CN111413115A - 冷冻空调主机效率的智能量测验证方法及其*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷冻空调主机效率的智能量测验证方法及其***，该方法是通过计算机(包含PLC可程控器、HMI人机接口、IO输出入处理器、Pad平板计算机…等等)建构冷冻空调主机实场运转的动态EER组，并将前述冷冻空调主机实场运转的每一笔动态EER组数值，采用非特定百分比范围的计算式，以平均值法、热平衡值法(CNS允差法、AHRI允差法、变动值法)，经演算将升载/降载的非稳态EER剔除，求得稳态EER组，藉以得知实场运转中冷冻空调主机的EER分析比较及其变化趋势，而藉该方法所提供的***，提供实时的显示冷冻空调主机的耗能信息，达到快速有效评估积垢改善的节能成效。

Description

冷冻空调主机效率的智能量测验证方法及其***

技术领域

本发明是有关于一种量测分析比较方法及其***，特别是指一种用于评估 冷冻空调主机(包含：冷冻冷藏设备、箱型机、冰水主机、卤水冰机、热泵… 等等利用冷媒制冷输送冷能的设备或冷冻空调原理适用的设备)实场运转效 率，能够提供快速性节能改善成果的冷冻空调主机效率的智能量测验证方法及 其***。

背景技术

近年来因温室效应所造成全球性的气候变迁更为突显，国际间不断的在响 应节能减碳，各国对各行各业不断鼓吹随时留意用电与温室气体的排放管制， 尤其是，用电使用量很大的冷冻空调主机。在国内不但订定有运转节能的标准， 更订定有节能检测的作业要点，但是，长久以来，冷冻空调主机在节能的评估 并不彰显，对于节能的改善并未有实质上的帮助，究其因主要存在如下现象：

公元1961年中国台湾经济起飞之初即导入冷冻空调业，当时已知：EER组 (COP、EER、kW/RT)必须伴随水温负载条件才具意义，对于相互比较的EER必须 符合(1)均在相同水温负载下；(2)均为稳态值的相同条件进行，亦即，在不同 水温负载EER的比较属无意义。遗憾的是多年来仍无人突破取得稳态值技术， 以致运转主机EER改善迟迟无法开展。早于民国100年(公元2011年)绿基会虽提 出「节约能源规定说明：冰水主机蒸发器及冷凝器的对数平均温差(LMTD)不得 高于5℃」，但由于仅有数学计算式，未提出具体方法，致遭空调业界群起反对， 以致经济部能源局并未纳入实施，绿基会也不了了之。

经济部嗣于同年(公元2011年)的“冰水主机运转效率管理”公告“空调冰 水主机运转效率的检测方法作业要点，包括：(1)测试冰水主机效率时，应采 每分钟测试一笔，共取三十分钟以上的稳定运转数据的平均值作为计算依据。 测试中冰水主机负载及冰(冷却)水流量变化需在±10％内，才视为稳定运转， 若在非稳定状况下运转，则重新测试。(2)测试冰水主机效率时，冰水主机运 转负载须达50％以上、冰水出水温度须在7℃±5℃、冷却水入水温度须在30℃ ±5℃。经冰水端计算的冷冻能力(kW)与冷却水端经总热平衡公式计算的冷冻 能力(kW)，其误差须在10％内，则现场测试数据才能视为有效数据。”此项公告订定冷却水入水温度25～35℃范围，及冰水出水温度2～12℃范围，另，相当 程度放宽CNS12575允许误差由5％至10％，但是，经济部此项公告仅为政策宣示 性及指导性，仍无法具体的提供空调业界有关能源效率比值(EER)量测验证及 分析比较的可行方法或可供参考数据，因此，该项作业要点也被束之高阁。

再者，空调业界(操作者、工程公司、技师)对实场主机效率都不熟悉，特 别基于实场主机效率为动态EER，且无法区分出稳态EER，因此，对冷冻空调工 程的冷冻空调主机的施工安装及运转维护，都仅限于对冷冻空调主机的机械、 电机制造组装，以及故障维修恢复原运转等功能，对于冷冻空调主机实场动态 (非实验场、测试站)运转过程是否符合能源效率比值(Energy Efficiency Ratio；EER)，由于缺乏客观的量测验证及分析比较，因此，相关业者在设计 与施工层面，为避免惹出无法收拾残局的事端，几乎无人愿意触碰。除此之外 ，绝大多数既有的冷冻空调主机采用传统式的指针型仪表，用人工抄表记录( 只有少数采用电子式仪表联机)，不仅因为记录的条件不一致且连贯性不符要 求，更因为所记录的数值未进行分析比较而无参考价值。又，冷冻空调业界30 年来都熟知积垢造成冷冻空调主机效率严重下降，然而面对水处理改善属跨领 域化工技术无从判断其良窳的困境，长久以来期待有优良商品来达改善目的， 却因EER量测验证的缺乏，迟迟未能得到，陷入盲目地等待。经济部基于国家 发展高效率冷冻空调主机的需要，支持工研院建立主机稳态运转的冷却水与冰 卤水恒温槽、泵浦等实验场所需大笔经费，然而主机实场运转不符经济效益，无人设置恒温槽等稳态运转的装置，导致30年来业界并未建立主机的稳态实场 EER。

