T∕ZSA 36-2020 户用空气源热泵AI数据采集与节能控制器技术规范

1、ICS 29.130.01K 32团体T/ZSA 36-2020户用空气源热泵 AI数据采集与节能控制器技术规范Technical specification for AI data acquisition and energy-saving controller ofhousehold air source heat pump2020-12-17发布2020-12-18实施中关村化协会发布目次前言. I1范围. 22规范性引用文件. 23术语和定义. 24缩略语. 35技术要求. 35.1概述. 45.2功能要求. 45.3性能要求. 55.4环境适应性. 65.5电磁兼容性. 65.6通讯

2、协议与接口. 75.7人机界面. 75.8安装. 76试验方法. 76.1功能试验. 86.2性能试验. 86.3环境适应性试验. 96.4电磁兼容性试验. 106.5通讯协议与接口.116.6人机界面.116.7安装.117检验规则.117.1型式检验.117.2出厂检验. 127.3抽样检验. 128标识、运输和储存. 138.1标识. 138.2运输. 138.3贮存. 14参考文献. 15T/ZSA 36-2020前言本文件按照GB/T 1.12020化工作导则第1部分：化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。中关村化协会不承担识别专利的责任。本文件由中关

3、村化协会技术委员会提出并归口。本文件起草单位：北京合创三众能源科技股份有限公司、中关村智慧环境产业联盟、北京百灵天地智慧环境科技有限公司、北京康之维科技有限公司、北京三七数据技术有限公司、中国航空综合技术研究所、北京天麟汇通水务科技有限公司、北京碳帮帮网络科技有限公司、洛阳市智慧节能产业研究院、北京合创三众节能技术研究院有限公司、北矿大(南京)新能源环保技术研究院有限公司。本文件主要起草人：李红霞、于力轩、陶岚、潘焕友、矫玉洁、陈麒妃、杨云鹤、姜珊、曾一凡、刘守强、陈向前、史亚琳、叶涛，向永清、宋铮、唐小华。IT/ZSA 36-2020户用空气源热泵AI数据采集与节能控制器技术规范1范围本文件

4、规定了户用空气源热泵AI数据采集与节能控制器（以下简称 AI数据采集与节能控制器）的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标识、运输和储存的技术要求。本文件适用于AI数据采集与节能控制器的研制、生产、使用和维修。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2423.1-2008GB/T 2423.2-2008GB/T 2423.3-2016GB/T 2423.10-2019GB/T2828.1-2012电工电子产品环境试验电工电

5、子产品环境试验电工电子产品环境试验电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温第2部分：试验方法试验B：高温第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T 4205人机界面标志标识的基本和安全规则操作规则GB/T 8222-2008GB/T 9254-2008GB/T 13384-2008用电设备电能平衡通则信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法机电产品包装通用技术条件GB/T 14536.1-2008家用和类似用途电自动控制器第1部分：通用要求GB/T 17215.352-

6、2009交流电测量设备特殊要求第52部分：符号GB/T 17626.2-2018电磁兼容试验和测量技术GB/T 17626.3-2016电磁兼容试验和测量技术GB/T 17626.4-2018电磁兼容试验和测量技术GB/T 17626.6-2017电磁兼容试验和测量技术GB/T 17626.8-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验射频电磁场辐射抗扰度试验电快速瞬变脉冲群抗扰度试验射频场感应的传导骚扰抗扰度工频磁场抗扰度试验DL/T 645-2007JGJ/T 132-2009IEEE 802.15.4多功能电能表通信协议居住建筑节能检测低速率无线网络（Standard for lo

7、w-rate networks）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1户用空气源热泵系统household air-source heat pump system采用单台名义制冷量不大于 50kW的空气源热泵机组作为冷热源，通过制冷剂 -水换热装置产生热水，为单独用户的供暖末端设施和生活热水提供热源的设备，并可为该用户空调末端设备提供冷源的联合系统。3.22T/ZSA 36-2020户用空气源热泵AI数据采集与节能控制器AI data acquisition and energy saving controllerfor household air source heat pump业务

8、系统中，使用各种程序语言编写的应用程序集合。内置自学习、自适应的节能算法，对户用空气源热泵系统供水温度、回水温度、室内温度、主机运行状态（开/关）、主机运行模式（制冷/制热）、主机故障报警、制冷温度、制热温度等数据的采集、数据传输、数据处理储存以及转发命令，实现户用空气源热泵系统AI智能化远程控制，同时能和户用空气源热泵能源管理平台系统进行数据交换的设备。3.3户用空气源热泵能源管理平台系统energymanagementplatformsystemforhouseholdairsourceheat pump基于云平台为基础，与AI数据采集与节能控制器互联互通，内置节能设计、节能运行算法、云计

