通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法
2023-11-10 17:49:22
通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法
【專利摘要】本發明公開了一種通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，對多組特定試驗工況下房間空調器的製冷量和能效比數據進行擬合，並採用赤池信息準則AIC分別篩選出最優曲面方程，求解兩者梯度極值區間，確定核心區間(製冷量和能效比梯度極值區間內乾濕球溫度允差範圍的併集)，對乾濕球溫度允差進行三級非線性劃分，進而調節空調能效比。本發明方法能夠準確控制房間空調器性能，縮小乾濕球溫度允差的變化範圍，降低製冷量和能效比的變化率。
【專利說明】通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於建築環境與能源應用工程領域，涉及一種通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法。
【背景技術】
[0002]房間空調器能效標準是我國最早制訂的用電設備的能效標準，前後經歷了三次修訂，能效標準的制訂和修訂效法了美國、歐盟和日本的相關規範。2000年和2004年兩次能效標準的修訂主要體現在能效限定值的上調，而現行房間空調器能效標準，其能效等級均由原國標GB 12021.3-2004的五級能效修訂為現行國標GB 12021.3-2010的三級能效:現行能效標準直接刪除原能效標準中的三、四和五級能效等級，並將原能效標準一、二級能效等級重新定義為現行能效標準的二、三級能效等級。以此為基礎在等步長的條件下，將現行能效標準二級能效向上推進一級作為現行標準的第一級。現行能效標準直接淘汰高能耗的房間空調器，期望適應全球低碳城市的發展模式和國內節能減排的發展要求。
[0003]為了正確判定房間空調器的能效等級，《房間空調器的熱力學完善度分析》一文中引入熱力學完善度對房間空調器進行能效評價，這是一種值得關注的房間空調器能效分析方法。同時，房間空調器能效標準更新修訂，相應的，其性能標準也需要修訂，並與之匹配，即在最大限度上避免因測量原因而造成房間空調器能效等級的錯誤劃分。一方面，名義工況下可以達到額定能效比的房間空調器，可能由於實際測試工況與名義工況的偏差較大而被錯誤劃分，進而影響對房間空調器的評定。如名義工況下為二級能效的房間空調器，可能由於實際測試工況位於乾濕球溫度允差範圍下限(上限)，而被錯誤劃分為一級或三級能效進而影響房間空調器能效等級的判定，這將進一步影響空調器能效比的控制動作，比如不必要的調節壓縮機的頻率，帶來不必要加大空調製冷量和提高能效比，以使得房間空調器的製冷量和能效比的測量值達到目標能效等級測試要求。另一方面，隨著儀器儀表精度不斷提高，人為控制實際測試工況點與名義工況點偏差較大，也可能導致能效比發生可預測的錯誤測量偏差。依據房間空調器的性能標準(GB/T7725-2004)，提高其製冷量和能效比的測量精度，除了進一步提升測量儀器儀表的精度之外，縮小乾濕球溫度允差範圍至關重要。
[0004]乾濕球溫度允差是指乾濕球溫度讀數與額定工況的最大偏差，分別為土TC和±0.5°C。乾濕球溫度變化將直接影響房間空調器性能測量結果的變化。在現行房間空調器性能國家標準(GB/T7725-2004)乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，判斷測得的空調實時能效比是否達到名義能效比額定值。空調能效比由於現行允差範圍過大，導致能效比測試結果偏差的可能性很高。根據現行能效標準對定速分體式三類房間空調器(製冷量介於7.1kW和14.0kW之間)進行能效等級劃分，其三個能效等級限定值由小到大的遞增幅度分別為6.67%和6.25%。而乾濕球溫度允差範圍內的房間空調器製冷量和能效比，由於實際運行工況點的差異，能效比測量結果具有一定概率的失真性，進一步可能會導致房間空調器能效等級的錯誤劃分，進一步的可能帶來調節空調能效比的錯誤動作，比如不必要的提要壓縮機的頻率和風機的轉速等。
【發明內容】
[0005]技術問題:針對上述問題，本發明提供一種基於空氣焓差法，能夠準確控制房間空調器性能，縮小乾濕球溫度允差的變化範圍，降低製冷量和能效比的變化率的通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法。
[0006]技術方案:本發明的通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，包括如下步驟:
[0007]I)採集在試驗工況下的房間空調器製冷量和能效比數據，所述試驗工況為保持室外側幹球溫度為35°C，溼球溫度為24°C，分別控制室內側乾濕球溫度在3大類，14種工況下，進行房間空調器製冷量和能效比的測量，測得試驗工況點下製冷量和能效比分別為1、Ei (i = I, 2,.., 14), i表示不同測試工況:
[0008]其中，第一類工況為室內側溼球溫度恆定，變化室內側幹球溫度；工況I?5室內側溼球溫度均為19°C，室內側幹球溫度分別對應26°C、26.5°C、27°C、27.5°C、28°C ；
[0009]第二類工況為室內側幹球溫度恆定，變化室內側溼球溫度；工況6?10室內側幹球溫度均為27°C，室內側溼球溫度分別對應18.50C、18.8°C、19°C、19.3°C、19.5°C ；
[0010]第三類工況為室內側乾濕球溫度極限耦合變化，工況11、12室內側幹球溫度均為26°C，室內側溼球溫度分別對應18.50C >19.5°C ;工況13、14室內側幹球溫度均為28°C，室內側溼球溫度分別對應18.50C >19.50C ；
[0011]2)首先根據所述步驟I)中採集的各工況數據分別繪製製冷量隨乾濕球溫度變化的曲面和能效比隨乾濕球溫度變化的曲面；
[0012]然後分別按照以下流程確定製冷量曲面方程的極值區間和能效比曲面方程的極值區間:根據曲面的特性選取曲面方程類型，並計算所選取的曲面方程類型中的每一個方程的修正赤池信息量準則，進而將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程，求解所述最優曲面方程的極值區間；
[0013]最後將兩個曲面方程的極值區間的併集作為核心區間；
[0014]3)對乾濕球溫度允差範圍進行三級劃分:A級乾濕球溫度允差範圍為核心區間對應的乾濕球溫度變化範圍 <級乾濕球溫度允差範圍為現行乾濕球溫度允差範圍；B級乾濕球溫度允差範圍根據各級最大、最小能效比變化率相等的原則確定，所求得的B級能效比最大、最小值對應的乾濕球溫度變化範圍即為B級乾濕球溫度允差範圍；
[0015]4)按照以下方式對空調能效比進行調節:
[0016]首先在C級乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，然後判斷測得的空調實時能效比是否大於或等於名義能效比額定值，如是，則不調節空調能效比並結束本方法流程，否則:
[0017]繼續在B級乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，然後判斷測得的空調實時能效比是否大於或等於名義能效比額定值，如是，則不調節空調能效比並結束本方法流程，否則:
[0018]繼續在A級乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，然後判斷測得的空調實時能效比是否大於或等於名義能效比額定值；如是，則不調節空調能效比並結束本方法流程，否則進行變頻控制調節，使實時能效比不低於名義能效比額定值。
[0019]本發明方法中，步驟2)中選取最優曲面方程的具體方法為:
[0020]當製冷量或能效比隨乾濕球溫度變化遞增時，曲面方程類型為遞增函數，然後分別計算遞增函數的各方程ExtremeCum、GaussCum、LogisticCum和Polynomial2D的修正赤池信息量準則，將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程；
[0021]當製冷量或能效比隨乾濕球溫度變化遞減時，曲面方程類型為遞減函數，然後分別計算遞減函數的各方程EXponential2D和Poly2D的修正赤池信息量準則，將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程；
[0022]當製冷量或能效比在乾濕球溫度變化區間內呈現波動變化時，曲面方程類型為峰谷函數，然後分別計算峰谷函數的各方程Chebyshev2D、Cosine、Fourier2D、Lorent2D、Gauss2D>RationalTaylor>Parabola2D> Rational 2D 和 Extreme2D 的修正赤池信息量準則，將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程。
[0023]本發明方法的優選方案中，步驟2)中通過下式計算方程的的修正赤池信息量準則:
【權利要求】