针对上述问题，中国台湾发明专利第I327212号专利案(工研院)提供藉5 个位置温度感测(分别是冷媒侧的蒸发器出口温T1、压缩机出口温T2、冷凝器 中段温Tc、冷凝器出口温T3、蒸发器中段温Te)提供一种量测空调主机的性能 系数(Coefficient ofPerformance；COP)或效率值的装置(包括空调主机或其 外挂装置)及传输该值的网络***。又，业者亦有装设传感器的多种量测EER 方法。然而，前述该第I327212号发明专利及业界多种量测方法非但未提到水 侧的冷却水与冰卤水的水温、负载的量测与计算，也未论及实场动态运转的能 源效率比值(Energy Efficiency Ratio；EER)稳态、非稳态的区分技术(注： 动态EER包含升载/降载/稳态EER三者，剔除升载/降载的非稳态EER，方能够取 得稳态EER)，更无提供依该动态运转的能源效率比值验证及分析比较方法，致 无法提供冷冻空调主机实场量测(积垢状态)的稳态数值，以供判定冷冻空调主 机的实际耗能率是否在合理标准中，因而，无法真正地提供空调业者在空调工 程实际上的应用，更遑论根本无法符合经济部所公告的「空调冰水主机运转效 率的检测方法作业要点」必须在稳定运转中所测试的数据才能视为有效数据。

发明内容

本发明的目的，即在提供一种冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，该 方法藉内建储存冷媒的温压与焓值、熵值，与冷冻空调主机额定能力、耗能率 的数据库，并运用冷冻空调循环原理及应用数学递移律比较法，将冷冻空调主 机实场运转的冷凝、蒸发温度或压力及EER组，自动的进行分析比较，并提供 所量测该冷冻空调主机的耗能，藉以有效的评估冷冻空调主机实场运转效率， 达到具有实质参考与实用价值的效果，换言之，本发明的方法利用尖端演算科 技及数据库技术，仅需设置二个传感器感测冷媒的冷凝、蒸发温度或压力，即 能够提供简易使用方法获得空调业界长久期待的动态、稳态EER组，该EER组以 每一温度负载为基础，提供对冷冻空调主机实场运转效率进行验证分析比较， 举例来说：28～29℃80～90％温度负载范围内存在10个温度100个负载，总合计 1000个不同温度负载的EER组；常用25～30℃50～100％温度负载范围，存在50 个温度500个负载，总合计25,000个不同温度负载；通过该25,000个不同温度 负载常用范围的EER组于春夏秋冬及每天上中下午、傍晚夜间各时段运转均可 进行分析比较，显有高度产业价值的实用性。

本发明的再一目的，在于提供一种冷冻空调主机效率的智能量测验证系 统，该***藉管理平台将冷冻空调主机的额定能力、耗能率数据预存，并通过 处理器将冷冻空调主机实场运转的耗能率数值进行分析比较，藉以提供实时的 冷冻空调主机的耗能信息，达到快速有效评估效果。

为达上述目的，本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，该方法的 特征在于：通过计算机(包含PLC可程控器、HMI人机接口、IO输出入处理器、 Pad平板计算机…等等)建构冷冻空调主机实场运转的动态EER组(下文EER组、 耗能kW未指明理论或实际或额定，泛指理论与实际)，并将前述冷冻空调主机 实场运转中每一温度负载的每一笔动态EER组数值(包含理论值与实际值)，采 用非特定百分比范围的计算式，以平均值法、热平衡值法(CNS允差法、AHRI 允差法、变动值法)，经演算将升载/降载的非稳态EER剔除，求得稳态EER组。

本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证***，该***是建构于管理平台 内，能够与计算机或是手持通讯装置连接传输信息，该***是包括：至少一内 存及一处理器，其特征在于：该内存是储存冷媒的温度、压力与焓值、熵值， 及冷冻空调主机的额定能力、EER组_额定，以及冷凝、蒸发温度或压力的饱和冷 媒气态与液态对应焓值、熵值所对应关系的计算式；该处理器与该内存连接至 少包含对应单元及分析比较单元，该对应单元包含接收器，是接收设置于冷冻 空调主机的冷凝器、蒸发器或冷却水冰卤水的进口与出口处的传感器信号，能 够感测冷冻空调主机实场运转的每一笔的各项数值，例如：冷媒的冷凝、蒸发温度、或冷却水、冰卤水出水温，该接收器接收前述感测该等数值，并与前述 内存所建立冷凝、蒸发温度与压力的饱和冷媒气态与液态对应焓值、熵值所对 应关系相对应，取得每一温载中饱和冷媒气态与液态对应焓值；该分析比较单 元包含一计算器，是将前述取得的饱和冷媒气态与液态对应焓值通过该内存的 计算式，依序计算动态及稳态EER组_理论，以及计算实场运转中冷冻空调主机的 能力，动态EER组_理论及稳态EER组_理论经过换算可得其EER组_实际，藉以得知实场运 转中冷冻空调主机的EER变化趋势，或是冷冻空调主机的能力。该传输装置具 有辨识接口及显示接口，采用有线或无线传输例如：蓝牙、Wifi或指定的识别 名称，将该动态、稳态EER组及变化趋势，或是实场运转中冷冻空调主机的能 力，传输显示于计算机或是手持通讯装置。

依据上述，该处理器的分析比较单元对于稳态EER组_理论的计算，是采用非 特定百分比范围的计算式以以平均值法、热平衡值法(CNS允差法、AHRI允差法、 变动值法)，经演算将升载/降载的EER剔除求得。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其 它的附图。

图1是本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证方法的方块图；

图2为本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证***的方块流程图；

图3为本发明冷冻空调主机的莫里耳线图；

图4为本发明有关EER组包含理论值与实际值，在换算动态与稳态的关系示 意图。

符号说明

1管理平台 2内存

3处理器 4传输装置

5计算机屏幕 6手持通讯装置屏幕

31对应单元 32分析比较单元

41辨识接口 42显示接口

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别 指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