9、算技术于一体的数据展示和智能化控制平台系统，包含实时监测用能设备运行情况和用能量、智能控制各项指标参数节能化运行、AI节能诊断和智慧运维等功能。3.4系统节能率system energy saving rate在环境条件相近、运行工况和运行时间相同的情况下，同一空调系统应用节能控制装置所节约的能耗量与未应用节能控制装置的能耗量之比的百分数（%）。来源：GB/T 26759-2011，3.43.5LoRa窄带物联网Long RangeLoRa窄带物联网是基于扩频技术的超远距离无线传输方案。主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成，应用数据可双向传输，进行信息

10、交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。3.6自主智能控制 Autonomous Intelligent controlAI数据采集与节能控制器内置的智能算法，根据室内外温度及用户的习惯，智能的调控空气源热泵系统运行。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AI：人工智能（Artificial Intelligence）COP：能效比（Coefficient of Performance）KB：千字节（Kilobyte）Mbps：兆比特每秒（Million bits per second）MD5：消息摘要算法（Message-Digest Algorithm）MCU：微控制单元（M

11、icrocontroller Unit）VAC：交流电压（Volt Alternating Current）5技术要求3T/ZSA 36-20205.1概述AI数据采集与节能控制器通过采集室内温度、室外温度、电能、主机的故障信号、主机详细参数以及控制信号，结合内置的AI智能控制程序，通过无线传输技术与能源管理平台系统的通讯，最终实现系统远程自动智能控制。5.2功能要求5.2.1参数采集AI数据采集与节能控制器应智能化自动采集下列参数：a）空气源热泵主机的供水温度、回水温度、负荷百分比、主机故障报警、主机运行状态（开/关）、主机运行模式（制冷/制热）、制冷温度、制热温度；b）电表的总有功电能、相

12、电压、相电流、总功率因数、额定电流；c）客厅、卧室、室外等处的温度；d）开机时间、关机时间、制冷温度设定值、制热温度设定值的参数设置。注：采集客厅和卧室等处的温度时，应设置两个测点，使用面积大于或等于30平方米。测点应位于室内活动区域，且距地面或楼面 (700-1800) mm范围内有代表性的位置；温度传感器不应受到太阳辐射或室内热源的直接影响。5.2.2故障诊断AI数据采集与节能控制器应具备采集空气源热泵故障码的功能，并将故障码发送至户用空气源热泵能源管理平台系统。5.2.3远程控制AI数据采集与节能控制器至少应具备下列远程控制功能：a）开机；b）关机；c）室内温度设定。网络断开时，户用空气

13、源热泵系统按网络断开前最后设定的参数运行。5.2.4自主智能控制AI数据采集与节能控制器应内置智能算法程序，算法程序应具备以下功能：a)根据室外温度智能分析室内温度需求。b)记录使用者温度设置偏好，自适应学习。c)具备控制空气源热泵运行的能力。d)设计算法，分析室内外温度、结合用户偏好，对空气源热泵机组智能控制.5.2.5远程升级AI数据采集与节能控制器应支持远程接收程序升级安装包，实现控制程序远程升级和系统自动更新迭代。5.2.6节能控制AI数据采集与节能控制器应具备下列节能控制功能：a)实时分析空气源热泵系统运行状态和能耗水平，确定设备最佳效率点，通过控制设备开/关、出水温度、频率，提高热

14、泵主机COP；4T/ZSA 36-2020b)按照预先确定的供热曲线，根据室外温度的变化以及用户取暖习惯，调节供热水温度，控制室内温度。c)根据用户习惯和起居规律，进行不少于一周内每天六时段的开关机与温度设定控制。5.3性能要求5.3.1工作电压AI数据采集与节能控制器应采用市电直供的供电电源，具备不间断电池电源作为后备电源，输入电压范围:85 VAC264 VAC，具备过流保护和短路保护功能。5.3.2最大功率AI数据采集与节能控制器使用功率不应大于10 W。5.3.3绝缘电阻和电气强度5.3.3.1绝缘电阻AI数据采集与节能控制器的绝缘电阻不应小于GB/T 14536.1-2008中表13

