schłodzonej w AGR-2 przepompowywanej do rurowego wymiennika ciepła JAD jest regulowany za pomocą pompy o regulowanym wydatku P9 i zaworu Zt-12, przez który to wymiennik jest odbierane ciepło z wodnego obiegu zawierającego zasobnik wody V2. Temperatura wody zgromadzonej w zasobniku V2 odpowiada warunkom pracy instalacji centralnego ogrzewania lub ciepłej wody użytkowej budynku. Przy czym korzystnie, gdy zasobnik V2 wyposażony jest w nagrzewnicę elektryczną Qn4, przy czym na wstępnym etapie przygotowywania instalacji do pracy lub na etapie testu pompy ciepła ciepło dostarczane jest poprzez przepompowywanie wody między zasobnikiem V2, a wymiennikiem JAD za pomocą pompy P6 o regulowanym wydatku i z wykorzystaniem zaworu Zr-7 oraz z wykorzystaniem mieszania wody w zasobniku V2 za pomocą pompy Pr-2 w taki sposób, że temperatura wody w zasobniku mierzona i sterowana z wykorzystaniem czujnika temperatury Tw-2 będzie posiadała zadaną wartość.The flow rate of liquid with a reduced freezing point cooled in AGR-2 and pumped to the JAD tubular heat exchanger is regulated by means of a pump with adjustable flow rate P9 and valve Zt-12, through which the heat exchanger receives heat from the water circuit containing the V2 water tank. The temperature of the water stored in the V2 tank corresponds to the operating conditions of the central heating or hot water installation of the building. Preferably, when the V2 tank is equipped with a Qn4 electric heater, and at the initial stage of preparing the installation for operation or at the heat pump test stage, heat is supplied by pumping water between the V2 tank and the JAD exchanger using a P6 pump with adjustable output and using the Zr-7 valve and mixing the water in the tank V2 with the Pr-2 pump in such a way that the water temperature in the tank measured and controlled with the use of the Tw-2 temperature sensor will have the set value.
Odbieranie ciepła z badanej pompy ciepła (nie pokazano na rysunku) umieszczonej w komorze K2 jest realizowane przez strumień wody przepompowywany przez wymiennik pompy ciepła z wykorzystaniem pompy o regulowanej wydajności P7 oraz odpowiednio wyregulowanych zaworów Zr-8 i Zr-9 w taki sposób, że wartości temperatury dopływu do pompy ciepła mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-1 i temperatury powrotu wody mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-2 oraz wydatku cieczy mierzonego za pomocą czujnika przepływu Mw-2 są zgodne z przyjętymi parametrami testu pompy ciepła. Różnicowy miernik ciśnienia Dp-w2 służy do pomiaru oporów przepływu cieczy przez wymiennik ciepła pompy dostarczający ciepło do górnego źródła ciepła przy wydatku cieczy mierzonym za pomocą Mw-2.Receiving heat from the tested heat pump (not shown in the figure) placed in the K2 chamber is carried out by a stream of water pumped through the heat pump exchanger using a pump with adjustable capacity P7 and properly adjusted valves Zr-8 and Zr-9 in such a way that the values the inlet temperature to the heat pump measured with the Tg-1 temperature sensor and the water return temperature measured with the Tg-2 temperature sensor and the liquid flow rate measured with the Mw-2 flow sensor are consistent with the adopted parameters of the heat pump test. The Dp-w2 differential pressure gauge is used to measure the liquid flow resistance through the pump heat exchanger supplying heat to the upper heat source at the liquid flow rate measured with Mw-2.
