CN102353403A - 中央空调主机冷冻水流量及冷却介质流量测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属暖通空调工程领域，涉及一种中央空调主机的冷冻水流量测量方法，该方法首先利用中央空调主机的出厂试验数据或者现场测量实验数据建立压缩机实际输入功率及压缩机理论输入功率的线性关系，并采用如下的计算方法：(1)计算当前中央空调主机制冷***内的制冷剂流量；(2)中央空调主机的冷冻水流量根据公式
得到，其中，hll：冷凝器出口的制冷剂焓值；Cp：冷冻水的比热；Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水出口温度。本发明同时提供一种中央空调主机的冷却介质流量测量方法。本发明测量准确、稳定，与传统的流量计相比节省了大量的仪器校准及维护费用。
Description
技术领域
本发明属暖通空调工程领域，具体涉及一种用于监测中央空调主机冷冻水流量及冷却介质流量的测量方法。
背景技术
对中央空调主机的冷冻水流量及冷却介质流量进行监测具有重要的意义。中央空调主机的制冷***一般以水或者空气作为介质与制冷剂进行换热，适当的冷冻水流量及冷却介质流量可以保证中央空调主机的制冷***工作在较好的状态，保证机组的工作效率。不适当的冷冻水流量及冷却介质流量可能导致空调主机的蒸发器结冰、冷凝压力升高、***制冷效率下降。
目前对于中央空调主机的水/空气流量监测多采用涡街流量计、超声波流量计、电磁流量计等流量仪表。上述流量仪表的价格及维护费用极高，而且对于安装条件具有一定的要求，如仪表的安装位置需满足上下游的距离要大于若干倍的管道直径。昂贵的仪器价格、维护费用以及***安装要求极大地限制了流量计在实际工程中的应用。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有流量监测方法的不足，开发一种虚拟流量计对中央空调主机的冷冻水流量及冷却介质流量进行监测。本发明基于现有中央空调主机传感器的测量值，利用建模的方法对中央空调主机的冷冻水流量及冷却介质流量进行预测，从而实现对主机制冷***的流量进行监测，应用对象为中空空调主机，其***应包括蒸发器、压缩机、冷凝器及节流装置。本发明的技术方案如下：
一种中央空调主机的冷冻水流量测量方法，该方法首先利用中央空调主机的出厂试验数据或者现场测量实验数据建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系，在实际测量中，采用如下的计算方法：
(1)根据当前测得的压缩机实际输入功率(Wac)，计算压缩机理论输入功率(Wth)，根据公式得到当前中央空调主机制冷***内的制冷剂流量
式中，中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，以及冷凝压力Pevap确定；
(2)中央空调主机的冷冻水流量
根据公式
得到，其中，冷凝器出口的制冷剂焓值hll根据制冷剂性质由冷凝器出口的制冷剂温度Tll和冷凝压力Pcond确定；Cp：冷冻水的比热；Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水出口温度。
作为优选实施方式，一种中央空调主机的冷冻水流量测量方法，其特征在于，在建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系时，可以根据下列公式确定压缩机理论输入功率：也可以公式确定压缩机理论输入功率：
本发明同时提供一种中央空调主机的冷却介质流量测量方法，该方法首先利用中央空调主机的出厂试验数据或者现场测量实验数据建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系，在实际测量中，采用如下的计算方法：
(1)根据当前测得的压缩机实际输入功率(Wac)，计算压缩机理论输入功率(Wth)，根据公式得到当前中央空调主机制冷***内的制冷剂流量
式中，中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，以及冷凝压力Pevap确定；
(2)中央空调主机的冷却介质流量
根据
和
得到，其中，冷凝器出口的制冷剂焓值hll通过冷凝器出口的制冷剂温度Tll和冷凝压力Pcond计算获得；Cp：冷却介质的比热；Tcond，o：中央空调主机冷凝器的冷却介质出口温度；Tcond，i：中央空调主机冷凝器的冷却介质进口温度；Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水出口温度。
在冷却介质流量测量之前的建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系同样也可以采用上述的两种方法确定压缩机理论输入功率。
本发明可用于对中央空调主机的冷冻水流量及冷却介质流量进行监测，基于现有中央空调主机传感器的测量值，利用建模的方法对中央空调主机的冷冻水流量及冷却介质流量进行预测，从而实现对主机制冷***的冷冻水流量以及冷却介质流量进行监测。本发明的虚拟流量测量方法具有以下突出特点：
(1)实验表明该方法测量准确、稳定；
(2)该方法采用虚拟流量测量的方式，与传统的流量计相比节省了大量的仪器校准及维护费用；
(3)该方法采用虚拟流量测量的方式，与传统的流量计相比对***没有安装要求的限制；
(4)该方法性价比极高，可同时对主机蒸发器侧及冷凝器侧的流量进行监测，与传统的流量计相比可节省大量的初投资。
附图说明
图1用于确定流量的中央空调主机制冷循环***图。
具体实施方式
图1是一个典型中央空调主机蒸气压缩制冷循环***10。***10包括冷却介质循环***20及冷冻水循环***22。制冷***工作时压缩机12抽吸蒸发器18内的制冷剂蒸气被压缩后进入冷凝器14。制冷剂在在冷凝压力下等压冷却成液体，制冷剂冷凝时放出的热量传给冷却介质若采用水冷方式，冷却介质为水，若采用空气冷却方式，冷却介质为空气。冷凝后的液体通过节流装置16进入蒸发器18。制冷剂在蒸发压力下沸腾，与冷冻水进行换热。