1.一種通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: 1)採集在試驗工況下的房間空調器製冷量和能效比數據，所述試驗工況為保持室外側幹球溫度為35°c，溼球溫度為24°C，分別控制室內側乾濕球溫度在3大類，14種工況下，進行房間空調器製冷量和能效比的測量，測得試驗工況點下製冷量和能效比分別為WpEiQ=1，2，..，14), i表示不同測試工況: 其中，第一類工況為室內側溼球溫度恆定，變化室內側幹球溫度；工況I~5室內側溼球溫度均為19°C，室內側幹球溫度分別對應26°C、26.5°C、27°C、27.5°C、28°C ； 第二類工況為室內側幹球溫度恆定，變化室內側溼球溫度；工況6~10室內側幹球溫度均為27°C，室內側溼球溫度分別對應18.5°C、18.8°C、19°C、19.3°C、19.5°C ； 第三類工況為室內側乾濕球溫度極限耦合變化，工況11、12室內側幹球溫度均為26°C，室內側溼球溫度分別對應18.50C >19.5°C ;工況13、14室內側幹球溫度均為28°C，室內側溼球溫度分別對應18.5 0C >19.5 0C ； 2)首先根據所述步 驟I)中採集的各工況數據分別繪製製冷量隨乾濕球溫度變化的曲面和能效比隨乾濕球溫度變化的曲面； 然後分別按照以下流程確定製冷量曲面方程的極值區間和能效比曲面方程的極值區間:根據曲面的特性選取曲面方程類型，並計算所選取的曲面方程類型中的每一個方程的修正赤池信息量準則，進而將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程，求解所述最優曲面方程的極值區間； 最後將所述兩個曲面方程的極值區間的併集作為核心區間； 3)對乾濕球溫度允差範圍進行三級劃分:A級乾濕球溫度允差範圍為核心區間對應的乾濕球溫度變化範圍；(:級乾濕球溫度允差範圍為現行乾濕球溫度允差範圍；B級乾濕球溫度允差範圍根據各級最大、最小能效比變化率相等的原則確定，所求得的B級能效比最大、最小值對應的乾濕球溫度變化範圍即為B級乾濕球溫度允差範圍； 4)按照以下方式對空調能效比進行調節: 首先在C級乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，然後判斷測得的空調實時能效比是否大於或等於名義能效比額定值，如是，則不調節空調能效比並結束本方法流程，否則: 繼續在B級乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，然後判斷測得的空調實時能效比是否大於或等於名義能效比額定值，如是，則不調節空調能效比並結束本方法流程，否則: 繼續在A級乾濕球溫度允差範圍下進行能效比測量，然後判斷測得的空調實時能效比是否大於或等於名義能效比額定值；如是，則不調節空調能效比並結束本方法流程，否則進行變頻控制調節，使實時能效比不低於名義能效比額定值。
2.根據權利要求1所述的通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，其特徵在於，所述步驟2)中選取最優曲面方程的具體方法為: 當製冷量或能效比隨乾濕球溫度變化遞增時，曲面方程類型為遞增函數，然後分別計算遞增函數的各方程ExtremeCum、GaussCum、LogisticCum和Polynomial2D的修正赤池信息量準則，將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程； 當製冷量或能效比隨乾濕球溫度變化遞減時，曲面方程類型為遞減函數，然後分別計算遞減函數的各方程EXponential2D和Poly2D的修正赤池信息量準則，將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程； 當製冷量或能效比在乾濕球溫度變化區間內呈現波動變化時，曲面方程類型為峰谷函數，然後分別計算峰谷函數的各方程 Chebyshev2D、Cosine、Fourier2D、Lorent2D、Gauss2D、Rat ionalTay lor > Parabo la2D> Rational 2D 和 Extreme2D 的修正赤池信息量準則，將修正赤池信息量準則最小的方程作為最優曲面方程。
3.根據權利要求1所述的通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，其特徵在於，所述步驟2)中通過下式計算方程的的修正赤池信息量準則:
4.根據權利要求1所述的通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，其特徵在於，所述步驟2)中通過以下方法求解最優曲面方程的極值區間: 分別求解所選取的最優曲面方程對幹球溫度和溼球溫度的偏導函數，即製冷量或能效比隨幹球溫度和溼球溫度的變化梯度；然後採用控制變量法求解所述製冷量或能效比隨幹球溫度和溼球溫度的變化梯度分別在僅幹球溫度變化和僅溼球溫度變化時的離散極值點，所得到的的離散極值點的包絡面即為最優曲面方程的極值區間。
5.根據權利要求1所述的通過乾濕球溫度允差等級劃分來調節空調能效比的方法，其特徵在於，所述步驟3)中確定B級乾濕球溫度允差範圍時採用的各級最大、最小能效比變化率相等的原則為各級最大、最小能效比同時滿足下列兩個公式:
【文檔編號】F24F11/00GK103994549SQ201410222989
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】黃虎, 張忠斌 申請人:南京師範大學