W przypadku pomp ciepła typu „powietrze/woda” montowanych w całości na zewnątrz budynku, odbieranie ciepła w górnym źródle ciepła nie może odbywać się z wykorzystaniem obiegu wodnego ze względu na możliwość uszkodzenia urządzenia podczas niskich temperatur (zamarzanie). W takich pompach ciepła są stosowane obiegi z cieczami o obniżonej temperaturze krzepnięcia. W układzie stanowiska stanowiącego przedmiot wynalazku takie pompy są umieszczane w komorze Ki, a odbieranie ciepła odbywa się z wykorzystaniem przyłączonego do komory Ki obiegu cieczy o obniżonej temperaturze krzepnięcia z pompą P8 o regulowanej wydajności i z wykorzystaniem zaworów Zr-10 i Zr-11. Wodny zasobnik V2 jest połączony z obiegiem cieczy za pośrednictwem płytowego wymiennika ciepła PWC. Obieg cieczy pomiędzy badaną pompą ciepła, a PWC jest wyregulowany w taki sposób, że wartości temperatury dopływu do pompy ciepła mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-5 i temperatury powrotu cieczy mierzonej za pomocą czujnika temperatury Tg-6 oraz wydatku cieczy mierzonego za pomocą czujnika przepływu Mw-3 są zgodne z przyjętymi parametrami testu pompy ciepła. Transport ciepła z PWC do zasobnika V2 jest realizowany przepływem wody wywołanym pompą P7 przy zamkniętym zaworze Zr-9 i odpowiednio wysterowanych zaworach Zt-2 i Zr-8. Różnicowy miernik ciśnienia Dp-w1 służy do pomiaru oporów przepływu cieczy przez wymiennik ciepła pompy dostarczający ciepło do górnego źródła ciepła przy wydatku cieczy mierzonym za pomocą Mw-3.In the case of air-to-water heat pumps installed entirely outside the building, heat collection in the upper heat source cannot take place using the water circuit due to the possibility of damage to the device during low temperatures (freezing). In such heat pumps, circuits with liquids with a reduced freezing point are used. In the arrangement of the station which is the subject of the invention, such pumps are placed in the Ki chamber, and the heat is removed using the liquid circulation with reduced freezing point connected to the Ki chamber with the P8 pump with adjustable capacity and with the use of Zr-10 and Zr-11 valves. The water storage tank V2 is connected to the liquid circuit via a PWC plate heat exchanger. The liquid circulation between the tested heat pump and the PWC is adjusted in such a way that the values of the inlet temperature to the heat pump measured with the Tg-5 temperature sensor and the liquid return temperature measured with the Tg-6 temperature sensor and the liquid flow measured with the flow sensor Mw-3 complies with the accepted parameters of the heat pump test. Heat is transported from the PVC to the V2 reservoir by the flow of water caused by the P7 pump with the Zr-9 valve closed and the Zt-2 and Zr-8 valves properly controlled. The Dp-w1 differential pressure gauge is used to measure the liquid flow resistance through the pump heat exchanger supplying heat to the upper heat source at the liquid flow rate measured with Mw-3.
Badanie pomp ciepła do ogrzewania ciepłej wody użytkowej z wbudowanym zasobnikiem wymaga wykonania pomiarów parametrów ich pracy w trakcie pobierania z zasobnika ogrzanej wody zgodnie z narzuconym przez normę przebiegiem czasowym. W zależności od konstrukcji badanej pompy ciepła, jej zasobnik CWU może znajdować się podczas badań stanowiskowych w komorze K1 lub w komorze K2. W celu umożliwienia dokonania kontrolowanego poboru wody i wykonania pomiarów, układ hydrauliczny będący przedmiotem wynalazku posiada mobilny moduł pomiarowy ciepłej wody użytkowej MMP_CWU, który wodę o ustalonej temperaturze wskazywanej przez czujnik Tw-2 z zasobnika V2 przepompowuje przez zasobnik CWU badanej pompy ciepła (nie pokazano na rysunku) za pomocą pompy Pcwu o regulowanej wydajności z wykorzystaniem odpowiednio wyregulowanych zaworów Zcwu i Ztcwu i normatywnie regulowaną wydajnością sterowaną z wykorzystaniem przepływomierza Mcwu. Do pomiaru wartości temperatury wody dopływającej do zasobnika badanej pompy ciepła służy czujnik temperatury Tcwui, a wody ogrzanej wracającej do zasobnika V2 czujnik temperatury Tcwu-2. Zawory przełączające Zp służą do przesterowania przepływu wody przez MMP_CWU do przyłączy hydraulicznych komory K1 lub K2 w zależności od tego, w której komorze jest realizowany test pompy ciepła.Testing of heat pumps for heating domestic hot water with a built-in storage tank requires measurements of their operating parameters while drawing heated water from the storage tank in accordance with the time course imposed by the standard. Depending on the design of the tested heat pump, its hot water tank may be located in the K1 chamber or in the K2 chamber during bench tests. In order to enable controlled water withdrawal and measurements, the hydraulic system being the subject of the invention has a mobile hot water measuring module MMP_CWU, which pumps water at a fixed temperature indicated by the Tw-2 sensor from the V2 tank through the hot utility water tank of the tested heat pump (not shown in Fig. Fig.) by means of a Pcwu pump with regulated capacity using properly adjusted Zcwu and Ztcwu valves and standardized capacity controlled with the use of a Mcwu flow meter. Temperature sensor Tcwui is used to measure the temperature of the water flowing into the reservoir of the tested heat pump, and the temperature sensor Tcwu-2 of the heated water returning to the reservoir V2. The Zp switching valves are used to override the water flow through the MMP_CWU to the hydraulic connections of the K1 or K2 chamber, depending on which chamber the heat pump test is carried out in.