15、.1规定的对应值。5.3.3.2电气强度在GB/T 14536.1-2008中表13.2规定的对应电压下，AI数据采集与节能控制器应无击穿和闪络等破坏现象。5.3.4系统节能指标在AI数据采集与节能控制器的控制下，户用空气源热泵供暖系统的节能效果应符合下列要求：a）一个供暖季的能耗不高于47 kWh/m2；b）一个供暖季的系统节能率应不低于10%。注：一个供暖季按寒冷区120天供暖期计算。5.3.5采集频率AI数据采集与节能控制器的采集频率应符合下列要求：a)室内温度无线采集频率不超过5 min/次；b)一个供暖季实时采集空气源热泵主机参数、电表采集参数。5.3.6数据存储与处理AI数据采集与

16、节能控制器数据存储与处理应符合下列要求。a)数据存储时间不少于30d。b)客厅温度、卧室温度、室外温度、总有功电能、相电压、相电流、总功率因数、额定电流值、负荷百分比、供水温度、回水温度数据应以时报、日报形式储存。日报值采用当日时报的平均值，其中总有功电能为累计值储存。c）户用空气源热泵主机出水温度、开关机设定支持读写。5.3.7上传频率AI数据采集与节能控制器数据上传间隔应不小于2 min且不大于10 min。5T/ZSA 36-20205.3.8数据传输安全性AI数据采集与节能控制器上传、下发数据采用MD5方式加密，数据传输丢包率应符合下列要求：a)千兆网卡在流量大于200 Mbps时，小

17、于万分之五；b)百兆网卡在流量大于60 Mbps时，小于万分之一；c)数据的有效性审核与处理，将无效的数据剔除，保证数据的准确可靠。数据接收故障时，发端应采用连续重发方式向收端发送数据，收端对收到的数据进行校验，根据校验结果向发端发回应答信号，发端数据发送间隔应小于10 min/次。5.3.9通讯网络5.3.9.1 RS485通讯网络RS485通讯网络应符合下列要求：a）波特率选择种类：2400、4800、9600、19200、38400、115200；b）数据位选择种类：5位、6位、7位、8位；c）校验位选择种类：奇校验、偶检验、无检验；d）停止位选择种类：1位，1.5位，2位。5.3.9.

18、2 Lora通讯网络Lora通讯网络应符合下列要求：a）传输距离：0 km5 km内通讯正常；b）频率：410 MHz510 MHz；c）低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议符合IEEE 802.15.4的要求。5.4环境适应性5.4.1高温工作AI数据采集与节能控制器应在85高温环境下正常工作。5.4.2低温工作AI数据采集与节能控制器应在-40低温环境下正常工作。5.4.3湿热工作AI数据采集与节能控制器应在（933）%Rh条件下正常工作。5.4.4机械振动在常规运输条件下的机械振动后， AI数据采集与节能控制器应外观无损坏，紧固件无松动、脱落等现象，其功能应符合5.2的规定，性

19、能应符合5.3的规定。5.5电磁兼容性5.5.1电源端子骚扰电压6T/ZSA 36-2020AI数据采集与节能控制器应在150 kHz30 MHz电源端子骚扰电压条件下正常工作，其功能应符合5.2的规定，性能应符合5.3的规定。5.5.2辐射骚扰AI数据采集与节能控制器应在30 MHz1000 MHz辐射骚扰电压条件下正常工作，其功能应符合5.2的规定，性能应符合5.3的规定。5.5.3静电放电干扰度AI数据采集与节能控制器应在4 kV直接接触放电、水平耦合板接触放电、垂直耦合板接触放电测试电压下正常工作，其功能应符合5.2的规定，性能应符合5.3的规定。5.5.4电快速顺便脉冲群抗扰度AI数

20、据采集与节能控制器应在1.0 kV电压、5/50 Ns电压波形、重复频率50 kHz条件下正常工作，其功能应符合5.2的规定，性能应符合5.3的规定。5.5.5射频场感应的传导骚扰抗扰度AI数据采集与节能控制器应在3 V（Rms）电压、80% AM（1kHz）条件下正常工作，其功能应符合5.2的规定，性能应符合5.3的规定。5.5.6射频电磁场辐射抗扰度AI数据采集与节能控制器机壳端口在3 m法半电波暗室中正常工作，其性能应符合5.3的规定。5.5.7工频磁场抗扰度AI数据采集与节能控制器机壳端口在屏蔽室中正常工作，其功能应符合5.2的规定，性能应符合5.3的规定。5.6通讯协议与接口AI数据

