一种结霜均匀度测定方法及系统与流程

本发明涉及空调设备技术领域，更具体地说，涉及一种结霜均匀度测定方法，用于空气源热泵室外多环路换热器，还涉及一种结霜均匀度测定系统。

背景技术：

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置。作为热泵技术的一种，空气源热泵以无处不在的空气中的能量作为热源，通过少量外部电能驱动压缩机运转，以实现能量转移及能级提升，具有节能环保、便捷高效等诸多优势，是当今国家“节能与环保”高新技术产业的代表。

由于以上所述优点，空气源热泵被广泛应用于世界各地建筑物的供热和制冷。然而，冬季空气源热泵以供热工况运行于低温高湿的环境中时，其室外蒸发器表面会出现结霜的现象。霜层的形成以及加厚增加了空气与盘管间的导热热阻，同时积聚的霜层严重阻挡了流经换热器的空气流量，从而恶化了空气源热泵的运行性能，甚至会损坏空气源热泵系统本身。

目前，逆循环除霜方法是空气源热泵广泛应用的除霜方法。通过空气源热泵四通换向阀换向，启动制冷剂逆循环除霜，室内换热器由供热状态下的冷凝器转换为蒸发器向室内获取热量，室外换热器由供热状态下的蒸发器转换为冷凝器向室外释放热量，释放的热量融霜为水。

然而，此过程引起能耗的同时，又恶化了室内环境的热舒适度。为保持空气源热泵的良好性能，且使逆循环除霜产生的不利影响最小化，针对结霜时霜层分布的均匀性进行“有的放矢”的除霜控制就显得非常重要。

此前，研究学者开发出多种直接测量结霜程度的方法，比如显微镜法、低能量激光法、测微计法和红外相机法，但由于设备大小不合适，或者是设备成本过高，这些方法在实际应用中都没有得到广泛应用。

综上所述，如何有效地解决具有室外多环路换热器的空气源热泵的结霜均匀度测定，以实现空气源热泵控制策略的优化，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种结霜均匀度测定方法，以有效地解决如何进行具有室外多环路换热器的空气源热泵的结霜均匀度的测定，以实现空气源热泵控制策略的优化，本发明的第二个目的是提供一种结霜均匀度测定系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种结霜均匀度测定方法，用于空气源热泵室外多环路换热器，包括：

获取分别设置于各个换热器环路的进出口位置的温度计，在同一时刻的温度示数，并计算该时刻下各个换热器环路的进出口位置的温度差δt；

根据各个换热器管路温度差δt的通过逻辑运算计算出对应的各个换热器环路的结霜质量m，

m＝f(δt)，

f(δt)为结霜质量m与换热器管路温度差之间的对应函数；

比较各个换热器环路的结霜质量m大小，并选取其中的最大值及最小值，计算得到结霜均匀度fev：

其中，mmin为各个换热器环路的结霜质量中的最小值，mmax为各个换热器环路的结霜质量中的最大值。

优选的，上述结霜均匀度测定方法中，还包括预先归纳对应函数：

测定待测空气源热泵室外的多环路换热器在不同工作时刻，各个不同换热器管路上结霜的质量，以及对应的换热器管路进出口位置的温度差，并通过测得数据总结归纳结霜质量与换热器管路温度差之间的对应函数。

优选的，上述结霜均匀度测定方法中，所述预先归纳对应函数还包括：

当待测空气源热泵室外的多环路换热器工作至一定时刻，并出现结霜情况时，测得此时各个换热器环路的进出口位置的温度差，并关闭多环路换热器的结霜工作，等待结霜全部融化，并记录各个换热器环路下方的托水盘中水的质量以及各个换热器环路的翅片上所沾水的质量，并将每个换热器环路对应的托盘水质量及翅片水质量加和，得到各个不同换热器管路结霜融化得到水的总质量，即为对应换热器管路上结霜的质量。

