Приложение В (обязательное). Определение мощности и температуры в стабильном состоянии

Приложение В
(обязательное)

Определение мощности и температуры в стабильном состоянии

В.1 Общие положения

В настоящем приложении описан метод, который необходимо применять для определения энергопотребления и температуры холодильного прибора при стабильной работе в рамках испытаний, соответствующих настоящему стандарту.

В.2 Подготовка к испытанию и сбор данных

Необходимо выбрать типичный период работы для определения средней мощности и средних внутренних температур (для всех задействованных отделений) для выбранной настройки устройства управления температурой и окружающей температуры испытания.

Испытываемый холодильный прибор должен быть настроен и работать в соответствии с приложением А.

Существует два возможных подхода к определению энергопотребления в стабильном состоянии:

- подход SS1 (см. В.3) применяют к приборам без цикла управления размораживанием и приборам с системой размораживания (с собственным циклом управления размораживанием), имеющим длительный цикл управления размораживанием, при котором период испытаний в стабильном состоянии не граничит с периодами размораживания и восстановления температуры. К данным применяют довольно строгие внутренние критерии проверки, чтобы гарантировать выбор типичного периода эксплуатации;

- подход SS2 (см. В.4) применяют к приборам с системой размораживания (с собственным циклом управления размораживанием), где период испытаний при стабильной работе начинается во время периода размораживания и восстановления температуры. Подход SS2 следует применять в случае невозможности обеспечить стабильность в период между операциями размораживания, как при применении подхода SS1. При использовании подхода SS2 для определения энергопотребления в стабильном состоянии используют весь период от одной операции размораживания до следующей операции размораживания посредством вычета первоначального значения нарастающего энергопотребления при размораживании и восстановлении температуры (см. подход DF1 в приложении С). При использовании подхода SS2 проводят сравнение работы в стабильном состоянии до первоначального размораживания и после последующего размораживания, и эти показатели должны соответствовать применимым критериям стабильности. Первоначальное размораживание также должно соответствовать требованиям подхода DF1, указанным в приложении С.

В.3 Подход SS1: отсутствие цикла управления размораживанием или ситуация, когда стабильность обеспечивается в период между циклами размораживания

В.3.1 Пример подхода SS1

Подход SS1 применяют ко всем приборам без цикла управления размораживанием. Также он применяется для приборов с системой размораживания (с собственным циклом управления размораживанием), имеющих длительный цикл управления размораживанием, при котором период испытаний в стабильном состоянии не граничит с периодами размораживания и восстановления температуры. В этом случае на выбранный период испытаний SS1 не приходится ни одного периода размораживания и восстановления температуры (или части такого периода).

При определении мощности в стабильном состоянии для подхода SS1 период испытаний в стабильном состоянии состоит из трех внутренних блоков данных испытаний, которые граничат друг с другом, но не пересекаются. Каждый блок этих испытаний содержит равное число n полных циклов управления температурой. Минимальное число циклов управления температурой на блок равно 1. Выбирают период испытаний, в котором могут быть определены все применимые критерии для внутреннего разброса и снижения температуры.

Для блока размером в один цикл управления температурой общий период испытаний составит три цикла управления температурой, для блока размером два цикла управления температурой общий период испытаний составит шесть циклов управления температурой и т.д. Необходимо точно учитывать определение цикла управления температурой из МЭК 62552-1:2015. Для более сложных охладительных систем обычно рекомендуется применять альтернативные циклы управления температурой, основанные на максимальной температуре каждого отделения в дополнение к числу циклов компрессора (при наличии), чтобы определить метод получения наиболее стабильной оценки энергопотребления с течением времени. Выбор наиболее стабильного цикла управления температурой может позволить сократить время испытаний, необходимое для получения корректного результата.

При отсутствии заметных изменений температуры и мощности с течением времени следует выбирать период испытаний, составленный из трех внутренних блоков испытаний. Все блоки испытаний должны иметь одинаковую длительность, должны быть смежными друг с другом, а их длительность не должна быть менее 4 ч.

В качестве альтернативы применению циклов управления температурой для составления каждого блока можно использовать периоды фиксированной длительности (называемые фиксированными временными отрезками).

Период пробных испытаний должен включать три блока данных (обозначаемых А, В и С).

Примечание - Максимального ограничения числа циклов управления температурой на блок не существует, однако значение 10 считается чрезмерно высоким.

Пример периода испытания, составленного из блоков по пять циклов управления температурой, приведен на рисунке В.1.

