Приложение С (обязательное). Энергопотребление и изменение температуры при размораживании и восстановлении температуры

Приложение С
(обязательное)

Энергопотребление и изменение температуры при размораживании и восстановлении температуры

С.1 Общие положения

В настоящем приложении описан метод, который следует использовать для определения дополнительного энергопотребления в периоды размораживания и восстановления температуры в холодильных приборах с одним или несколькими циклами управления размораживанием. Также в нем описан процесс определения изменений температуры по отделениям, связанный с этими периодами размораживания и восстановления температуры. Обычно данные по испытаниям для этих расчетов собирают в рамках испытаний энергопотребления в стабильном состоянии согласно приложению В. Отдельные периоды размораживания и восстановления температуры за любое время в рамках обычной программы испытаний можно использовать до тех пор, пока они соответствуют применимым критериям действительности. При наличии нескольких систем размораживания (каждая с собственным циклом управления размораживанием) характеристики каждой системы определяются по отдельности (или в сочетании, в зависимости от того, что применимо).

Примечание - Поскольку в циклических системах размораживания нет цикла управления размораживанием, приложение С применимо только к отделениям или холодильным приборам с системами автоматического размораживания, кроме циклических систем размораживания.

С.2 Подготовка к испытаниям и сбору данных

Целью является измерение и отбор ряда типичных периодов размораживания и восстановления температуры для определения типового значения дополнительного (инкрементального) энергопотребления при размораживании и восстановлении температуры (сверх энергопотребления в стабильном состоянии) и изменения средних внутренних температур (для каждого отделения) при размораживании и восстановлении температуры (по отношению к температуре в стабильном состоянии) для каждой окружающей температуры испытаний.

Подготовка и эксплуатация испытываемых холодильных приборов должна быть проведена в соответствии с приложением А. В случае, если общее время отключения испытываемого холодильного прибора от электросети превышало 6 ч за 24 ч до наступления периода размораживания и восстановления температуры, то данные по этому периоду размораживания и восстановления температуры считают недействительными и не используют для определения типовых значений инкрементального энергопотребления и изменения температуры при размораживании и восстановлении температуры в соответствии с приложением С.

Чтобы охарактеризовать дополнительные требования к энергопотреблению и среднее изменение температуры за период размораживания и восстановления температуры (по отношению к условиям в стабильном состоянии) для каждого значения окружающей температуры при испытаниях, необходимо провести измерения для определенного числа типичных периодов размораживания и восстановления температуры. Чтобы период считался типичным, мощность и температура в стабильном состоянии до и после периода размораживания и восстановления температуры должны соответствовать применимым критериям стабильности или критериям одобрения. Число периодов размораживания и восстановления, для которых нужно проводить измерения при каждом значении окружающей температуры, указано в настоящем приложении. Для каждой точки испытаний, используемой для определения энергопотребления для каждого состояния окружающей температуры, требуется как минимум один период размораживания и восстановления температуры. В качестве альтернативного варианта необходимо не менее четырех периодов размораживания и восстановления температуры, и не менее чем у половины всех периодов размораживания и восстановления температуры должно быть самое холодное отделение при целевой температуре или ниже для каждого значения окружающей температуры.

С концептуальной точки зрения дополнительное энергопотребление, связанное с размораживанием и восстановлением температуры, сверх уровня энергопотребления в стабильном состоянии определяют в соответствии с рисунком С.1.

В данном случае используют основной подход DF1, при котором холодильный прибор может демонстрировать работу в стабильном состоянии до и после периода размораживания и восстановления температуры.

В редких случаях (DF2) устройство не может продемонстрировать работу в стабильном состоянии до и после периода размораживания и восстановления температуры для любых операций размораживания. В этом случае может быть использована методология, приведенная в приложении K.

Рисунок С.1 - Концептуальные иллюстрации дополнительного энергопотребления в период размораживания и восстановления температуры

С.3 Подход DF1: ситуация, когда работа в стабильном состоянии может быть обеспечена до и после размораживания

С.3.1 Пример подхода DF1

Подход DF1 применяют, когда холодильный прибор обычно работает в стабильном состоянии до размораживания и возвращается в стабильное состояние через некоторое время после размораживания. Фактически стабильное состояние имеет место до и после периода размораживания и восстановления температуры. Каждый период размораживания и восстановления температуры рассматривают отдельно. Этот подход используют для всех типов холодильных приборов с одним или несколькими отделениями с системой размораживания (с собственным циклом управления размораживанием).