21、采集与节能控制器的通讯协议与接口应符合下列要求：a）向能源管理平台系统收发数据：采用无线通讯技术；b）室内温度采集：采用无线通讯技术；c）与智能电表收发数据：采用Modbus-RTU协议，接口为RS485，应全部支持DL/T 645-2007；d）空气源热泵主机数据读取与控制参数写入：采用Modbus-RTU协议，接口为RS485。5.75.8人机界面手动操作件布置、操作和识别应符合GB/T 4205的相关规定。安装AI数据采集与节能控制器的安装位置应无剧烈震动或冲击，并应有必需的维修空间。对于垂直安装的设备，安装倾斜度应不大于3。6试验方法7T/ZSA 36-20206.1功能试验数据采集6

22、.1.1AI数据采集与节能控制器通过通讯方式（如与空气源热泵主机RS485通讯，与无线温度传感器Lora通讯等）采集参数值，经数据处理，按照控制器与服务器的通讯协议，可通过GPRS网络、4G网络、5G网络或NB网络发送给服务器，在平台上显示其值，试验是否实时采集上传了5.2.1中规定的数据项。6.1.2故障诊断结合AI数据采集与节能控制器其他功能试验项目，测试故障诊断功能。6.1.3远程控制通过能源管控平台系统测试， AI数据采集与节能控制器是否具备远程操控和独立运行功能，实现远程开机、关机、制热温度、制冷温度设定功能，不受网络通断影响，保障系统安全稳定运行。6.1.4自主智能控制模拟室内温度

23、变化，通过能源管控平台系统数据显示，测试 AI数据采集与节能控制器是否具备自动调节温度等控制功能。6.1.5远程升级AI数据采集与节能控制器根据配置在MCU内部Flash写入升级信息，开始进行远程升级，根据程序内部串口打印的相关信息，检查程序是否升级成功并正常运行，也应可以通过智能控制器显示屏获取相关升级信息。6.1.6节能控制功能通过测试AI数据采集与节能控制器内置的AI智能控制程序，检测该程序是否具备实时调节热泵主机功能及自动运行功能，保证热泵主机设备各参数相同的条件下，对比分析启动该程序前后室内能耗用量，并应通过6.2.4系统节能指标检测方法验证。6.2性能试验6.2.1工作电压AI数据

24、采集与节能控制器在通电状态下，按GB/T 17626.3-2016规定的方法进行试验。6.2.2最大功率在下列条件下测量最大功率。a）2G版本控制器配置5 W电源模块。b）4G版本控制器配置10 W电源模块。6.2.3绝缘电阻和电气强度按GB/T 14536.1-2008中第13章规定的方法进行试验。6.2.4系统节能指标8T/ZSA 36-20206.2.4.1检测方法依据JGJ/T 132-2009和GB/T 8222-2008，在相近环境条件和相近运行工况下，采用交叉对比法，对其节能模式（开启该系统，应用智能化控制）和手动模式（关闭该系统，采用手动调温）进行温度监测及耗电量测试，测试周期

25、为一个供暖季，计算能耗指标和系统节能率。6.2.4.2检测项目相关项目的检测方式如下：a）在相同的度日数连续测量每户空气源热泵主机耗电量，每24h记录一次；b）在相同的度日数连续测量每户室内温度，每30min记录一次；c）在相同的度日数连续测量每户室外温度，每30min记录一次。6.2.5数据存储与处理单片机将30d数据迅速写入Flash，通过读取Flash进行串口打印验证。6.2.6采集频率采集温度参数的方式为 Lora无线通讯技术，采集电表参数的方式为 RS485通讯技术，分别监听Lora/RS485通讯过程，查看总线的数据，检测总线数据的实时性，通过使用Lora/RS485接收器，接收无

26、线采集器的数据，分析采集频率。6.2.7上传频率能源管理平台系统对上传数据进行统计，通过查看统计数据表及每次通讯的频率，分析得出上传频率。6.2.8数据传输安全性数据采用加密算法，能源管理平台系统会对数据的格式按照配置方式做校验，当不满足配置方式时，能源管理平台系统会拒绝接收控制器上传的数据，保证安全性。6.2.9通讯网络测试AI数据采集与节能控制器是否可以上传数据至能源管理平台系统，且不受环境的影响，独立传输不与用户个人网络有联系，保证系统的独立性和安全性，满足通过LoRa通讯网络进行远程通讯。6.3环境适应性试验高温工作试验6.3.1按GB/T2423.2-2008规定的Bb类进行试验，将