Рисунок В.1 - Иллюстрация периода испытаний из блоков по пять циклов управления температурой. Значения температуры для подхода SS1

Рисунок В.2 - Иллюстрация периода испытаний из блоков по пять циклов управления температурой. Значения мощности для подхода SS1

Для каждого блока данных (А, В и С) проводят расчет средней мощности и средней температуры для каждого отделения.

Для блоков данных испытаний А, В и С рассчитывают следующие характеристики:

- разброс температур для каждого отделения: рассчитывают как разность между средней температурой самого теплого блока (А, В или С) и средней температурой самого холодного блока (А, В или С). Все данные по разнице температур (разбросу) указывают в К (см. уравнение (5));

- снижение температуры от блока А к блоку С: рассчитывают как [абсолютное значение разности между средней температурой блока А и средней температурой блока С], деленное на [разность времени испытаний в середине блока С и времени испытаний в середине блока А]. Значения снижения температуры выражают в К/ч (см. уравнение (6));

- разброс мощности, Вт: рассчитывают как разность между средней мощностью блока с наибольшей мощностью (А, В или С) и средней мощностью блока с наименьшей мощностью (А, В или С), деленную на [среднюю мощность для всего периода испытаний (А, В и С)]; выражают в % (см. уравнение (7));

- снижение мощности от блока А к блоку С: рассчитывают как [абсолютное значение разности между средней мощностью блока С и средней мощностью блока А], деленное на [разность времени испытаний в середине блока С и времени испытаний в середине блока А] и деленное на [среднюю мощность для всего периода испытаний (А, В и С)]. Все значения снижения мощности выражают в %/ч (см. уравнение (8)).

(5)

(6)

(7)

(8)

где для каждого из блоков (А, В и С):

Т - температура;

t - время испытания (центральная точка блока);

Р - мощность;

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

В.3.2 Критерии приемки по подходу SS1

На основании характеристик, рассчитанных согласно В.3.1, оценивают действительность всего периода испытаний (состоящего из трех блоков, каждый из которых состоит из n циклов управления температурой). Период испытаний будет действительным при соблюдении всех следующих критериев:

- общая длительность периода испытаний t_ABC (сумма длительности для блоков А, В и С) должна составлять не менее 6 ч при наличии циклов управления температурой и не менее 12 ч при отсутствии циклов управления температурой (или при использовании фиксированных отрезков времени);

- разброс температур (по блокам А, В, С) должен составлять менее 0,25 K для каждого отделения;

- снижение температуры (от блока А к блоку С) должно составлять менее 0,025 K/ч для каждого отделения;

- разброс мощности (для блоков А, В, С) при наличии циклов управления температурой должно составлять менее: для общего периода испытаний t_АВС 12 ч или менее, разброс не более 1 %; для общего периода испытаний t_ABC от 12 до 36 ч, разброс не более 1 % + (t_ABC - 12)/1200; для общего периода испытаний t_АВС 36 ч или более, разброс не более 3 %;

- разброс мощности (по блокам А, В, С) при отсутствии циклов управления температурой или использовании фиксированных временных отрезков должно составлять менее 1 %, вне зависимости от общего периода испытаний;

- снижение мощности (от блока А к блоку С) должно составлять менее 0,25 %/ч;

- при использовании циклов управления температурой два сопоставимых периода времени, начинающиеся на один и два цикла управления температурой раньше выбранного периода, также должны соответствовать всем перечисленным выше критериям (т.е. выбранный период испытаний должен быть третьим возможным периодом, соответствующим всем прочим критериям действительности);

- при отсутствии циклов управления температурой (или при использовании фиксированных временных отрезков), два сопоставимых периода испытаний, начинающихся на один час и на два часа ранее выбранного периода, также должны соответствовать всем вышеуказанным критериям.

За счет требования действительности периода испытаний при перемещении на три последовательных цикла управления температурой гарантируется, что соблюдение всех критериев для выбранного периода не является случайным. На рисунке В.1 приведен пример. Если период испытаний, начинающийся с цикла управления температурой 5 и заканчивающийся циклом управления температурой 20, будет первым периодом, когда обеспечивается соответствие вышеуказанным критериям с 1 по 5, периоды испытаний с 6 по 21 и с 7 по 22 также должны соответствовать всем этим критериям. В этом случае первым действительным периодом испытаний будет период испытаний с 7 по 22.

