通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，对多组特定试验工况下房间空调器的制冷量和能效比数据进行拟合，并采用赤池信息准则AIC分别筛选出最优曲面方程，求解两者梯度极值区间，确定核心区间(制冷量和能效比梯度极值区间内干湿球温度允差范围的并集)，对干湿球温度允差进行三级非线性划分，进而调节空调制冷量。本发明方法能够准确控制房间空调器性能，缩小干湿球温度允差的变化范围，降低制冷量和能效比的变化率。
【专利说明】通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑环境与能源应用工程领域，涉及一种通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法。
【背景技术】
[0002]房间空调器能效标准是我国最早制订的用电设备的能效标准，前后经历了三次修订，能效标准的制订和修订效法了美国、欧盟和日本的相关规范。2000年和2004年两次能效标准的修订主要体现在能效限定值的上调，而现行房间空调器能效标准，其能效等级均由原国标GB12021.3-2004的五级能效修订为现行国标GB12021.3-2010的三级能效:现行能效标准直接删除原能效标准中的三、四和五级能效等级，并将原能效标准一、二级能效等级重新定义为现行能效标准的二、三级能效等级。以此为基础在等步长的条件下，将现行能效标准二级能效向上推进一级作为现行标准的第一级。现行能效标准直接淘汰高能耗的房间空调器，期望适应全球低碳城市的发展模式和国内节能减排的发展要求。
[0003]为了正确判定房间空调器的能效等级，《房间空调器的热力学完善度分析》一文中引入热力学完善度对房间空调器进行能效评价，这是一种值得关注的房间空调器能效分析方法。同时，房间空调器能效标准更新修订，相应的，其性能标准也需要修订，并与之匹配，即在最大限度上避免因测量原因而造成房间空调器能效等级的错误划分。一方面，名义工况下可以达到额定制冷量的房间空调器，可能由于实际测试工况与名义工况的偏差较大，而被错误划分为不能达到额定制冷量，进而影响对房间空调器的评定。如名义工况下制冷量范围为7100W?14000W的房间空调器，可能由于实际测试工况位于干湿球温度允差范围下限(上限)，而被错误划分制冷量范围为4500W?7100W，进而影响房间空调器能效等级的判定，这将进一步影响空调器制冷量的控制动作，比如不必要的调节压缩机的频率，带来不必要加大空调制冷量和提高能效比，以使得房间空调器的制冷量和能效比的测量值达到目标能效等级测试要求。另一方面，随着仪器仪表精度不断提高，人为控制实际测试工况点与名义工况点偏差较大，也可能导致制冷量发生可预测的错误测量偏差。依据房间空调器的性能标准(GB/T7725-2004)，提高其制冷量和能效比的测量精度，除了进一步提升测量仪器仪表的精度之外，缩小干湿球温度允差范围至关重要。
[0004]干湿球温度允差是指干湿球温度读数与额定工况的最大偏差，分别为土TC和±0.5°C。干湿球温度变化将直接影响房间空调器性能测量结果的变化。在现行房间空调器性能国家标准(GB/T7725-2004)干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，判断测得的空调实时制冷量是否达到名义制冷量额定值。空调制冷量由于现行允差范围过大，导致制冷量测试结果偏差的可能性很高。根据现行能效标准对定速分体式三类房间空调器(制冷量介于7.1kW和14.0kW之间)进行能效等级划分，其三个能效等级限定值由小到大的递增幅度分别为6.67%和6.25%。而干湿球温度允差范围内的房间空调器制冷量和能效比，由于实际运行工况点的差异，能效比测量结果具有一定概率的失真性，进一步可能会导致房间空调器能效等级的错误划分，进一步的可能带来调节空调制冷量的错误动作，比如不必要的提要压缩机的频率和风机的转速等。
【发明内容】
[0005]技术问题:针对上述问题，本发明提供一种基于空气焓差法，能够准确控制房间空调器性能，缩小干湿球温度允差的变化范围，降低制冷量和能效比的变化率的通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法。
[0006]技术方案:本发明的通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，包括如下步骤:
[0007]I)采集在试验工况下的房间空调器制冷量和能效比数据，所述试验工况为保持室外侧干球温度为35°C，湿球温度为24°C，分别控制室内侧干湿球温度在3大类，14种工况下，进行房间空调器制冷量和能效比的测量，测得试验工况点下制冷量和能效比分别为1、Ei (i = I, 2,.., 14), i表示不同测试工况:
[0008]其中，第一类工况为室内侧湿球温度恒定，变化室内侧干球温度；工况I?5室内侧湿球温度均为19°C，室内侧干球温度分别对应26°C、26.5°C、27°C、27.5°C、28°C ；
[0009]第二类工况为室内侧干球温度恒定，变化室内侧湿球温度；工况6?10室内侧干球温度均为27°C，室内侧湿球温度分别对应18.50C、18.8°C、19°C、19.3°C、19.5°C ；
[0010]第三类工况为室内侧干湿球温度极限耦合变化，工况11、12室内侧干球温度均为26°C，室内侧湿球温度分别对应18.50C >19.5°C ;工况13、14室内侧干球温度均为28°C，室内侧湿球温度分别对应18.50C >19.50C ；
[0011]2)首先根据所述步骤I)中采集的各工况数据分别绘制制冷量随干湿球温度变化的曲面和能效比随干湿球温度变化的曲面；
[0012]然后分别按照以下流程确定制冷量曲面方程的极值区间和能效比曲面方程的极值区间:根据曲面的特性选取曲面方程类型，并计算所选取的曲面方程类型中的每一个方程的修正赤池信息量准则，进而将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程，求解所述最优曲面方程的极值区间；
[0013]最后将两个曲面方程的极值区间的并集作为核心区间；
[0014]3)对干湿球温度允差范围进行三级划分:A级干湿球温度允差范围为核心区间对应的干湿球温度变化范围 <级干湿球温度允差范围为现行干湿球温度允差范围；B级干湿球温度允差范围根据各级最大、最小能效比变化率相等的原则确定，所求得的B级能效比最大、最小值对应的干湿球温度变化范围即为B级干湿球温度允差范围；
[0015]4)按照以下方式对空调制冷量进行调节:
[0016]首先在C级干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，然后判断测得的空调实时制冷量是否大于或等于名义制冷量额定值，如是，则不调节空调制冷量并结束本方法流程，否则:
[0017]继续在B级干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，然后判断测得的空调实时制冷量是否大于或等于名义制冷量额定值，如是，则不调节空调制冷量并结束本方法流程，否则:
[0018]继续在A级干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，然后判断测得的空调实时制冷量是否大于或等于名义制冷量额定值；如是，则不调节空调制冷量并结束本方法流程，否则进行变频控制调节，使实时制冷量不低于名义制冷量额定值。
[0019]本发明方法中，步骤2)中选取最优曲面方程的具体方法为:
[0020]当制冷量或能效比随干湿球温度变化递增时，曲面方程类型为递增函数，然后分别计算递增函数的各方程ExtremeCum、GaussCum、LogisticCum和Polynomial2D的修正赤池信息量准则，将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程；
[0021]当制冷量或能效比随干湿球温度变化递减时，曲面方程类型为递减函数，然后分别计算递减函数的各方程EXponential2D和Poly2D的修正赤池信息量准则，将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程；
[0022]当制冷量或能效比在干湿球温度变化区间内呈现波动变化时，曲面方程类型为峰谷函数，然后分别计算峰谷函数的各方程Chebyshev2D、Cosine、Fourier2D、Lorent2D、Gauss2D>RationalTaylor>Parabola2D> Rational 2D 和 Extreme2D 的修正赤池信息量准则，将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程。
[0023]本发明方法的优选方案中，步骤2)中通过下式计算方程的的修正赤池信息量准则:
[0024]
【权利要求】
1.一种通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 1)采集在试验工况下的房间空调器制冷量和能效比数据，所述试验工况为保持室外侧干球温度为35°c，湿球温度为24°C，分别控制室内侧干湿球温度在3大类，14种工况下，进行房间空调器制冷量和能效比的测量，测得试验工况点下制冷量和能效比分别为WpEiQ=1，2，..