请参阅图1，是本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证方法的方块图， 如图所示，本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证方法包括如下步骤：预存 数据、建立冷冻空调循环的原理、输入冷冻空调主机实场运转数据，及计算动 态与稳态EER组，以及验证分析比较稳态EER组的变化趋势，其中该预存数据的 步骤是预先储存冷媒的温压与焓值、熵值，及冷冻空调主机的额定能力、EER 组_额定；该建立冷冻空调循环的原理的步骤是依据冷冻空调循环原理的四个工 序：压缩(等熵程序)→冷凝(气态变液态等压等温程序)→膨胀(等焓程序)→蒸 发(液态变气态等压等温程序)的循环运作为基准，建立冷媒冷凝、蒸发温度与压力的饱和气态与液态的焓值、熵值对应关系；该输入冷冻空调主机实场运转 数据，是将实场运转中冷冻空调主机的每一笔冷媒冷凝、蒸发温度或压力采用 人工输入方式或是以感测计算方式进行，用于对应前述所建立的焓值、熵值对 应关系；本实施例以人工输入即在冷冻空调主机的冷媒的冷凝、蒸发温度或压 力，或冷却水、冰卤水的进口与出口处所设置的仪表抄写其数值后建档储存； 另一实施例以感测方式即将装设的传感器所感测的温度或压力、电力等与接收 器联机得出动态EER组储存，而稳态EER组是采用非特定百分比范围的计算式， 以平均值法、热平衡值法(CNS允差法、AHRI允差法、变动值法)，经演算将升载/降载的EER剔除求得。

如是，取得动态EER组后进进一步计算取得稳态EER组、能力或耗能，亦即 ，将前述取得的实场运转中冷冻空调主机的每一笔饱和冷媒气态与液态的动态 EER组，再通过非特定百分比范围的计算式，以平均值法、热平衡值法(CNS允 差法、AHRI允差法、变动值法)，经演算将升载/降载的EER剔除求得稳态EER 组。

一旦取得稳态EER组后，再进行分析比较稳态EER组，藉以得知实场运转中 冷冻空调主机的EER变化趋势。该趋势可以用文字、表格、曲线来表示节能改 善前后或依日、周、月、季、年EER组的变化。

请进一步参阅图2配合图3观之，本发明建立冷媒冷凝、蒸发温度与压力的 饱和气态与液态的焓值、熵值对应关系，是采用冷冻空调循环原理的莫里耳线 图(MollierChart)，如图所示，根据该莫里耳线图其中压缩(T1→T2)为等熵 程序，冷凝(T2→T3)为气态变液态的等压(P2＝P3＝P_C)等温程序(T2’＝T3＝T_c， T2’为冷媒饱和气态点)，膨胀(T3→T4)为绝热等焓程序，蒸发(T4→T1)为液 态变气态等压(P4＝P1＝P_E)等温程序(T4＝T1＝T_E)。该关系建立焓值h1由气态冷媒 温度T1求得，焓值h2由数据库中T1熵值及P_C冷凝压力的交点求得，焓值h3由液 态冷媒冷凝温T_c求得，并进一步求得焓值h4(＝焓值h3)。基于莫里耳线图循环 运作原理，后述本发明介绍的处理器3内的程序可以依冷凝、蒸发温度或压力选项演算，最后求得EER组数值(注：现有技术的中国台湾发明专利第I327212 号专利案的焓值h₁由量测蒸发器出口温度T₁求得；焓值h₂由量测压缩机出口温 度T2求得，而本发明焓值h1与焓值h2无需该二处温度计乃由前述程序取得，二 者不同)。又，冷媒温度由-200℃～+60℃的物性建立数据库储存于后述本发明 介绍的内存，包括温度、压力、焓值(液态)、焓值(气态)、熵值等5项数据， 亦即，实场运转中冷冻空调主机的每一笔饱和冷媒气态与液态的焓值、熵值都 可经由换算存取于本发明该内存，计算过程有非整数温度亦可经由内插法换算 ，实场运转中动态EER组计算式如下：

COP＝(h1-h4)/(h2-h1) 式(1)

EER＝0.86*COP(EER单位kcal/W–h) 式(2)

Q_EV＝h1-h4 式(1-1)

LF＝Q_EV/Q_EV,100*100％ 式(1-2)

kW/RT＝3.516/COP 式(3)

kW＝Q_EV*3.516/COP(Q_EV单位选RT) 式(3-1)

上述公式中各符号，其中：

kW：耗能，计算得出的电功率

Q_EV：运转的冷冻空调能力(单位kW、kcal/h、RT)

LF：负载。

RT：冷冻吨。

COP：冷冻空调主机性能系数(单位：无因次，或kW/kW)

EER：能源效率比值(kcal/h-W或BTU/h-W)

kW/RT：耗能率。

由于实场运转中冷冻空调主机运转常有加载卸载的动态现象包含有动态 值与稳态值，无法符合科学要求的再现性，必须先求出稳态值，才符合科学要 求，EER比较才能具意义。本发明依据上述计算式求得的EER为动态值，必须再 求得稳态值的运转值、基准值。(注：基准值指冷冻空调主机完工日所建立的 稳态值；或是冷冻空调主机经酸洗后无积垢状态的酸洗日所建立的稳态值。运 转值所指实场量测具有积垢状态的稳态值)，以达科学要求，才可以进行节能 分析比较。本发明采用非特定百分比范围的计算，剔除升载/降载的EER以取得 稳态的EER，该非特定百分比范围的计算可通过平均值法及热平衡值法，其中该平均值法是将指定连续日各温度负载全部笔数实场运转的动态EER组以数次 运算取得低于10％内范围的平均值，亦即，依据上述各温度负载动态EER组， 以数次运算取得25％、10％、5％范围内的EER，即可以求得稳态的EER，进言之， 将动态EER组分别依各温载条件的初次平均的EER，剔除其误差25％以外的EER 后，计算其平均值为第二次EER，再将范围分别缩小至10％、5％分别为第三、四 次EER，该第四次EER即为稳态EER，而依照该选定日订为基准值与运转值，并 将该基准值与运转值的原始运转数据列为稳态数据，而该前三次所剔除的运转 数据均列为非稳态数据，如是，该稳态数据、非稳态数据即可建立存于该内存。