Примечание - Полный набор вышеуказанных критериев был разработан на базе тщательных испытаний и проверки данных более чем для 100 холодильных приборов.

Настройки устройства управления температурой должны оставаться без изменений для всего периода испытаний для определения значения SS1 (блоки А, В и С).

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

- наибольшего не замораживающего отделения и наибольшего низкотемпературного отделения (если применимо), или

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

Кроме того, необходимо обеспечивать стабильность температур, как указано выше, для всех отделений, используемых для интерполяции энергопотребления в соответствии с приложением Е.

Если вышеуказанные критерии не могут быть выполнены, величина n увеличивается (и соответственно увеличивается длительность периода испытаний) и/или требуется сбор большего объема данных испытаний до одновременного выполнения всех критериев.

При сборе данных испытаний рекомендуется постоянно оценивать все (имеющиеся) данные, собранные на текущий момент, чтобы оценивать все возможные периоды испытаний для всех возможных размеров блоков n для определения наиболее ранней точки данных испытаний, соответствующей вышеуказанным критериям действительности. Хотя обычно не рекомендуется включать в эти оценки данные горячего запуска (при первом подключении питания), они должны обеспечивать автоматическое исключение из действительного периода испытаний любых периодов выключения до начала стабильной работы.

Хотя вышеуказанным критериям могут соответствовать несколько возможных периодов испытаний, из доступных данных испытаний следует выбирать период с минимальным разбросом мощности.

Если критерии разброса мощности нельзя выполнить при расширении общего периода испытаний (с циклами управления температурой или без них), действительные результаты можно получить посредством использования 3 блоков данных длительностью не менее 36 ч каждый (общий период испытаний не менее 108 ч).

Примечание - Рабочий пример выбора оптимальных характеристик периода испытаний приведен в приложении I.

В.3.3 Расчет значений для подхода SS1

Если период испытаний, состоящий из блоков А, В и С, соответствует применимым критериям приемки, указанным в В.3.2, температуру T_i для каждого отделения i и среднюю мощность P_SS1 определяют, как среднее всех измеренных значений за период времени, охватываемый блоками А, В и С.

Мощность в стабильном состоянии, используемая для последующих расчетов энергопотребления, P_SS, определяют посредством корректировки значения P_SS1 по формуле (15) из В.5, где измеренная окружающая температура не равна номинальной окружающей температуре во время испытания.

Необходимо указывать общее время испытаний для блоков А, В и С.

Время работы компрессора в стабильном состоянии CRt_SS рассчитывают как процент времени работы компрессора в течение общего времени всех циклов управления температурой в блоках А, В и С.

В.4 Подход SS2: определение стабильного состояния между циклами размораживания

В.4.1 Пример подхода SS2

Подход SS2 применяют к приборам с одной или несколькими системами размораживания (с собственным циклом управления размораживанием), где период испытаний при стабильной работе ограничен периодами размораживания и восстановления температуры. Хотя этот подход может быть использован для всех приборов с одной или несколькими системами размораживания, подход SS2 следует применять в том случае, если с помощью подхода SS1 невозможно обеспечить стабильность.

Для приборов с длительными интервалами размораживания использование подхода SS1 поможет значительно сократить требуемое время испытаний.

В подходе SS2 все данные за период между моментами начала двух периодов размораживания и восстановления температуры используют для расчета мощности в стабильном состоянии (см. формулу (12)). Прежде чем выполнять дальнейший анализ, необходимо провести для сравнения характеристик работы в стабильном состоянии перед каждым периодом размораживания и восстановления (периоды X и Y на рисунке В.3) с целью убедиться в их соответствии применимым требованиям к стабильности. Первоначальный период размораживания и восстановления работы в период испытаний SS2 должен соответствовать требованиям приложения С к действительности, а нарастающее энергопотребление для этого периода размораживания и восстановления следует определять в соответствии с приложением С (DF1) для определения значения P_SS2 (общий период испытаний за вычетом значения DF1).

Выбирают период работы в стабильном состоянии (период X), заканчивающийся в начале периода размораживания и восстановления температуры, состоящий из не менее чем 4 полных циклов управления температурой (при наличии циклов управления температурой) и имеющий длительность не менее 4 ч. Выбирают второй период работы в стабильном состоянии (период Y), заканчивающийся в начале следующего периода размораживания и восстановления температуры, состоящий из не менее чем 4 полных циклов управления температурой (при наличии циклов управления температурой) и имеющий длительность не менее 4 ч. Периоды X и Y всегда должны содержать одинаковое число циклов управления температурой (при наличии циклов управления температурой) и должны иметь примерно одинаковую длительность. При отсутствии циклов управления температурой периоды X и Y должны иметь абсолютно одинаковую длительность.