优选的，上述结霜均匀度测定方法中，所述记录各个换热器环路的翅片上所沾水的质量的方式为：

通过预先称重的吸水棉吸取翅片上所沾水，并在称重之后将称重质量减除吸水棉自重。

优选的，上述结霜均匀度测定方法中，所述并关闭多环路换热器的结霜工作，等待结霜全部融化，包括：

关闭多环路换热器的结霜工作预设时间后，通过四通换向阀换向，令所述多环路换热器进入逆循环除霜模式，当测定各个换热器环路出口温度均到达室温后，终止逆循环除霜。

采用本发明提供的结霜均匀度测定方法，用于空气源热泵室外多环路换热器，包括：

获取分别设置于各个换热器环路的进出口位置的温度计，在同一时刻的温度示数，并计算该时刻下各个换热器环路的进出口位置的温度差δt；

根据各个换热器管路温度差δt的通过逻辑运算计算出对应的各个换热器环路的结霜质量m，

m＝f(δt)，

f(δt)为结霜质量m与换热器管路温度差之间的对应函数；

比较各个换热器环路的结霜质量m大小，并选取其中的最大值及最小值，计算得到结霜均匀度fev：

其中，mmin为各个换热器环路的结霜质量中的最小值，mmax为各个换热器环路的结霜质量中的最大值。

采用本发明中技术方案中的这种结霜均匀度测定方法，仅需要进行少数几个相关物理量的测定，最重要的测得数据为换热环路进出口温度，测定方式简单，且不需要体积很大的装置即可进行相对精准的测量，测量过程中不需要空气源热泵终止工作，通过空气源热泵结霜原理的推导可知，在忽略各个换热环路所处的室外温环境微小差异的情况下，各个环路结霜量大小可以被各个环路产生的换热量大小所表征，而各个环路换热量大小直接体现即为环路进出口位置的冷媒温差，因此可以通过换热器环路进出口位置的温差较为准确的反映出该环路可能结霜量的大小，从而通过比较计算得到较为准确的系统结霜均匀度；该方法实现容易，需要的测量装置较为简单，成本低且占位较小，并且实现测定的过程不需要停止热泵设备的工作，因此可实时的进行系统结霜均匀度的测定，便于系统根据测得的均匀度进行实时的工作状态调节，优化了空气源热泵的资源整体调配。有效地解决了如何进行具有室外多环路换热器的空气源热泵的结霜均匀度的测定，以实现空气源热泵控制策略的优化等的技术问题。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种结霜均匀度测定系统，用于空气源热泵室外多环路换热器，包括：

温度计，所述温度计分别设置于待测空气源热泵室外多环路换热器各环路的进出口管壁位置，用于测定对应位置的温度，以获得各换热器环路的进出口位置的温度差δt；

逻辑运算器，用于通过各换热器环路的进出口位置的温度差δt，结合预先输入的结霜质量m与换热器管路温度差之间的对应函数，计算获得各个换热器环路的结霜质量m；并用于比较各个换热器环路的结霜质量m大小，并选取其中的最大值及最小值，计算得到结霜均匀度fev。

该结霜均匀度测定系统能够实现上述任一种结霜均匀度测定方法。由于上述的结霜均匀度测定方法具有上述技术效果，所以该结霜均匀度测定系统也应具有相应的技术效果。

优选的，上述结霜均匀度测定系统中，还包括：质量测定装置，用于测定不同换热器环路的托水盘质量，以及翅片凝结水的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的结霜均匀度测定方法流程示意图；

图2为采用本发明实施例提供的归纳计算方式得到的温度、霜层及fev对应表。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种结霜均匀度测定方法，用于空气源热泵室外多环路换热器，以解决如何进行具有室外多环路换热器的空气源热泵的结霜均匀度的测定，以便进行针对性的除霜工作等的技术问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的结霜均匀度测定方法流程示意图。

本发明实施例提供的结霜均匀度测定方法，用于空气源热泵室外多环路换热器，包括：

s01:获取分别设置于各个换热器环路的进出口位置的温度计，在同一时刻的温度示数，并计算该时刻下各个换热器环路的进出口位置的温度差δt；

s02:根据各个换热器管路温度差δt的通过逻辑运算计算出对应的各个换热器环路的结霜质量m，

m＝f(δt)，

f(δt)为结霜质量m与换热器管路温度差之间的对应函数；

s03:比较各个换热器环路的结霜质量m大小，并选取其中的最大值及最小值，计算得到结霜均匀度fev：

其中，mmin为各个换热器环路的结霜质量中的最小值，mmax为各个换热器环路的结霜质量中的最大值。

采用本发明的实施例中技术方案中的这种结霜均匀度测定方法，仅需要进行少数几个相关物理量的测定，最重要的测得数据为换热环路进出口温度，测定方式简单，且不需要体积很大的装置即可进行相对精准的测量，测量过程中不需要空气源热泵终止工作，通过空气源热泵结霜原理的推导可知。

其原理主要为：通过发明人的研究发现，在忽略各个换热环路所处的室外温环境微小差异的情况下，各个环路结霜量大小可以被各个环路产生的换热量大小所表征；而各个环路换热量大小直接体现即为环路进出口位置的冷媒温差，因此可以通过换热器环路进出口位置的温差较为准确的反映出该环路可能结霜量的大小，从而通过比较计算得到较为准确的系统结霜均匀度。

此外需要说明的是，该方法所测得的各个换热器环路的进出口位置的温度为贴合换热管壁所测得的，此温度基本与内部冷媒的温度一致，因此可通过该温度代替直接测量冷媒温度，实施更加方便易行。本实施例中所采用的温度计种类包含多种，优选采用热电偶作为温度计测温，其具有体积小，响应快测量准确的优点。

该方法实现容易，需要的测量装置较为简单，成本低且占位较小，并且实现测定的过程不需要停止热泵设备的工作，因此可实时的进行系统结霜均匀度的测定，便于系统根据测得的均匀度进行实时的工作状态调节，优化了空气源热泵的资源整体调配。因此，有效地解决了如何进行具有室外多环路换热器的空气源热泵的结霜均匀度的测定，以实现空气源热泵控制策略的优化的技术问题。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述结霜均匀度测定方法中，还包括预先归纳对应函数：

