商用和工业用及类似用途热泵热水机性能制热量试验系统调试校准和计算方法

ＥＬＥＣＴＲｌＣＡＬ　ＡＰＰＬＩＡＮＣＥＳ　商用和工业用及类似用途热泵热水机性能　制热量试验系统调试校准和计算方法　Ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｗａｔｅｒ　ｈｅａｔｅｒ　ｆｏｒ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ＆ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｓｉｍｉｌａｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｆ，Ｊ，ＩＩｌ鸾　天成套装备公司袁志坚ＹＵＡＮ　ｚｈｉ－ｊｉａｎ　摘　要：商用和一厂ｌ业用及类似途热泵热水机性能制热量试验室在使用前需要进行系统的调试校准．本文针对在实　际系统调试校准和计算中遇到的问题提出一些建议　关键词：热泵热水机性能制热量试验：系统调试校准：制热量计算　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｆｏｒｅ　ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ．ｉｔ　ｎｅｅｄｓ　ｔｈｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｗａ—　ｔｅｒ　ｈｅａｔｅｒ　ｆｏｒ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ＆ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｓｉｍｉｌａｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｓｏｍｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｄｅａｌ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉ０ｎ　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｅａｔｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｍｌａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｆｏｒ　Ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｃａｐａｃｉｔｙ　随着环境气候变化和能源短　比．热泵热水机拥有３．０～４．５突出　的产品　随着ＧＢ／Ｔ２１３６２—２００８　缺成为世界各国需要共同面对的　的能效比ｆＣＯＰ），具有节能环保、　《商用和工业用及类似用途的热泵　课题．热泵热水机作为一种节能　安全舒适、运行稳定可靠且费用　热水机》标准在２００８年５月１日　环保的产品在市场上方兴未艾　低等优点．在商用、Ｔ业和家庭　实施．各生产厂家都进入了新一　较锅炉、燃气热水器、电热水器　制热水方面有非常广阔的应用前　轮的热泵热水机开发和推广热潮　和太阳能热水器等制热水产品相　景．是一种值得大规模更新换代　在此背景下．热泵热水机试验也　啦　９　担　即节省材料成本又减少制冷剂灌　『４１童明伟，吴治娟，董茂林．Ｒ２９０的　［１０］王建栓，张于峰，张志红．天然制　注量　虽然Ｒ２９０是可燃的．但经　可燃爆炸性试验及在制冷机组巾的试用．　冷剂灌注量的计算与试验．流体机械．　过减少灌注量并采取适当安全措　重庆大学学报　２００２．１．２５（１）　２００３，３１（１）　施后是可以实现安全生产使用的　『５１熊爱凌．韩厚德，曹红奋．Ｒ２９０及　［１１】包涛等．平流式冷凝器传热流动　其冷冻油混合物互溶特性研究．上海海事　性能理论研究．制冷与空调，２００４．１０，４（５）　但减少灌注量后．由于制冷剂质量　大学学报．２００４．９．２５（３、　『１２１　ＣＢ厂Ｉ１　７７２５—２００４房间空气调节　流量的不足．Ｒ２９０的空调器制热　『６１陈永强，刘金平，张波．新型制冷剂　器　面临很大的问题，还需探索提高　Ｒ２９０热物性分析及试验研究．环境技术．　ｆ１３］ＩＥＣ　６０３３５—２—４０　Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ａｎｄ　参考文献　２Ｏ（】４．６　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ——Ｓａｆｅｔｙ——Ｐａｒｔ　ｆ１１王倩、吴挺、张于峰、王健栓．Ｒ２２　ｆ７１王松岭　论立勇　谢英柏　范忠瑶。　２－４０：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　替代物Ｒ２９０的理论与试验研究．流体机　用Ｒ２９０与Ｒ１５２ａ混和制冷剂替代Ｒ２２．　