Рисунок В.3 - Подход SS2 - типичная модель работы холодильного прибора с циклом управления размораживанием

Если последующий период размораживания и восстановления температуры не начинается в течение ближайших 48 ч, период Y можно выбрать по точке работы в стабильном состоянии, на которой время с окончания периода X до окончания периода Y превышает 48 ч, но период Y не граничит со следующим периодом размораживания и восстановления температуры. Если период Y выбирают подобным образом, об этом нужно сделать отметку в отчете по испытанию.

Значения температуры в каждом отделении и мощности для периода X сравнивают со значениями температуры в каждом отделении и мощности для периода Y.

Для периодов X и Y необходимо рассчитать следующие характеристики:

- разброс температур для каждого отделения: рассчитывают как разность между средней температурой более теплого периода (X или Y) и средней температурой более холодного периода (X или Y). Все данные по разнице температур (разбросу) выражают в К (см. формулу (9));

- разброс мощности: рассчитывают как разность между средней мощностью для периода с более высокой мощностью (X или Y) и средней мощностью для периода с более низкой мощностью (X или Y), деленная на среднюю мощность для периодов X и Y. Разброс мощности выражают в % и в виде абсолютной величины, Вт (см. формулы (10) и (11)).

(9)

(10)

,

(11)

где для каждого из периодов X и Y:

T - температура;

Р - мощность, Вт;

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

В.4.2 Критерии одобрения для подхода SS2

Для действительности периода, выбранного для определения мощности в стабильном состоянии P_SS2, должны быть выполнены следующие критерии:

- периоды X и Y должны состоять не менее чем из 4 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 X и Y должны иметь одинаковую длительность;

- длительность периодов X и Y должна составлять не менее 4 ч;

- при наличии циклов управления температурой соотношение общей длительности периода X, ч, и общей длительности периода Y, ч, должно находиться в диапазоне от 0,8 до 1,25;

- разброс температур для двух выбранных периодов X и Y должен быть менее 0,5 К для каждого отделения;

- разброс мощности для двух выбранных периодов X и Y должен быть менее 2 % или менее 1 Вт, в зависимости от того, какое из этих значений больше;

- начальный период размораживания и восстановления температуры, указанный в периоде SS2, должен соответствовать критериям действительности периода размораживания и восстановления температуры в соответствии с приложением С;

- значение для первоначального периода размораживания и восстановления температуры, входящего в период SS2, должно быть определено в соответствии с приложением С.

Настройки устройства управления температурой должны оставаться без изменений в течение всего периода испытаний для определения значения SS2, включая период определения нарастающего энергопотребления при размораживании и восстановлении температуры ( для DF1), указанный в приложении С (включая все периоды X и Y).

Если первоначально выбранные периоды X и Y не соответствуют указанным выше критериям одобрения, минимальную длительность периодов X и Y 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 увеличении длительности периодов X и Y следует использовать первое действительное значение, полученное указанным выше способом. Длительность периодов X и Y не должна превышать 50 % от интервала размораживания или 8 ч, в зависимости от того, какая величина больше.

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

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

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

Кроме того, необходимо обеспечивать стабильность температур, как указано выше, для всех отделений, используемых для интерполяции энергопотребления в соответствии с приложением Е.

В редких случаях, когда между циклами размораживания нет периодов работы в стабильном состоянии, может оказаться невозможным подтвердить корректность начального периода размораживания и восстановления температуры в начале испытания SS2 в соответствии с приложением С. Альтернативный подход к подобным ситуациям описан в приложении K, однако его следует использовать только при невозможности обеспечения соответствия приложению С в обычном режиме.

В.4.3 Расчет значений для подхода SS2

В случае соответствия критериям приемки, указанным в В.4.2, мощность в стабильном состоянии и температура в стабильном состоянии для каждого отделения рассчитываются на базе всего периода испытаний SS2 (включая начальный период размораживания и восстановления температуры) в соответствии с формулой (12) и формулой (13) ниже. Расчет позволяет определить энергопотребление для всего цикла управления размораживанием и энергопотребление в стабильном состоянии P_SS2 посредством вычета нарастающего энергопотребления при размораживании и восстановлении в соответствии с приложением С. Аналогичным образом, температуру каждого отделения определяют для всего цикла управления размораживанием, и для определения температуры в стабильном состоянии для каждого отделения T_SS2-i из нее вычитают разницу температур, накопленную за период размораживания и восстановления температуры в каждом отделении (в соответствии с приложением С).