Период работы в стабильном состоянии (период D), заканчивающийся задолго до начала периода размораживания и восстановления температуры, выбирают так, чтобы он имел минимальный возможный размер, соответствующий критериям, установленным в С.3.2. Период работы в стабильном состоянии (период F), начинающий намного позже окончания того же самого периода размораживания и восстановления температуры, выбирают так, чтобы он имел минимальный возможный размер, соответствующий критериям, установленным в С.3.2.

Для целей оценки действительности в соответствии с С.3.2, за номинальный центр периода размораживания и восстановления принимают точку через 2 ч после запуска нагревателя для размораживания или (при отсутствии такого нагревателя) после прекращения работы холодильной системы, связанного с автоматическим размораживанием. Это показано на рисунке С.2. Временные интервалы и должны быть примерно одинаковыми, но могут отличаться в зависимости от точного времени выбранного цикла управления температурой (если применимо) в конце периода D и в начале периода F.

Примечание - В С.3.2 приведены случаи, когда длительность периодов D и F и время и можно откорректировать для поиска соответствующих значений.

Значения температуры в каждом отделении и мощности для периода D сравнивают со значениями температуры в каждом отделении и мощности для периода F и оценивают в соответствии с С.3.2.

Важно отметить, что средняя мощность для периода D никогда не будет точно равна средней мощности для периода F (как показано выше на рисунке С.2). При равномерном распределении периодов D и F вокруг номинального центра периода размораживания и восстановления средняя мощность для периодов D и F может быть использована для получения разумной оценки базовой мощности в стабильном состоянии в период размораживания и восстановления температуры. Эта методология позволяет изучать отдельные периоды размораживания и восстановления температуры по отдельности, что ускоряет испытания и делает их более удобными.

Рисунок С.2 - Подход DF1 с работой в стабильном состоянии до и после размораживания

Строгие ограничения по различиям между периодами D и F для обеспечения действительности необходимы, чтобы обеспечить отсутствие значительных изменений поведения прибора в период оценки (см. С.3.2). Такие отличия могут быть вызваны множеством разнообразных причин, например: изменение регулируемой пользователем температуры непосредственно перед началом периода D или периода F, включение остаточного тепла (после теплого запуска), остаточной обрабатываемой загрузки в период размораживания и восстановления температуры (и в период D) или автоматические изменения эксплуатации прибора (например, ступенчатые изменения скорости инвертора, изменение работы нагревателя, значительные колебания температуры или мощности и другие факторы, которые могут привести к значительным различиям значений для периодов D и F). Во всех этих случаях критерии действительности должны точно отклонять выбранное размораживание, чтобы его нельзя было использовать в расчете энергопотребления. В данном случае испытания должны быть продолжены до записи другого периода размораживания и восстановления температуры.

Для периодов D и F необходимо рассчитать следующие характеристики:

- разброс температур для каждого отделения: рассчитывают, как разность между средней температурой более теплого периода (D или F) и средней температурой более холодного периода (D или F). Все данные по разнице температур (разбросу) выражают в K (см. формулу (16));

- разброс мощности: рассчитывают, как разность между средней мощностью в период с наиболее высокой мощностью (D или F) и средней мощностью в период с наименьшей мощностью (D или F), деленную на среднюю мощность за периоды D и F; разброс мощности выражают в % и в виде абсолютной величины, Вт (см. формулы (17) и (18)).

(16)

(17)

,

(18)

где для периодов D и F:

Т - температура;

Р - мощность;

% - частное (выражается в процентах, т.е. 1,0 = 100 %).

С.3.2 Критерии приемки для подхода DF1

Для действительности периода размораживания и восстановления температуры должны быть выполнены следующие критерии:

а) периоды D и F должны состоять не менее чем из 3 полных циклов управления температурой (при наличии циклов управления температурой) и должны содержать одинаковое число циклов управления температурой. При отсутствии циклов управления температурой (или при использовании фиксированных отрезков времени) периоды D и F должны иметь одинаковую длительность;

b) длительность периодов D и F должна составлять не менее 3 ч;

c) период D должен завершаться не менее, чем за 3 ч до номинальной центральной точки текущего периода размораживания и восстановления температуры (  3 ч);

d) период F должен начинаться не менее, чем через 3 ч после номинальной центральной точки текущего периода размораживания и восстановления температуры (  3 ч);

e) разброс температур для периодов D и F должно быть менее 0,5 К для каждого отделения;