测定待测空气源热泵室外的多环路换热器在不同工作时刻，各个不同换热器管路上结霜的质量，以及对应的换热器管路进出口位置的温度差，并通过测得数据总结归纳结霜质量与换热器管路温度差之间的对应函数。

其中需要说明的是，为了上述实施例提供的技术方案的易于实施，预先通过实验归纳获得结霜质量与换热器管路温度差之间的对应函数。通过实验实现的方式是：在未进行空气源热泵的正式装机之前，预先进行实现，获得结霜的工况下，各个换热器环路在某时刻下的进出口温度差以及对应的结霜质量，在根据换热器结霜的原理中，可以确定结霜量与换热器进出口冷媒温差存在正相关关系的前提下，通过多组的结霜质量与温度差数据的对应关系归纳总结出结霜质量与换热器管路温度差之间的对应函数，具体可参考附图2，图2为通过本实施例提供的归纳计算方式得到的温度、霜层及fev对应表。并将该相关函数与参数数据输入空气源热泵系统的控制器中，以实现：在正常工作状态下，直接通过实时测定换热器环路的进出口温差，计算出结霜质量以及进一步计算出结霜均匀度，并据此控制系统进行适当的除霜工作。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述结霜均匀度测定方法中，所述预先归纳对应函数还包括：

当待测空气源热泵室外的多环路换热器工作至一定时刻，并出现结霜情况时，测得此时各个换热器环路的进出口位置的温度差，并关闭多环路换热器的结霜工作，等待结霜全部融化，并记录各个换热器环路下方的托水盘中水的质量以及各个换热器环路的翅片上所沾水的质量，并将每个换热器环路对应的托盘水质量及翅片水质量加和，得到各个不同换热器管路结霜融化得到水的总质量，即为对应换热器管路上结霜的质量。

本实施例提供的技术方案中，在上述实施例的基础上进一步细化了测得各个换热器环路结霜质量的技术方案，简化了结霜质量的测得方式，通过结霜融化成水的质量测量，令结霜质量的测量更加的具体可行；其中结霜融化成水后，一部分水直接落入下方的托水盘内，另一部分水粘在环路的翅片上，通过分别测量并加和得到总水量；此外该实施例中所涉及的多环路换热器工作至一定时刻，并出现结霜情况时，为了令结霜充分，最好在60分钟以上的运行时间后进行测量；等待结霜融化可以通过关闭设备自然融化或令设备采取相反的工作模式即可实现化霜。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述结霜均匀度测定方法中，所述记录各个换热器环路的翅片上所沾水的质量的方式为：

通过预先称重的吸水棉吸取翅片上所沾水，并在称重之后将称重质量减除吸水棉自重。

本实施例提供的技术方案中，为了令翅片上所沾的化霜水质量测量更加容易实行，本实施例通过吸水棉吸取翅片上水分的方式进行测重，并通过预先测量吸水棉自重，并测量吸水后的总重后减去本身自重即可得到较为精确的化霜水重量。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述结霜均匀度测定方法中，所述并关闭多环路换热器的结霜工作，等待结霜全部融化，包括：

关闭多环路换热器的结霜工作预设时间后，通过四通换向阀换向，令所述多环路换热器进入逆循环除霜模式，当测定各个换热器环路出口温度均到达室温后，终止逆循环除霜。

由于空气源热泵设备本身具有外机换热器除霜功能，为了令化霜更快，整个实验过程耗时更短，且更容易排除其他环境条件的影响，因此直接通过多环路换热器进入逆循环除霜模式进行化霜。

基于上述实施例中提供的结霜均匀度测定方法，本发明还提供了一种结霜均匀度测定系统，该结霜均匀度测定系统能够实现上述实施例中任意一种结霜均匀度测定方法，所以该结霜均匀度测定系统的有益效果请参考上述实施例。

本实施例中的结霜均匀度测定系统，用于空气源热泵室外多环路换热器，包括：

温度计，所述温度计分别设置于待测空气源热泵室外多环路换热器各环路的进出口管壁位置，用于测定对应位置的温度，以获得各换热器环路的进出口位置的温度差δt；

逻辑运算器，用于通过各换热器环路的进出口位置的温度差δt，结合预先输入的结霜质量m与换热器管路温度差之间的对应函数，计算获得各个换热器环路的结霜质量m；并用于比较各个换热器环路的结霜质量m大小，并选取其中的最大值及最小值，计算得到结霜均匀度fev。

其中逻辑运算器优选连接有存储设备，存储基础相关参数如结霜质量m与换热器管路温度差之间的对应函数。

为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述结霜均匀度测定系统中，还包括：质量测定装置，用于测定不同换热器环路的托水盘质量，以及翅片凝结水的质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。