除上述平均值法之外，另有非定值式热平衡值法的CNS允差法、AHRI允差 法、变动值法同样能够计算出稳态值，以下分别将各种计算方式试算如下：

CNS允差法：依据CNS12575规定(7.2.2节)达稳定后以每次5分钟以上的间 隔连续测定3次，意即运转区间达10分钟(5*2间隔＝10分钟)以上，且该3笔热平 衡值≦允差值时该笔订为稳态EER，即为当时运转值。热平衡百分比的定义如 下：

(Q_EV+Winput－Q_COND)/Q_COND*100％ 式(5)

(注：Q_EV为净冷冻能力，Winput为压缩机输入功的能量，Q_COND为冷凝器 排至冷却水中的热量。)

(注：CNS12575规定(8.1节)此允许误差百分比适用于冷冻吨、效率与热 平衡值。允许误差百分比的公式如下：

允许误差＝10.5-0.07×％FL+(833.3/(DT_FL×％FL)) 式(6)

其中：％FL：负载百分比

DT_FL：全载时冰卤水出水及入水水温的温度差(℃)

上述式(6)的全载温度差DT_FL，改以各负载温度差DT代替时，允许误差计算 如式(6-1)，亦为本发明的实施例。

允许误差＝10.5-0.07×％FL+(833.3/(DT×％FL)) 式(6-1)

(注：DT：各负载时冰卤水出水及入水水温的温度差(℃))

CNS允差法以DT_FL＝5.0℃，AHRI允差法以DT_FL＝5.6℃＝10℉代入式(6)，以 及以变动DT代入式(6-1)的计算结果，如下三表七个负载所示。实务上冷冻空 调主机很少运转在负载40％以下状况，以下表一至表三乃列出说明其计算结果 。

表一以DT_FL＝5.0℃定值计算结果的允差(CNS允差法)

表二以DT_FL＝5.6℃定值计算结果的允差(AHRI允差法)

％FL	％	100	80	60	40	30	15	10
									DT<sub>FL</sub>	℃	5.6	5.6	5.6	5.6	5.6	5.6	5.6
允差计算结果	％	4.99	6.76	8.78	11.42	13.36	19.37	24.68
									允差2倍值	％	9.98	13.52	17.56	22.84	26.72	38.74	49.36

变动值法其负载对应的允差取前二表对应计算结果的接近整数值如下表 所示，未列于表中的负载则依照内插法计算其允差。

表三变动值法的允差

％FL	％	100	80	60	40	30	20	15	10
										允差	％	5	7	9	11	13	17	20	25
允差2倍值	％	10	14	18	22	26	34	40	50

如上表二的全载DT_FL＝10℉以三温度值5.55、5.56、5.6℃代入则会得出不 同数值，但均属本发明的实施。表三接近整数值的小数的进位、不进位或其半 值的不同选取，或允差2倍值同样亦都属本发明的实施。本发明可依个案运转 的稳定性选择，例如稳定性佳者区间可选较长的30、40、50、60分钟，每分钟 一笔，其笔数有31、41、51、61笔，以求得稳态值。一般者可选10分钟，数字 因子为1、2、5，间隔数(笔数)为10(11)、5(6)、2(3)；稳定性再差者可选区 间3分钟，因子为1，间隔数(笔数)为3(4)；最差者可选区间2分钟，因子为1 ，间隔数(笔数)为2(3)，都能够达到计算出稳态值。

另，冷冻空调主机实场运转的每一笔的各项数值皆会包含积垢值，该积垢 值会影响实际的变化趋势，因此，必须计算出来检验节能的成果。该积垢值能 够由冷凝器能力或冷冻空调能力的水流量、水比热、入水与出水的温差等求得 ，即，以如下公式取得实场运转的积垢值，藉该积垢值能够直接显出各冷冻空 调主机积垢造成的变化度：

Q＝m*Cp*ΔT＝UA*ΔT_LM 式(4)

Q：冷凝器能力(Q_COND，冷凝器侧)或冷冻空调能力(Q_EV，蒸发器侧)

m：冷却水或冰卤水流量Cp：水的比热，1kcal/℃-kg

U：总热传系数，A：热传面积

ΔT_LM：为对数平均温差(简称LMTD)，计算式如下：

ΔT_LM＝(ΔT₁－ΔT₂)/(lnΔT₁－lnΔT₂) 式(4-1)

COP＝Q_EV/kW 式(4-2)

ΔT_LM＝LMTD＝Q_COND/(UA)_COND 式(4-3)

ΔLMTD＝Q/(UA)_F－Q/(UA)_C 式(4-4)

ΔLMTD＝Q_K[1/(UA)_F－1/(UA)_C] 式(4-5)

上式中ΔT₁＝Tcond－T_CWE，ΔT₂＝Tcond－T_CWL，其中Tcond为冷媒冷凝温度 ，T_CWE、T_CWL为冷却水的入水温度、出水温度；Q_COND为冷凝器排至冷却水中的热量 ；(UA)_F为积垢后的热传值，(UA)_C为干净未积垢的热传值，故[1/(UA)_F－1/(UA)_C] 为一积垢值，ΔLMTD为该积垢值名称；相同负载下，即Q＝Q_K，Q_K为一常数。