f) разброс мощности для периодов D и F должно быть менее 2 % или менее 1 Вт, в зависимости от того, какое из этих значений больше;

g) при наличии циклов управления температурой соотношение общей длительности периода D, ч, и общей длительности периода F, ч, должно находиться в диапазоне от 0,8 до 1,25;

h) любой выбранный период D должен начинаться не менее, чем через 5 ч после момента предыдущего включения нагревателя для размораживания или (при отсутствии нагревателя для размораживания) не менее, чем через 5 ч после остановки холодильной системы, связанной с автоматическим размораживанием;

i) любой выбранный период F не должен заканчиваться после начала последующего периода размораживания и восстановления температуры.

Примечание - В данном случае разброс равен разнице между средними значениями за периоды D и F. Дополнительная информация по разбросу приведена в В.3.1.

Если первоначально выбранные периоды D и F не соответствуют указанным выше критериям, минимальную длительность периодов D и F следует увеличивать с шагом в 1 цикл управления температурой (с шагом в 1 ч при отсутствии циклов управления температурой или при использовании фиксированных временных отрезков) для определения наличия возможных периодов, соответствующих критериям при минимальных значениях и , равняющихся 3 ч.

В случае невозможности найти соответствующие требованиям периоды D и F (например, из-за большой длительности периода размораживания и восстановления температуры), минимальный размер интервала и (см. пункты с) и d) следует увеличивать с шагом в 30 мин и повторно оценивать действительность измененных значений длительности периодов D и F для каждого увеличения.

В случае увеличения длительности периодов D и F или увеличения длительности и следует использовать первое действительное значение, полученное указанным выше образом.

Если указанным выше образом не удастся найти соответствующие требованиям значения длительности периодов D и F, время от запуска нагревателя для размораживания или (при отсутствии нагревателя для размораживания) от остановки холодильной системы в связи с автоматическим размораживанием до номинальной центральной точки периода размораживания и восстановления температуры может быть изменено по сравнению со значением по умолчанию в 2 ч. Откорректированное значение не должно быть менее 1 ч или более 4 ч и должно быть кратно 30 мин.

ПРИМЕР - Если время от начала периода размораживания и восстановления температуры до номинальной центральной точки периода размораживания и восстановления температуры установлено в 3 ч для получения данных, соответствующих требованиям (в связи с большой длительностью периода размораживания и восстановления температуры), будет считаться, что период размораживания и восстановления температуры начинается в то же время, что и раньше, но номинальная центральная точка периода размораживания и восстановления температуры установлена на 1 ч позднее.

При использовании нестандартных параметров для выбора периодов D и F (т.е. отличающихся от требований, установленных в С.3.1) необходимо сделать соответствующую запись в отчете об испытании.

При наличии более двух отделений необходимо провести оценку стабильности температуры, как указано выше, для:

- наибольшего незамораживающего отделения и наибольшего замораживающего отделения (если применимо), или

- для наибольших двух отделений (из всех замораживающих или не низкотемпературных отделений).

В редких случаях, когда между циклами размораживания нет периодов работы в стабильном состоянии, подтверждение действительности периода размораживания и восстановления температуры посредством оценки симметричных периодов D и F может оказаться невозможным. Альтернативный подход к подобным ситуациям (DF2) описан в приложении K, однако его следует использовать, только при невозможности обеспечения соответствия С.3 в обычном режиме.

С.3.3 Расчет значений для подхода DF1

При соблюдении критериев по С.3.2 дополнительное энергопотребление в каждый период размораживания и восстановления температуры определяют с помощью указанного ниже способа.

(19)

где - дополнительное энергопотребление холодильного прибора в период размораживания и восстановления температуры j, ;

- накопленные показания энергопотребления в начале периода D, ;

- накопленные показания энергопотребления по окончании периода F, ;

- среднее энергопотребление в период D, Вт;

- среднее энергопотребление в период F, Вт;

- время испытаний в начале периода D, ч;

- время испытаний по окончании периода F, ч.

Примечание - В вышеуказанном уравнении используют усредненные значения мощности для периода D и мощности для периода F. Средневзвешенные по времени значения для обоих периодов не используют.