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐｓ，ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ　ａｎｄ　ｄｅｈｕｍｉｄ—　械，２００４，３２（７）　天然气ｌＴ业．２００５．７，２５（７）　ｉｉｆｅｒｓ，２００２：５７－６３　『２１张战等．Ｒ２２与Ｒ２９０热物性对比　『８１田贯　，杨昭．刘万福　马～太．可　［１４］ＥＮ　３７８－１　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ　分析及实验研究．天津城市建设学院学　燃制冷剂泄漏及爆炸危害评价的研究．安　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐｓ——Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ・－　报，，２００２．１２，８（４）　全与环境学报　２００１．１２　１（５１　ｔａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ—Ｐａｒｔ　ｌ：Ｂａｓｉｃ　ｒｅｑｕｉｒｅ—　ｆ３１王倩．Ｒ２９０替代Ｒ２２的可行性分　『９７徐明仿等．可燃制冷剂抑爆方法．　ｍｅｎｔｓ，ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃ—　析．茂名学院学报，２００５．６　１５（３）　家电科技．２００４．２—３　ｔｉ０ｎ　ｃｒｉｔｅｒｊａ．２００８：４４－４６　必将在各相关单位大规模展开。　管加滤网的方式将压力传感器安　功率（ｋＷ）／５的标准要求，而且　这是出口水温并不是很高，为什　么会跳闸呢？我们在大口径水管　本文将对商用和工业用途热泵热　装在水箱外壁上．而且采用毛细　水机性能制热量试验系统的调试　管也比直接将压力传感器安装在　校准和计算方法方面进行探讨。　一出水管旁更容易调较相对高度。　外壁增加了多个热电偶采集点进　该方式的优点是注水比较方便快　行试验观察．过了一段时间发现　、热泵热水机性能制热量　试验的系统调试校准　热泵热水机性能制热量试验　捷　缺点是首次对压力传感器的　调较工作量大　出ＩＺｌ水温虽然不是很高．但与电　加热管发热体有一定接触的大口　　第二种方式是采用系统中的　径水管管壁就有很快的温升记录．系统由被测机或其替代设备、外　流量计进行注水量的计算．根据　置标准水箱、水泵、流量计、温　现场的管路配备情况套接出合适　度传感器（包括铂电阻和热电　的管路．使制备水先经过流量计　偶）、压力传感器、管路等几部分　再注入标准水箱中．通过手工记　组成．并需要提供空调和制备水　录流量计控制显示面板上注水前、　系统作为外部试验环境　该系统　后的水流量累加值．相减可得出　能涵盖了商用、工业用及类似用　水流量．即水箱水量。该方式的　途的热泵热水机的各种制热方式　优点是流量计算比较准确．缺点　和机组结构型式的试验要求　由　是由于接入了一些管路．每次试　于循环加热式的热泵热水机试验　验前都需要更改管路走向．同时　中会涵盖到一次加热式热泵热水　管路和流量计本身中会保留一定　机的问题．所以本文主要以循环　量的水．而这些水量是不好计算　加热式的热泵热水机试验中的问　的．因此也带来误差　题为探讨对象　第三种方式是采用电子秤手　在热泵热水机试验系统调试　工一盆盆的秤水重再注入标准水　校准前．首先需要根据标准要求　箱．然后累加算出标准水箱水量　对各种传感器和外置标准水箱的　这种方式精度虽高但工作量很大　容量进行计量．以确系统调试校　建议采用第一种方式　准的精度　电加热管的调试校准问题．　测量标准水箱水量的问题．　选用电加热管安装在大口径水管　循环加热式的热泵热水机试验．　中作为标准发热体来代替被测机　必须往外置水箱中注入一定温度　进行系统的调试校准　先要为电　的制备冷水　而这时水箱的水量　加热管配上调功器．以便模拟不　可以选择如下几种方式取得：　同制热能力被测机的功率输出　第一种方式是通过向标准水　大Ｅｌ径水管需要做进行保温处理．　箱注水后通过与箱底平行的压力　减少漏热　这种配置的标准发热　传感器来测量水压．并通过水箱　体具有发热量大、精度高、反应　的横截面积算出水位高度再算出　迅速等优点　试验中遇到的问题　水量。这种方式计算水量时要通　是．在试验中采取在相同流量下　过多次的电子磅称水重比对而调　逐步增大电加热管的功率来达到　较出压力传感器相对于箱底的适　标准中关于水流量和功率的比例　当高度，以便能准确的反映实际　要求　但功率增加到一定程度时　的水量值　ＪｔＬ￣＇ｔ，在后面的试验中　就出现了为电加热管供电的空开　发现压力传感器会被箱体内的杂　跳闸的情况．这个时候的功率未　质阻塞．改进方法可以采用毛细　达到水流量ｆＩＩ￣／，＇ｂ时１＝０．８６ｘ￣１］热　因此断定是电加热管的表面积太　小．水的热交换速度不够快。因　此在每个水流量值下要限定一支　电加热管的发热功率最大值．以　免发生试验停顿的情况。为达到　标准要求的流量和功率比值．解　决方法是增加电加热管的发热表　面积．