Oznaczenia na rysunkach:Designations in the drawings:
AGR-1 - agregat chłodniczy 1-go stopnia,AGR-1 - 1st stage chiller,
AGR-2 - agregat chłodniczy 2-go stopnia,AGR-2 - 2nd stage chiller,
P1, P2, P3, P5, P6, P7, P8, P9, Pcwu - pompy o regulowanym wydatku,P1, P2, P3, P5, P6, P7, P8, P9, Pcwu - pumps with adjustable flow,
Zr-1, Zr-3, Zr-5, Zr-6, Zr-7, Zr-8, Zr-9, Zr-10, Zr-11, Zr-12, Zcwu - zawory regulacyjne sterowane elektrycznie,Zr-1, Zr-3, Zr-5, Zr-6, Zr-7, Zr-8, Zr-9, Zr-10, Zr-11, Zr-12, Zcwu - electrically operated control valves,
Zt-1, Zt-2, Zt-3, Ztcwu - zawór trójdrożny sterowany elektrycznie,Zt-1, Zt-2, Zt-3, Ztcwu - electrically controlled three-way valve,
Pr-0, Pr-1, Pr-2 - pompy cyrkulacyjne zasobników cieczy,Pr-0, Pr-1, Pr-2 - liquid reservoir circulation pumps,
Vo, Vi - zasobniki cieczy o niskiej temperaturze krzepnięcia,Vo, Vi - liquid reservoirs with a low freezing point,
V2 - zasobnik wody,V2 - water tank,
CK-K1 - centrala klimatyzacyjna komory K1,CK-K1 - air-conditioning unit for the K1 chamber,
CK-K2 - centrala klimatyzacyjna komory K2,CK-K2 - air-conditioning unit for the K2 chamber,
Tg-0, Tg-1, Tg-2, Tg-3, Tg-4, Tg-5, Tg-6, Tg-7, Tg-8, Tw-1, Tw-2, Tcwu-1, Tcwu-2 - czujniki temperatury cieczyTg-0, Tg-1, Tg-2, Tg-3, Tg-4, Tg-5, Tg-6, Tg-7, Tg-8, Tw-1, Tw-2, Tcwu-1, Tcw- 2 - liquid temperature sensors
JAD - rurowy wymiennik ciepła,JAD - tubular heat exchanger,
PWC - płytowy wymiennik ciepła,PWC - plate heat exchanger,
Qni, Qn2, Qn3, Qn4 - nagrzewnice elektryczne,Qni, Qn2, Qn3, Qn4 - electric heaters,
Qchi, Qch2 - chłodnice cieczowe,Qchi, Qch2 - liquid coolers,
NP - nawilżacz powietrza,NP - air humidifier,
Mw-1, Mw-2, Mw-3, Mw-4, Mcwu - przepływomierze,Mw-1, Mw-2, Mw-3, Mw-4, Mcwu - flowmeters,
Dp-w1, Dp-w2, Dp-w3 - różnicowe mierniki ciśnienia,Dp-w1, Dp-w2, Dp-w3 - differential pressure gauges,
PC+ - przyłącze badanej pompy ciepła po stronie górnego źródła ciepła, PC- - przyłącze badanej pompy ciepła po stronie dolnego źródła ciepła, MMP_CWU - mobilny miernik przepływu ciepłej wody użytkowej, CWU - przyłącze zasobnika ciepłej wody użytkowej badanej pompy ciepła z wbudowanym zasobnikiem,PC+ - connection of the tested heat pump on the side of the upper heat source, PC- - connection of the tested heat pump on the side of the lower heat source, MMP_CWU - mobile hot water flow meter, CWU - connection of the hot water tank of the tested heat pump with a built-in tank,
Zp - zawory przełączająceZp - switching valves
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435184A PL242147B1 (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Hydraulic layout of the stand for testing heat pumps or recuperators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435184A PL242147B1 (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Hydraulic layout of the stand for testing heat pumps or recuperators |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL435184A1 PL435184A1 (en) | 2022-03-07 |
| PL242147B1 true PL242147B1 (en) | 2023-01-23 |
Family
ID=80585032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL435184A PL242147B1 (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Hydraulic layout of the stand for testing heat pumps or recuperators |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL242147B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2525169A2 (en) * | 2011-05-14 | 2012-11-21 | Vaillant GmbH | Testing device for heat pumps |