Изменение температуры в каждом отделении i в период размораживания и восстановления температуры j вычисляют по следующей формуле

,

(20)

где - накопленная по времени разница температуры для отделения i (для от 1 до n отделений), связанная с размораживанием и восстановлением температуры, (эта величина может быть как положительной, так и отрицательной) для периода размораживания и восстановления температуры j;

- средневзвешенная по времени температура в отделении i за период с начала периода D по конец периода F в градусах Цельсия (включая воздействие температуры при размораживании и восстановлении температуры);

- средняя температура в отделении i в течение периода D, °С;

- средняя температура в отделении i в течение периода F, °С;

- время испытаний в начале периода D, ч;

- время испытаний по окончании периода F, ч.

Для приборов с контроллером размораживания во время работы компрессора дополнительное время работы компрессора в период размораживания и восстановления температуры j (сверх времени работы в стабильном состоянии) (в часах) вычисляют по следующей формуле

,

(21)

где - дополнительное время работы компрессора в период размораживания и восстановления температуры j, ч (сверх обычного времени работы компрессора в стабильном состоянии);

- общее накопленное время работы компрессора (за период) в начале периода D, ч;

- общее накопленное время работы компрессора (за период) в начале периода F, ч;

- общее накопленное время работы компрессора (за период) по окончании периода D, ч;

- общее накопленное время работы компрессора (за период) по окончании периода F, ч;

- время испытаний в начале периода D, ч;

- время испытаний в начале периода F, ч;

- время испытаний по окончании периода D, ч;

- время испытаний по окончании периода F, ч.

Необходимо следить за тем, чтобы не учитывать в этих расчетах нагреватель для размораживания, как компрессор (хотя некоторые контроллеры включают нагреватель для размораживания во время работы, необходимо отдельно проверять конфигурацию каждого устройства). Для постоянно работающих приборов значение может быть нулевым или отрицательным.

С.4 Количество действительных периодов размораживания и восстановления температуры

Минимальное количество действительных периодов размораживания и восстановления температуры для каждой окружающей температуры испытаний, необходимое для расчета типового значения изменений энергопотребления и температуры при размораживании и восстановлении температуры, указано ниже для подходов DF1 и DF2:

- вариант 1: корректное значение должно быть определено для каждой настройки устройства управления температурой, используемой для определения энергопотребления одного прибора в соответствии с 6.8.2 и 6.8.3. Период размораживания и восстановления температуры, выбранный для каждой настройки устройства управления температурой, должен быть близок к периоду работы в стабильном состоянии, используемому для оценки энергопотребления согласно приложению В (он может наступать до или после периода работы в стабильном состоянии при использовании подхода SS1; он должен наступать до начала периода работы в стабильном состоянии для подхода SS2). Типовое значение для устройства будет равен среднему от всех действительных значений для точек испытаний, использованных для определения энергопотребления;

- вариант 2: при наличии большего объема данных для определенной модели (полученных посредством более длительных испытаний или испытаний нескольких единиц одной и той же модели) типовое значение для устройства будет равняться среднему от не менее чем 4 действительных значений. В этом случае не менее 50 % от всех значений будут иметь температуру самого холодного отделения на уровне целевой температуры или ниже. Отдельное значение будет определяться для каждого значения окружающей температуры.

С учетом региональных норм и требований можно использовать вариант 1 или 2.

С.5 Расчет типовых значений температуры и энергопотребления при размораживании

Типовые значения энергопотребления при размораживании и восстановлении температуры и изменения температуры при размораживании и восстановлении температуры вычисляют по формулам

,

(22)

где - типовое значение нарастающего энергопотребления при размораживании и восстановлении температуры для окружающей температуры при испытаниях;

m - число действительных периодов размораживания и восстановления температуры, указанное в С.4;

- нарастающее энергопотребление для каждого периода размораживания и восстановления температуры j (от 1 до m);

,

(23)

где - типичная разница температур для размораживания и восстановления температуры в отделении i (от 1 до n) для окружающей температуры при испытаниях;

m - число периодов размораживания и восстановления температуры, указанное в пункте С.4;

- накопленная с течением времени разница температуры для каждого периода размораживания и восстановления температуры j (от 1 до m) в отделении i (от 1 до n).

Для приборов с контроллером размораживания во время работы компрессора типовые значения дополнительного времени работы компрессора в период размораживания и восстановления температуры вычисляют по следующей формуле

,

(24)

где - типичное значение дополнительного времени работы компрессора в период размораживания и восстановления температуры для окружающей температуры при испытаниях;

m - число действительных периодов размораживания и восстановления температуры, указанное в С.4;

- дополнительное время работы компрессора в период размораживания и восстановления температуры j (от 1 до m).