Среднюю мощность в период стабильного состояния рассчитывают для всего периода испытания SS2 по следующей формуле

,

(12)

где - мощность в стабильном состоянии для выбранного цикла управления размораживанием, Вт;

- накопленные показания энергопотребления по окончании периода X, ;

- накопленные показания энергопотребления по окончании периода Y, ;

- время испытаний по окончании периода X, ч;

- время испытаний по окончании периода Y, ч;

- нарастающее энергопотребление при размораживании и восстановлении, , определяемое в соответствии с приложением С для периода размораживания и восстановления температуры, начинающегося по окончании периода X.

Длительность периода испытаний ( - ) должна быть указана отдельно. Если это применимо, необходимо указать, что период Y имел место непосредственно перед последующим размораживанием.

Мощность в стабильном состоянии, используемая для последующих расчетов энергопотребления, P_SS, определяют посредством изменения значения P_SS2 по формуле из В.5, где измеренная наружная температура не равна номинальной наружной температуре во время испытания.

Среднюю температуру в период стабильного состояния рассчитывают для всего периода испытания SS2 по следующей формуле:

,

(13)

где - температура стабильного состояния в отделении i, наблюдаемая в течение всего периода испытаний SS2, °С;

- средняя температура в отделении i за период с окончания периода Х до окончания периода Y, °С;

- накопленная со временем разница температуры в каждом отделении i в , определенная в соответствии с приложением С для периода размораживания и восстановления температуры, начинающегося по окончании периода X;

- время испытаний по окончании периода X, ч;

- время испытаний по окончании периода Y, ч.

Для приборов с контроллером времени работы компрессора при размораживании, время работы компрессора в стабильном состоянии CRt_SS рассчитывают, как процент времени работы компрессора в течение всего цикла управления размораживанием за вычетом значения , определяемого в приложении С в соответствии со следующей формулой:

,

(14)

где - средний процент времени работы компрессора в стабильном состоянии, %;

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

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

- дополнительное время работы компрессора при размораживании и восстановлении, ч, в соответствии с приложением С;

- время испытаний по окончании периодах, ч;

- время испытаний по окончании периода Y, 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).

В.5 Коррекция мощности в стабильном состоянии

Мощность в стабильном состоянии, используемую для последующих расчетов энергопотребления, P_SS, определяют на основе измерений мощности в стабильном состоянии (В.3 или В.4, в зависимости от применимости) после корректировки по формуле (15). Эта корректировка учитывает разницу между измеренной наружной температурой во время испытания и номинальной наружной температурой при испытаниях.

,

(15)

где - измеренное значение мощности в стабильном состоянии за период, Вт, в соответствии с указаниями пункта В.3 (P_SS1) или В.4 (P_SS2) (в зависимости от применимости);

- целевая наружная температура в помещении для испытаний;

- измеренная наружная температура в помещении для испытаний в период проведения испытания;

- номинальный объем отделения i (для отделений с 1 по n);

- измеренная температура отделения с i по n в течение периода проведения испытания;

- целевая температура для энергопотребления в отделении с i по n (см. таблицу 1);

- константа, равная 0,011364;

- константа, равная 1,25;

- указанное в таблице В.1 значение корректировки по типу прибора и условиям испытаний.

Все температуры указаны в °С.

Таблица В.1 - Предполагаемая корректировка

Тип прибора	Корректировка при 16 °С	Корректировка при 32 °С
Два или более отделений	Увеличение 0,000 на K	Увеличение - 0,014 на K
Одно отделение	Увеличение - 0,004 на K	Увеличение - 0,019 на K

Эта формула недействительна для корректировок, которые находятся за пределами разрешенного диапазона рабочих температур, указанного в стандарте МЭК 62552-1 (номинальное значение  0,5 K). Эта корректировка применима только к мощности в стабильном состоянии. Никакие исправления не применяют к измеренным температурам или любым расчетам размораживания и восстановления температуры в приложении С. Значение(я) объема, используемое в корректирующем уравнении, представляет собой номинальное значение в соответствии с настоящим стандартом, как указано в инструкциях или другой литературе по прибору. Более подробная информация по дифференцированию этого уравнения приведена в приложении L.