如图1所示，一个典型的中央空调主机应包括以下传感器：压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，压缩机出口的制冷剂温度Tdis，冷凝器出口制冷剂温度Tll，蒸发压力Pevap，冷凝压力Pcond，冷却水进口温度Tcond，i，冷却水出口温度Tcond，o，冷冻水进口温度Tevap，i，冷冻水出口温度Tevap，o，压缩机实际输入功率Wac。
中央空调主机的冷却介质流量及冷冻水流量
可由方程(1a)和方程(1b)确定。
方程中所用参数解释如下：
hdis ：中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；
hll：冷凝器出口的制冷剂焓值hll根据制冷剂性质由冷凝器出口的制冷剂温度Tll和冷凝压力Pcond确定；
Cp：水或者空气的比热；
Tcond，o：中央空调主机冷凝器的冷却介质出口温度；
Tcond，i：中央空调主机冷凝器的冷却介质进口温度；
hsuc：中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，以及冷凝压力Pevap确定；
Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；
Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度。
在方程(1a)和方程(1b)中，除中央空调主机制冷***内的制冷剂流量
为未知量，其它参数都为已知量，可由传感器读数直接获得。
中央空调主机制冷***内的制冷剂流量
可由方程(2)确定：
方程中所用参数解释如下：
Wth：压缩机理论输入功率；
hdis：中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；
hsuc：中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，以及冷凝压力Pevap确定；
在方程(2)中除压缩机理论输入功率Wth为未知量，其它参数均为已知量。
压缩机理论输入功率Wth可由方程(3)确定：
Wth＝a×Wac+b (3)
方程中所用参数解释如下：
Wth：压缩机理论输入功率；
Wac：压缩机实际输入功率；
a和b：拟合方程系数，该系数可由下述两种方法获得。
方法1：基于中央空调主机的出厂试验数据确定系数a与b。
不同负荷试验工况条件下(至少四个负荷工况)的压缩机理论输入功率可由方程(4)一一确定
方程中所用参数解释如下：
Wth：压缩机理论输入功率；
Cp：水或者空气的比热；
Tcond，o：中央空调主机冷凝器的冷却介质出口温度；
Tcond，i：中央空调主机冷凝器的冷却介质进口温度；
中央空调主机的冷冻水流量；
Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；
Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水出口温度。
Wac：压缩机实际输入功率；
对不同负荷工况条件下(至少四个负荷工况)的压缩机实际输入功率测量数据Wac及由方程(4)确定的压缩机理论输入功率数据Wth进行拟合，则可以确定方程(3)中的系数a与b。
另外，如果厂家的试验数据包括不同负荷工况条件下压缩机出口的制冷剂温度Tdis与压缩机进口的制冷剂温度Tsuc(30)，方程(4)中的压缩机理论输入功率数据Wth也可由方程(5)获得：
方程中所用参数解释如下：
Wth：压缩机理论输入功率；
hdis：中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；
hsuc：中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc(30)，以及冷凝压力Pevap确定；
对不同负荷工况条件下(至少四个负荷工况)的压缩机实际输入功率测量数据Wac及由方程(5)确定的压缩机理论输入功率数据Wth进行拟合，则可以确定方程(3)中的系数a与b。
方法2：基于现场测量实验数据确定系数a与b。
对于无法提供中央空调主机的出厂试验数据的机组，可通过现场测量的方式确定系数a与b。需要的现场测量参数如下：
Tcond，o：中央空调主机冷凝器的冷却介质出口温度；
Tcond，i：中央空调主机冷凝器的冷却介质进口温度；
Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；
Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；
Wac：压缩机实际输入功率。
对不同负荷工况条件下(至少四个负荷工况)的压缩机实际输入功率测量数据Wac及由方程(4)确定的压缩机理论输入功率数据Wth进行拟合，则可以确定方程(3)中的系数a与b。
与方法1类似，方程(4)中的压缩机理论输入功率数据Wth也可由方程(5)获得。对不同负荷工况条件下(至少四个负荷工况)的压缩机实际输入功率测量数据Wac及由方程(5)确定的压缩机理论输入功率数据Wth进行拟合，则可以确定方程(3)中的系数a与b。
Claims (6)
1.一种中央空调主机的冷冻水流量测量方法，该方法首先利用中央空调主机的出厂试验数据或者现场测量实验数据建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系，在实际测量中，采用如下的计算方法：
(1)根据当前测得的压缩机实际输入功率(Wac)，计算压缩机理论输入功率(Wth)，根据公式
得到当前中央空调主机制冷***内的制冷剂流量
式中，中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，以及冷凝压力Pevap确定；