本发明建立动态EER及稳态EER后，再通过数学递移律比较二个稳态EER来 看出EER的变化趋势，基本上，数学递移律的应用属于无误差的计算，换言之， 任一指定日的运转值均可平行移动与另一指定日相同水温负载的运转值或基 准值比较，此为该二日的差异值、比值，亦即，以完工日或每年酸洗日的稳态 值订为当年度基准值，以后日期364日的稳态值订为当天运转值，将运转值除 以基准值，可得每日、每月、每季、一年的EER降低的趋势百分比，作为节能 改善的指针，所显示的趋势降低幅度高于预期，则立即进行改善，此称为递移 律比较法；或是订定合约改善幅度、验证改善结果有否符合预期…等。以每个 月1日比较其EER为例，7月1日水温负载29℃90％的COP运转值为5.25，平移至8 月1日相同温载点29℃90％的COP运转值4.95者，将二者相除4.95÷5.28＝

93.75％得其相比的百分值。根据此项百分值能够提供评估的基准，即，不但可 以求得COP运转趋势由100％经一个月降为93.75％，亦可以订定合约约定积垢控 制的标准百分比值，例如合约要求不得低于95％或90％，订定前者时，节能改善 率低于合约；订定后者时，节能改善率符合合约，如是，藉本发明可以提供使 用者订定节能改善趋势标准值。

上述实场运转的冷冻空调主机除了能够藉本发明计算出稳态EER组_理论，藉 以与储存的冷冻空调主机的额定能力、EER组_额定，经过换算可得EER组_实际，通过 递移律比较法进行分析比较，更能够进一步计算实场运转中冷冻空调主机的能 力与耗能，亦即，是将实场运转中冷冻空调主机的每一笔饱和冷媒气态与液态 的焓值(h₁、h₄)对应冷冻空调主机吨数相除，并以理论值与实际值的差异进行 换算，再利用内插法以取得每一笔运转温度负载的能力RT_LF与耗能kW_LF，其计算 式如下：

Q_EV＝h1-h4 式(1-1)

CF₁₀₀＝(h₁-h4)₁₀₀÷RT₁₀₀ 式(1-3)

RT_LF＝(h₁-h4)_LF÷CF_LF 式(1-4)

kW_LF＝Q_EV,LF*kW/RT_LF(Q_EV单位选RT) 式(1-5)

上述公式中CF₁₀₀、RT₁₀₀值的下标100表示额定负载100％时；RT_LF、CF_LF、kW_LF各为该负载LF的能力、换算系数、耗能。根据图3莫里耳线图上的h₁、h₄对应主 机吨数相除，即(h1-h4)₁₀₀÷RT₁₀₀值，可以得到该主机的换算比例，此CF₁₀₀称为 换算系数100。举例来说：冷冻空调新主机都有出厂数据，其中依CNS12575 的IPLV整合性部分负载100％、75％、50％、25％的RT₁₀₀、RT₇₅、RT₅₀、RT₂₅值(或kCal/h 、BTU/h)与莫里耳线图上对应h₁、h₄的Q_EV值，依式(1-3)可得四个换算系数CF₁₀₀、CF₇₅、CF₅₀、CF₂₅，意即负载100％外的三个RT值亦比照计算。其中h₁、h₄对应值 属科学理论值，出厂数据属实际运转值，故换算系数包含理论值与实际值的差异，为该二者的综合值。一旦四个换算系数得出之后，再利用内插法可以得到 每个运转温度负载计算结果的CF_LF，并由式(1-4)得出该负载LF的能力(吨数 )RT_LF值，简言之，由上述计算式即可计算出实场运转中冷冻空调主机的能力与 耗能。

又，本发明为EER验证分析节能防垢的成效评估功用，倘若既有主机缺乏 IPLV整合性部分负载75％、50％、25％的三个RT、kW值，亦即，仅有RT₁₀₀、kW₁₀₀时，则以CF₁₀₀代替CF₇₅、CF₅₀、CF₂₅甚至各负载CF_LF，由于积垢前后相同温载的能 力RT_LF与耗能kW_LF都采相同的CF₁₀₀，故不影响积垢前后能力与耗能的相对百分比 。本发明适用范围可扩大于如是既有主机的节能改善。

再者，由后述计算式中式(1)～式(3)以下标100表示额定负载来说明EER组_理论，且，由后述计算式中式(1-6)的EER组_理论与EER组_实际二者的换算式，仅需将下 标100改为实际负载的LF来表示各负载的(COP、EER、kW/RT)_LF,理论即可，换言之 ，部分负载75％、50％、25％的三个值CF₇₅、CF₅₀、CF₂₅都以同样换算，其它负载CF_LF则利用内插法计算较为方便，另，后述计算式中式(1-7)右侧二值(COP_LF,理论& CF_LF,COP)根据式(1-6)得出就可算出COP_LF,实际。EER组理论与实际二值的二条曲线 间相距为换算系数CF_LF,COP倍数。此二者各自同样以递移律比较法而比较相同温 载的稳态EER组(运转值或基准值)来判定积垢程度，该理论与实际二值都采相 同的CF_{LF,(COP、EER、kW/RT)}，故EER组理论与实际二值不影响积垢相对百分比的判定， 其它负载(COP、EER、kW/RT)_LF,实际如式(1-7)及式(2)、式(3)而得。如是，本发 明适用范围可扩大于既有主机的节能改善。

COP_100,理论＝[(h1-h4)/(h2-h1)]₁₀₀ 式(1)

EER_100,理论＝0.86*COP_100,理论(EER单位kcal/W–h) 式(2)

(kW/RT)_100,理论＝3.516/COP_100,理论 式(3)

CF_100,COP＝COP_100,理论÷COP_100,实际 式(1-6)

COP_LF,实际＝COP_LF,理论÷CF_LF,COP 式(1-7)

上述公式中RT₁₀₀、COP₁₀₀、CF₁₀₀的下标₁₀₀表示额定负载100％时的该值；COP_LF, _理论与COP_LF,实际为每一笔运转温度负载LF的理论与实际COP。