27、被试AI数据采集与节能控制器在非通电状态下放入高温试验箱中央，升温至本部分5.4.1中规定的最高温度，持续测试8h，测试全程应持续保持通电状态，试验中对试验样品进行功能和性能检查。6.3.2低温工作试验按GB/T2423.1-2008规定的Ab类进行试验，将被试AI数据采集与节能控制器在非通电状态下放入低温试验箱中央，降温至本部分5.4.2中规定的最低温度，持续测试8h，测试全程应持续保持通电状态，试验中对试验样品进行功能和性能检查。9T/ZSA 36-20206.3.3湿热工作试验按GB/T 2423.3-2016的规定进行试验。试验箱内保持温度为（402），相对湿度（933）%Rh，试验周

28、期为2d，试验中对试验样品进行功能和性能检查。试验结束后，在大气条件下恢复1h2h。6.3.4正弦振动试验受试AI数据采集与节能控制器不包装、不通电，固定在试验台中央。试验条件和程序按 GB/T2423.10-2019的规定进行，试验频率：5 Hz55 Hz5 Hz；振动幅值：0.15 mm；扫频速度：1 Oct/min；试验循环：四次；试验方向：XYZ（X，Y，Z方向）；试验时间：2 G/30min。试验后对试验样品进行功能和性能检查。6.4电磁兼容性试验6.4.1电源端子骚扰电压试验按GB/T 9254-2008规定的条件和方法进行试验，电源端子传导骚扰限值见表1、表2。表1 A级被测设备

29、电源端子传导骚扰限值限值dB（V）频率MHz准峰值79平均值660.150.500.50307360注：在过渡频率处（0.5 MHz）处应采用较低的限值。表2 B级被测设备电源端子传导骚扰限值限值dB（V）频率MHz准峰值665656平均值5646460.150.500.5055306050注1：在过渡频率处（0.5 MHz和5 MHz）处应采用较低的限值。注2：在0.15 MHz0.50 MHz频率范围内，限值随频率的对数呈线性减小。6.4.2辐射骚扰试验按GB/T 9254-2008规定的条件和方法进行试验，被测设备在测量距离10m处的辐射骚扰限值见表3。表3被测设备的辐射骚扰限值准峰值限

30、值dB（V/m）A级频率范围MHzB级30302304047230100037注1：在过渡频率（230 MHz）处应采用较低的限值。注2：当发生干扰时允许补充其他的规定。10T/ZSA 36-20206.4.3静电放电干扰度试验按GB/T 17626.2-2018规定的条件和程序进行试验。6.4.4电快速顺便脉冲群抗扰度测量按GB/T 17626.4-2018规定的条件和程序进行试验。6.4.5射频场感应的传导骚扰抗扰度测量按GB/T 17626.6-2017规定的条件和程序进行试验。6.4.6射频电磁场辐射抗扰度测量按GB/T 17626.3-2016规定的条件和程序进行试验。6.4.7工频

31、磁场抗扰度测量按GB/T 17626.8-2006规定和条件和程序进行试验，稳定持续磁场试验等级见表4。表4稳定持续磁场试验等级（X、Y、Z）频率Hz磁场强度（A/m）Rms试验等级15016.5通讯协议与接口检查下列条件下是否报警通讯异常。a)控制器向能源管理平台系统收发数据控制器通过网络模块硬件指示当前网络状态，当持续超过一定时间没有网络时。b)室内温度采集：控制器超过十分钟没有获取无线数据时。c)控制器按照协议与智能电表进行通讯，当超过一定次数，无法获取电表应答帧数据时。d）控制器按照协议与空气源热泵主机进行通讯，当超过一定次数，无法获取热泵主机应答帧数据时。6.6人机界面目视检查或用满

32、足精度要求的专业工具测量。6.7安装用满足精度要求的量具测量。检验规则77.1型式检验7.1.1检验时机在下列情况时应进行型式检验：a)新产品试制定型；11T/ZSA 36-2020b)已定型的产品当设计、工艺或关键材料、器件更改与可能影响到产品性能时；c)停产一年以上再生产时。7.1.2检验项目型式检验项目见表5，型式检验项目可按任意次序在同一样机上或在同一型式的不同样机上进行。7.1.3合格判据所有检验项目符合本文件的规定，则型式检验合格。其中任何一项不符合要求，则型式检验不合格。型式检验不合格允许采取纠正措施，排除不符合要求的因素后进行复检，直到全部项目都符合要求为止。7.2出厂检验出厂检验项目见表5。出厂检验合格可发放产品合格证。出厂检验中，如有不符合本文件的项目，则该产品为不合格。不合格产品允许返修，经返修并再次检验合格后，可发放合格证。7.3抽样检验产品抽检项目、试验要求和试验方法见表5。抽样按GB/T 2828.1-2012进行，抽样检验的批量、抽样方案、检查水平及合格质量水平等可由生产厂质量