使之和热泵热水机的盘管　有类似结构　但由于电加热管的　结构限制是不太可能实现的．比　较可行的方法是根据不同功率的　要求采取多支电加热管安装在一　个小水箱中代替原来的大口径水　管．在水箱中安装出人水管．每　只电加热管的功率控制在合适水　平上．增大热交换面积．满足调　试校准的要求　系统的漏热和蓄热的问题．　在实际试验中发现同样条件下漏　热量增大和蓄热的计算不准确都　会对热泵热水机调试校准的精度　产生很大的影响　经过多次试验发现如果系统　的水箱和管路的保温做得更充分．　尽可能减少管路的长度都会有效　地减少漏热量．使漏热量在系统　的运行中处于一个比较低的比值．　同时在水箱和管路的材料方面也　尽量减少采用金属．我们在试验　中将原来的金属软管都更换成了　橡胶皮管　由于水箱体和管路都　是采用多种材料制作的．有不锈　钢、镀锌铁质水管、发泡材料、　橡胶皮、保温棉套等。因此对水　箱和管路的材料比热计算方面要　ＥＬＥＣＴＲｌＣＡＬ　ＡＰＰＬＩＡＮＣＥＳ　■卫　Ｅ　Ｉ　■■—舅霸　嚣—＿　尽量准确，以便可以更精确的计　算出蓄热量。以提高整个系统的　测量精度。　箱水量是有一定的比例关系的．　Ｑｈ＝ＣｘＧｘ（ｔ２－ｔ１）／（３６００ｘＨｘ　温度的不同、试验中标准水箱水　温的波动以及制备水所能达到的　１　０００）＋Ｑ　＋ＱＩ　Ｑｈ一热泵热水机制热量，单　起始温度的精度都不好自动确定．　所以建议采用了最小５秒一个分　水流量和电加热管功率及水　位为千瓦（ｋＷ）：　Ｃ一平均温度下水的比热容．　段来计算，任意选取一段时间将　水流量和功率的对应关系标准有　单位为焦耳没千克摄氏度『－Ｉ／　分段积分的方式来计算漏热量　规定　但水流量和水箱水量的比　（试验就可以从低于起始温度开始．　ｋｇ・℃）］；　例在ＧＢ／Ｔ２１３６２—２００８标准中没有　Ｇ一被加热水质量．单位为千　在高于试验结束温度５５℃之后终　明确规定。因此．需要根据多次　在不同水流量和不同水箱水量进　行比对试验．而我们在试验中发　现水流量在１吨／每小时配合水箱　水量在８０～１２０公斤左右时试验数　据较为稳定　房间的风速也会对漏热产生　较大的影响．在风速高时要使水　箱水从１５℃加热到５５℃所需要的　时间比风速低的状态下时间要长．　因此由于风速而带走的热量要控　制在一个合适的范围内．既要使　房间温度能够保持在一个恒温的　状态又不使风速对试验漏热造成　更大的影响．需要根据不同的房　间大小和被测机功率做出合适的　调整　ＣＢ厂ｒ２１３６２—２００８标准在这　方面没有明确规定．因此需要根　据实际情况通过变频器调整风机　转速来控制房间风速在一个合适　的最小值内　作为标准发热体的电加热管　也有蓄热和漏热问题．因此在试　验前首先要对标准发热体进行漏　热和蓄热测量　通过在标准环境　温度２０℃±０．５℃．将满水的电加　热管内外温度控制为一个恒定的　值．通过发热管功率算出漏热量　二、热泵热水机性能制热量　试验的计算方法　循环加热式热泵热水机在　ＧＢ／Ｔ２１３６２—２００８标准中的制热量　公式为：　克（ｋｇ）；　ｔｌ一初始水温．即为计时点开　始时水箱内水的平均温度．单位　为摄氏度（ｏＣ）：　ｔ，一终止水温．即为计时点　结束时水箱内水的平均温度．单　位为摄氏度（℃）：　Ｈ一加热时间．即为计时点　计时开始到计时结束所用时问．　单位为小时（ｈ）：　Ｑ　标准水箱和管道的蓄热，　单位为千瓦（ｋＷ）：　Ｑ　一标准水箱和管道的漏热，　单位为千瓦（ｋＷ）：　相对一次加热式热泵热水机　的制热量增加了蓄热量和漏热量　的计算．且水箱的平均温度和外　壁平均温度的取点也很多　在计　算时需要注意以下一些问题　蓄热量公式　Ｑａ＝（ｔ２－ｔ１）・ｍ・ｃ　ｍ一材料质量：　ｃ一修正系数：　考虑到计算精度和便利性．　主要分为水箱和管路两部分进行。　修正系数作为一个调控的可变量　根据具体的材料特性和系统环境　确定　漏热量公式　Ｑ１＝　Ｃｉ￣Ｇｉ・（ｔ２一ｔ１）・ｃ　ｉ＝０　和蓄热量一样漏热量也是分　为两部分进行计算　在试验程序　设计中考虑到各工况要求的起始　止试验．程序记录了所有５秒一　个分段的漏热量数据．只需通过　截取所需要的起始时间和终止时　间来获得整个系统的漏热和制热　量的数据．这样比较方便可靠　此外，为减少试验误差．如　果采用压力传感器进行水量称重　则必须在注水后程序锁定水量．　并保存．以防止开始做试验后由　于水流动使压力下降导致水量不　准确的问题：每做完一次试验后　必须使箱体和管路都恢复到常温　状态中：此外为确保漏热量的测　量计算精度．在水箱和管路外壁　贴热电偶需要贴的范围更分散．　以便获取更接近实际的外壁温度　平均值　三、结语　由于ＧＢ／ｒＩ’２１３６２—２００８中没有　准确的为水箱水量、水流量及被　测机功率之间的比例关系做详细　的要求．在未有进一步修改标准　前．对每个新的热泵热水机试验　系统调试校准工作量都挺大．本　文提供一些热泵热水机试验系统　的调试校准和计算方法．希望能　提高热泵热水机试验系统的调试　校准和试验的工作效率。　参考文献　［１】ＧＢ／Ｔ２１３６２—２００８商用和工业用　及类似用途的热泵热水机［Ｓ】．　【２］ＧＢ／Ｔ７７２５—２００４房间空气调节　器［Ｓ］．