综上请参阅图4，前述由建立冷冻空调循环的原理的莫里耳线图(Mollier Chart)取得的EER组、耗能、能力的理论值与实际值为二条轴线，相距换算系 数CF_LF如前述各计算式；该EER组的动态值为一轴线经过平均值法、热平衡值法 (CNS允差法、AHRI允差法、变动值法)演算得到稳态值为另一轴线，取得稳态 的EER即可以进行节能分析比较，如是达科学要求对EER比较才能具意义。

续请参阅图2为本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证***的方块流程 图，是通过上述本发明的方法建构于管理平台内，藉该管理平台能够与计算机 或是手持通讯装置连接传输信息，该管理平台1***是包括：一内存2、一处理 器3，以及一传输装置4，其中该内存2是储存冷媒的温度、压力与焓值、熵值， 及冷冻空调主机的额定能力、EER组_额定，以及冷凝、蒸发温度或压力的饱和冷 媒气态与液态对应焓值、熵值所对应关系的计算式，亦即，该内存2储存冷媒 的温度、压力与焓值、熵值是以冷冻空调压缩→冷凝→膨胀→蒸发的循环运作 为基准，建立冷凝、蒸发温度与压力的饱和冷媒气态与液态对应焓值关系，包 含压缩时的熵值焓值、冷凝时气态变液态等压等温的焓值、膨胀时的焓值；以 及蒸发时液态变气态等压等温的焓值，及取得实场运转中动态EER组_理论计算式 (即，前述所公开计算式)。另，该内存2也储存取得该实场运转中积垢值的计 算式(即，前述所公开计算式)。

该处理器3与该内存2连接包含：对应单元31及分析比较单元32，该对应单 元31包含接收器(未图示)，该接收器31是接收冷媒的冷凝、蒸发温度或压力， 或冷却水、冰卤水的进口与出口处所设置的温度；或由人工键入冷媒的冷凝、 蒸发温度或压力，或冷却水、冰卤水的进口与出口处温度；该冷凝、蒸发温度 或压力与内存储存的温度、压力与焓值、熵值对应并经计算式得出冷冻空调主 机实场运转中每一温度负载的动态EER组后储存，或是直接输入动态EER组储存 。该分析比较单元32包含一计算器(未图示)，包括求得稳态EER组的计算式及 取得每一笔运转温度负载的耗能率的计算式，其中该求得稳态EER组的计算式 能够演算将该对应单元取得的每一笔动态EER组数值(包含理论值与实际值)中 的升载/降载的EER剔除，而求得稳态EER组(即，所公开各计算式)。该每一笔 运转温度负载的能力与耗能的计算式是前述所公开计算式。通过前述所公开计 算式，可得每一笔运转温度负载EER组_实际。该传输装置4具有辨识接口41及显示 接口42，采用有线或无线传输例如：蓝牙、Wifi或指定的识别名称，将该动态 、稳态EER组及变化趋势，或是实场运转中冷冻空调主机的能力，传输显示于 计算机5或是手持通讯装置6。

归纳以上，本发明利用尖端演算科技及数据库技术，仅需设置二个传感器 感测冷媒的冷凝、蒸发温度或压力传感器，相较于现有技术的第I327212号专 利案所公开必须设置5个位置的温度传感器(无法得知稳态数值)，确能够提高 社会接受度，且以实场运转的冷却水、冰卤水出水温代替冷媒的冷凝、蒸发温 度为感测，而扩大使用对象，又能够因此计算出动态、稳态EER组，并且取得 的数值具有相当的准确性，藉以再进一步通过验证分析技术，能够快速有效评 估积垢改善的节能成效，是以，能够达到(1)降低人工成本、(2)避免人为计算 及查表等错误及(3)减少繁复造成讨厌的心理障碍，(4)大大提高所建立EER数 据符合相关规定，促进节能工作进行，且对EER稳态值及其比较分析等高阶技 术带动节能价值。

综上所述，本发明冷冻空调主机效率的智能量测验证方法及其***，确能 达到创作的目的，符合专利要件，然而，以上所述仅为本发明较佳实施例，大 凡依据本发明所为的各种修饰与变化，即，根据本发明冷冻空调主机效率的智 能量测验证方法将其中部分步骤如：储存程序及计算式在CD或是DVD光盘片或 是随身碟；或是以计算机各种语言、宏指令、电子装置APP等等撰写的程序等， 替代本发明的***；或是以周、季、年替代本发明实施例(日、月)的比较；或 是用文字、表格、曲线来表示节能改善前后或依日、周、月、季、年EER组的 变化趋势；或是将主机的运转模式由自动运转改为手动操作，将每次间隔5分 钟连续运转，改为大于或小于5分钟，来取其中至少3笔的热平衡值均≦允差值 等变化，仍应包含于本专利申请范围内。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳 实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制， 任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作 些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术 或实施例。

Claims (12)

1.一种冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该方法通过电子装置：包含PLC可程控器、HMI人机接口、IO输出入处理器、Pad平板计算机、计算机，建构冷冻空调主机实场运转中每一温度负载的动态EER组包含：理论值与实际值，并将前述冷冻空调主机实场运转的每一笔动态EER组数值，采用非特定百分比范围的计算式，经演算将升载/降载的EER剔除，求得稳态EER组。

2.根据权利要求1所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该非特定百分比范围的计算式是以平均值法、热平衡值法的计算式；该平均值法是将指定连续日各温度负载全部笔数实场运转的动态EER组以数次运算取得低于10％内范围的平均值；该热平衡值法是将指定连续日各温度负载全部数据实场运转中的每一笔动态EER组其热平衡值与每次间隔至少3分钟连续2次以上均低于10％内范围。