(2)中央空调主机的冷冻水流量
根据公式
得到，其中，冷凝器出口的制冷剂焓值hll根据制冷剂性质由冷凝器出口的制冷剂温度Tll和冷凝压力Pcond确定；Cp：冷冻水的比热；Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水出口温度。
2.一种中央空调主机的冷冻水流量测量方法，其特征在于，在建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系时，根据下列公式确定压缩机理论输入功率：
3.根据权利要求1所述的中央空调主机的冷冻水流量测量方法，其特征在于，在建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系时，根据下列公式确定压缩机理论输入功率：
4.一种中央空调主机的冷却介质流量测量方法，该方法首先利用中央空调主机的出厂试验数据或者现场测量实验数据建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系，在实际测量中，采用如下的计算方法：
(1)根据当前测得的压缩机实际输入功率(Wac)，计算压缩机理论输入功率(Wth)，根据公式
得到当前中央空调主机制冷***内的制冷剂流量
式中，中央空调主机的压缩机出口的制冷剂焓值hdis根据制冷剂性质由压缩机出口的制冷剂温度Tdis，以及冷凝压力Pcond确定；中央空调主机的压缩机进口的制冷剂焓值hsuc根据制冷剂性质由压缩机进口的制冷剂温度Tsuc，以及冷凝压力Pevap确定；
(2)中央空调主机的冷却介质流量
根据
和得到，其中，冷凝器出口的制冷剂焓值hll通过冷凝器出口的制冷剂温度Tll和冷凝压力Pcond计算获得；Cp：冷却介质的比热；Tcond，o：中央空调主机冷凝器的冷却介质出口温度；Tcond，i：中央空调主机冷凝器的冷却介质进口温度；Tevap，i：中央空调主机蒸发器的冷冻水进口温度；Tevap，o：中央空调主机蒸发器的冷冻水出口温度。
5.根据权利要求4所述的中央空调主机的冷却介质流量测量方法，其特征在于，在建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系时，根据下列公式确定压缩机理论输入功率：
6.根据权利要求4所述的中央空调主机的冷却介质流量测量方法，其特征在于，在建立压缩机实际输入功率(Wac)及压缩机理论输入功率(Wth)的线性关系时，根据下列公式确定压缩机理论输入功率：
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: HUAKE XINNENG (TIANJIN) ENERGY-SAVING TECHNOLOGY C Free format text: FORMER OWNER: ZHAO XINZHI Effective date: 20150320 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 300190 NANKAI, TIANJIN TO: 300392 XIQING, TIANJIN |
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Effective date of registration: 20150320 Address after: Three road 300392 Tianjin Haitai Binhai high tech Zone Huayuan Industrial Area Branch 1 building A No. 2 block -1-407-6 Patentee after: China New Energy Saving Technology Co Ltd (Tianjin) Address before: 300190, No. 2, Longchuan Road, Nankai District, Tianjin, No. 2, building 2, gate 101 Patentee before: Zhao Xinzhi |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CTNE (TIANJIN) SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Free format text: FORMER OWNER: HUAKE XINNENG (TIANJIN) ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150512 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 300392 XIQING, TIANJIN TO: 300381 HEXI, TIANJIN |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150512 Address after: 300381 Tianjin Huayuan Industrial District 2 Alex Hua Tian Road No. 5003 building Patentee after: China New Energy Technology Development Co. Ltd. (Tianjin) Address before: Three road 300392 Tianjin Binhai Huayuan Industrial Zone Haitai Huake 1 building A No. 2 block -1-407-6 Patentee before: China New Energy Saving Technology Co Ltd (Tianjin) |