，14), i表示不同测试工况: 其中，第一类工况为室内侧湿球温度恒定，变化室内侧干球温度；工况I~5室内侧湿球温度均为19°C，室内侧干球温度分别对应26°C、26.5°C、27°C、27.5°C、28°C ； 第二类工况为室内侧干球温度恒定，变化室内侧湿球温度；工况6~10室内侧干球温度均为27°C，室内侧湿球温度分别对应18.5°C、18.8°C、19°C、19.3°C、19.5°C ； 第三类工况为室内侧干湿球温度极限耦合变化，工况11、12室内侧干球温度均为26°C，室内侧湿球温度分别对应18.50C >19.5°C ;工况13、14室内侧干球温度均为28°C，室内侧湿球温度分别对应18.5 0C >19.5 0C ； 2)首先根据所述步骤I)中采集的各工况数据分别绘制制冷量随干湿球温度变化的曲面和能效比随干湿球温度变化的曲面； 然后分别按照以下流程确定制冷量曲面方程的极值区间和能效比曲面方程的极值区间:根据曲面的特性选取曲面方程类型，并计算所选取的曲面方程类型中的每一个方程的修正赤池信息量准则，进而将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程，求解所述最优曲面方程的极值区间； 最后将所述两个曲面方程的极值区间的并集作为核心区间； 3)对干湿球温度允差范围进行三级划分:A级干湿球温度允差范围为核心区间对应的干湿球温度变化范围；(:级干湿球温度允差范围为现行干湿球温度允差范围；B级干湿球温度允差范围根据各级最大、最小能效比变化率相等的原则确定，所求得的B级能效比最大、最小值对应的干湿球温度变化范围即为B级干湿球温度允差范围； 4)按照以下方式对空调制冷量进行调节: 首先在C级干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，然后判断测得的空调实时制冷量是否大于或等于名义制冷量额定值，如是，则不调节空调制冷量并结束本方法流程，否则: 继续在B级干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，然后判断测得的空调实时制冷量是否大于或等于名义制冷量额定值，如是，则不调节空调制冷量并结束本方法流程，否则: 继续在A级干湿球温度允差范围下进行制冷量测量，然后判断测得的空调实时制冷量是否大于或等于名义制冷量额定值；如是，则不调节空调制冷量并结束本方法流程，否则进行变频控制调节，使实时制冷量不低于名义制冷量额定值。
2.根据权利要求1所述的通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，其特征在于，所述步骤2)中选取最优曲面方程的具体方法为: 当制冷量或能效比随干湿球温度变化递增时，曲面方程类型为递增函数，然后分别计算递增函数的各方程ExtremeCum、GaussCum、LogisticCum和Polynomial2D的修正赤池信息量准则，将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程； 当制冷量或能效比随干湿球温度变化递减时，曲面方程类型为递减函数，然后分别计算递减函数的各方程EXponential2D和Poly2D的修正赤池信息量准则，将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程； 当制冷量或能效比在干湿球温度变化区间内呈现波动变化时，曲面方程类型为峰谷函数，然后分别计算峰谷函数的各方程 Chebyshev2D、Cosine、Fourier2D、Lorent2D、Gauss2D、Rat ionalTay lor > Parabo la2D> Rational 2D 和 Extreme2D 的修正赤池信息量准则，将修正赤池信息量准则最小的方程作为最优曲面方程。
3.根据权利要求1所述的通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，其特征在于，所述步骤2)中通过下式计算方程的的修正赤池信息量准则:
4.根据权利要求1所述的通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，其特征在于，所述步骤2)中通过以下方法求解最优曲面方程的极值区间: 分别求解所选取的最优曲面方程对干球温度和湿球温度的偏导函数，即制冷量或能效比随干球温度和湿球温度的变化梯度；然后采用控制变量法求解所述制冷量或能效比随干球温度和湿球温度的变化梯度分别在仅干球温度变化和仅湿球温度变化时的离散极值点，所得到的的离散极值点的包络面即为最优曲面方程的极值区间。
5.根据权利要求1所述的通过干湿球温度允差等级划分来调节空调制冷量的方法，其特征在于，所述步骤3)中确定B级干湿球温度允差范围时采用的各级最大、最小能效比变化率相等的原则为各级最大、最小能效比同时满足下列两个公式:
【文档编号】F24F11/00GK103994548SQ201410220621
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】张忠斌, 黄虎 申请人:南京师范大学