| PL402273A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-07 | Instytut Technologii Eksploatacji-Państwowy Instytut Badawczy | A device for testing the operational characteristics and efficiency of heat exchangers, especially recuperators, used in ventilation systems |
-
2020
- 2020-09-03 PL PL435184A patent/PL242147B1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2525169A2 (en) * | 2011-05-14 | 2012-11-21 | Vaillant GmbH | Testing device for heat pumps |
| PL402273A1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-07 | Instytut Technologii Eksploatacji-Państwowy Instytut Badawczy | A device for testing the operational characteristics and efficiency of heat exchangers, especially recuperators, used in ventilation systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL435184A1 (en) | 2022-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4829147B2 (en) | Air conditioning equipment | |
| JP5394047B2 (en) | Method and apparatus for measuring cooling capacity of air conditioning system by package type air conditioner | |
| KR101200897B1 (en) | Performance testing device of heat pump | |
| US20070271936A1 (en) | Refrigerator and Air Conditioner | |
| US20170336119A1 (en) | On board chiller capacity calculation | |
| Kim et al. | Experimental study of R134a/R410A cascade cycle for variable refrigerant flow heat pump systems | |
| Chen et al. | Experimental study on operation characteristics of a novel refrigeration system using phase change material | |
| CN104181004B (en) | Standard internal unit for testing refrigerating or heating capacity of air-conditioning external units and commodity inspection system | |
| JP2014228238A (en) | Heat source system | |
| CN112108200A (en) | High-low temperature test device | |
| CN103808524B (en) | A kind of water-water type/water-ethylene glycol type water source heat pump units performance testing device | |
| Fronk et al. | Water-coupled carbon dioxide microchannel gas cooler for heat pump water heaters: Part I-Experiments | |
| CN102753910A (en) | Refrigeration cycle device | |
| CN103487267A (en) | Air conditioning system testing device | |
| CN104374591B (en) | A kind of ability measurement device of electric expansion valve | |
| CN202631284U (en) | Air conditioning system testing device | |
| Elsayed et al. | Effect of condenser air flow on the performance of split air conditioner | |
| CN101532972A (en) | Air temperature simulation test device for curtain wall performance detection | |
| KR101162746B1 (en) | Field-installed geothermal experiment apparatus for education | |
| EP3757481B1 (en) | Air conditioning device | |
| CN203732295U (en) | Water-water type/water-glycol type water source heat pump set performance testing device | |
| CN203980700U (en) | The air-cooled screw compressor water chiller that a kind of precision is high, cost is low | |
| CN203148703U (en) | Calorimeter test platform for air conditioner compressor | |
| CN102095751A (en) | Vehicle-mounted physical parameter tester of geological heat of ground source heat pump | |
| Yeunyongkul et al. | Experimental investigation of closed loop oscillating heat pipe as the condenser for vapor compression refrigeration |