3.根据权利要求2所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该平均值法的数次运算是将该指定连续日每一温度负载动态EER组的初次平均的EER，剔除其误差25％以外的EER后，计算其平均值为第二次EER，再将范围分别缩小至10％、5％分别为第三、四次EER，该第四次EER即为稳态EER，而依照该选定日订为基准值或运转值，并将该基准值与运转值的原始数据列为稳态数据，而该前三次所剔除的原始数据均列为非稳态数据；其中该热平衡值计算以每一笔热平衡值≦允差值，与每次间隔5分钟连续2次共3笔均≦允差值订为稳态，则该笔EER为稳态值。

4.根据权利要求1所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该冷冻空调主机实场运转的动态EER组建构，采用人工输入方式或是以感测方式进行，或直接输入动态EER组储存；若以人工输入即在冷冻空调主机的冷媒的冷凝、蒸发温度或压力，或冷却水、冰卤水的进口与出口处所设置的仪表抄写其数值后输入，再得出动态EER组储存；而若以感测方式即将装设的传感器所感测的温度或压力等与接收器联机得出动态EER组储存。

5.根据权利要求1所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该冷冻空调主机实场运转的动态EER组建构，是以冷冻空调循环的运作为基准，建立冷媒冷凝、蒸发温度与压力的饱和气态与液态的焓值、熵值对应关系，包含压缩时的熵值焓值、冷凝时气态变液态的等压等温的焓值、膨胀时的焓值；以及蒸发时液态变气态等压等温的焓值；并将冷冻空调主机实场运转的每一笔数值，例如：冷媒的冷凝、蒸发温度或压力，或其接近温度的冷却水、冰卤水出水温代替冷媒的冷凝、蒸发温度等，并使该等数值与前述所建立冷媒冷凝、蒸发温度与压力的饱和气态与液态的焓值、熵值的对应关系相对应，藉以取得每一温载中饱和气态与液态所对应的焓值、熵值，而得到动态EER组。

6.根据权利要求5所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，实场运转中冷冻空调主机每一温度负载的每一笔饱和冷媒气态与液态的焓值、熵值都可经由计算取得，对于实场运转中动态EER组_理论计算式如下：

COP＝(h₁-h₄)/(h₂-h₁) 式(1)

EER＝0.86*COP (EER单位kcal/W–h) 式(2)

Q_EV＝h₁-h₄ 式(1-1)

LF＝Q_EV/Q_EV,100*100％ 式(1-2)

kW/RT＝3.516/COP 式(3)

kW＝Q_EV*3.516/COP (Q_EV单位选RT) 式(3-1)。

7.根据权利要求5所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该冷冻空调主机实场运转的每一笔动态EER组数值包含积垢值，该积垢值能够由冷凝器能力或冷冻空调能力的水流量、水比热、入水与出水的温差等求得，即，以如下公式取得实场运转的积垢值：

Q＝m*Cp*ΔT＝UA*ΔT_LM 式(4)

ΔT_LM：对数平均温差(简称LMTD)，计算式如下：

ΔT_LM＝(ΔT₁－ΔT₂)/(lnΔT₁－lnΔT₂) 式(4-1)

COP＝Q_EV/kW 式(4-2)

ΔT_LM＝LMTD＝Q_COND/(UA)_COND 式(4-3)

ΔLMTD＝Q/(UA)_F－Q/(UA)_C 式(4-4)

ΔLMTD＝Q_K[1/(UA)_F－1/(UA)_C] 式(4-5)。

8.根据权利要求1或3所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，经非特定百分比范围的计算求得稳态EER组后，进一步再与储存的冷冻空调主机的额定能力、EER组_额定，通过递移律比较法进行分析比较，能够进一步计算实场运转中冷冻空调主机的能力与耗能，亦即，是将实场运转中冷冻空调主机的每一笔蒸发器饱和冷媒气态与液态的焓值h₁、h₄对应冷冻空调主机吨数相除，并以理论值与实际值的差异进行换算，再利用内插法以取得每一笔运转温度负载的能力RT_LF与耗能kW_LF，藉以得知实场运转中冷冻空调主机的EER变化趋势，并进一步计算出实场运转中冷冻空调主机的能力或耗能、EER组_实际的计算式如下：

Q_EV＝h₁-h₄ 式(1-1)

CF₁₀₀＝(h₁-h₄)₁₀₀÷RT₁₀₀ 式(1-3)

RT_LF＝(h₁-h₄)_LF÷CF_LF 式(1-4)

kW_LF＝Q_EV,LF*kW/RT_LF (Q_EV单位选RT) 式(1-5)

CF_100,COP＝COP_100,理论÷COP_100,实际 式(1-6)

COP_LF,实际＝COP_LF,理论÷CF_LF,COP 式(1-7)。

9.根据权利要求8所述冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，通过递移律比较法进行分析比较得知实场运转中冷冻空调主机的EER变化趋势，是指藉数学递移律无误差的计算，以完工日或每年酸洗日的无积垢状态所建立的稳态EER值订为当年度基准值，再以之后364日每日稳态值订为当天运转值，将运转值除以基准值，可得每日、每月、每季、一年的EER降低的趋势百分比，作为节能改善的指标；所显示的趋势降低幅度高于预期，则立即进行改善。

10.一种冷冻空调主机效率的智能量测验证***，是于管理平台内与各类型计算机、电子装置或是手持通讯装置连接，建构冷冻空调主机实场运转中每一温度负载的动态与稳态EER组：包含理论值与实际值、其比较及主机能力、耗能与积垢值；其特征在于，该***是包括：

至少一内存及一处理器，其中：

该内存至少储存冷媒的温度、压力与焓值、熵值，及冷冻空调主机的额定能力、EER组_额定；

该处理器与该内存连接至少包含：对应单元与分析比较单元，该对应单元包含接收器，该接收器是接收冷媒的冷凝、蒸发温度或压力，或冷却水、冰卤水的进口与出口处所设置的温度；或由人工键入冷媒的冷凝、蒸发温度或压力，或冷却水、冰卤水的进口与出口处温度；该冷凝、蒸发温度或压力与内存储存的温度、压力与焓值、熵值对应并经计算式得出冷冻空调主机实场运转中每一温度负载的动态EER组后储存，或是直接输入动态EER组储存；

该分析比较单元再将动态EER组中的升载/降载的数据剔除，而求得稳态EER组；然后互相比较动态与稳态EER组及求得主机能力、耗能与积垢值。

11.根据权利要求10所述冷冻空调主机效率的智能量测验证***，其特征在于，该动态EER组中的升载/降载的数据剔除，而求得稳态EER组是通过采用非特定百分比范围的计算式，即是以平均值法、热平衡值法的计算式；该平均值法是将指定连续日各温度负载全部笔数实场运转的动态EER组以数次运算取得低于10％内范围的平均值；或是以平均值法的数次运算是将该指定连续日每一温度负载动态EER组的初次平均的EER，剔除其误差25％以外的EER后，计算其平均值为第二次EER，再将范围分别缩小至10％、5％分别为第三、四次EER，该第四次EER即为稳态EER；该热平衡值法是将指定连续日各温度负载全部数据实场运转中的每一笔动态EER组其热平衡值与每次间隔至少3分钟连续2次以上均低于10％内范围；或是将该热平衡值计算以每次间隔至少3分钟连续2次以上每一笔热平衡值均≦允差值，订为稳态，则确定该笔EER为稳态值；而依照该选定日稳态EER组订为基准值或运转值，并将该基准值与运转值的原始数据列为稳态数据，而该前所剔除的原始数据均列为非稳态数据；

该与焓值、熵值对应并经计算式得出动态EER组，该对应关系的计算式是将冷冻空调主机实场运转中每一温度负载的各数值，例如：冷媒的冷凝、蒸发温度、或其接近温度的冷却水、冰卤水出水温，藉以与该内存所储存的冷媒的温度、压力与焓值、熵值，及冷冻空调主机的额定能力、EER组额定取得其对应焓值h1至h4，再通过该内存所储存的如下计算式换算取得实场运转中动态EER组_理论：

COP＝(h₁-h₄)/(h₂-h₁) 式(1)

EER＝0.86*COP (EER单位kcal/W–h) 式(2)

Q_EV＝h₁-h₄ 式(1-1)

LF＝Q_EV/Q_EV,100*100％ 式(1-2)

kW/RT＝3.516/CO 式(3)

kW＝Q_EV*3.516/COP (Q_EV单位选RT) 式(3-1)

该计算器进一步内建取得每一笔运转温度负载的耗能率的计算式，该计算式是将实场运转中冷冻空调主机的每一笔饱和冷媒气态与液态的焓值h1、h4对应冷冻空调主机吨数相除，并以理论值与实际值的差异进行换算，再利用内插法以取得每一笔运转温度负载的能力_实际、耗能_实际，其计算式如下：

Q_EV＝h₁-h₄ 式(1-1)

CF₁₀₀＝(h₁-h₄)100÷RT₁₀₀ 式(1-3)

RT_LF＝(h₁-h₄)LF÷CF_LF 式(1-4)

kW_LF＝Q_EV,LF*kW/RT_LF (Q_EV单位选RT) 式(1-5)

该冷冻空调主机实场运转的每一笔的各项数值所包含积垢值能够由冷凝器能力或冷冻空调能力的水流量、水比热、入水与出水的温差等求得，同样于该内存储存计算式，再通过该计算器换算取得，即，由如下计算式取得该实场运转的积垢值：

Q＝m*Cp*ΔT＝UA*ΔT_LM 式(4)

ΔT_LM：对数平均温差(简称LMTD)，计算式如下：

ΔT_LM＝(ΔT₁－ΔT₂)/(lnΔT₁－lnΔT₂) 式(4-1)

COP＝Q_EV/kW 式(4-2)

ΔT_LM＝LMTD＝Q_COND/(UA)_COND 式(4-3)

ΔLMTD＝Q/(UA)_F－Q/(UA)_C 式(4-4)

ΔLMTD＝Q_K[1/(UA)_F－1/(UA)_C] 式(4-5)。

12.一种冷冻空调主机效率的智能量测验证方法，其特征在于，该方法通过电子装置：包含PLC可程控器、HMI人机接口、IO输出入处理器、Pad平板计算机、计算机，内建储存冷媒的温度、压力与焓值、熵值与冷冻空调主机的额定能力、额定电流或耗能、耗能率的数据库，并将冷冻空调主机实场运转的冷凝、蒸发温度或压力输入取得动态EER组，该方法是包括如下步骤：

储存冷媒的温度、压力与焓值、熵值，及冷冻空调主机的额定能力、EER组_额定；

以冷冻空调循环的运作为基准，建立冷媒冷凝、蒸发温度与压力的饱和气态与液态的焓值、熵值对应关系，包含压缩时的熵值焓值、冷凝时气态变液态的等压等温的焓值、膨胀时的焓值；以及蒸发时液态变气态等压等温的焓值；

输入冷冻空调主机实场运转中每一温度负载的每一笔数值，例如：冷媒的冷凝、蒸发温度或压力，或其接近温度的冷却水、冰卤水出水温代替冷媒的冷凝、蒸发温度，并使该等数值与前述所建立冷媒冷凝、蒸发温度与压力的饱和气态与液态的焓值、熵值对应关系相对应，藉以取得每一温载中饱和气态与液态所对应的焓值、熵值；以及

将前述所取得的焓值、熵值经计算得到动态EER组。

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