一種結霜均勻度測定方法及系統與流程
2023-12-12 12:22:57 1
本發明涉及空調設備技術領域，更具體地說，涉及一種結霜均勻度測定方法，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，還涉及一種結霜均勻度測定系統。
背景技術：
熱泵是一種將低位熱源的熱能轉移到高位熱源的裝置。作為熱泵技術的一種，空氣源熱泵以無處不在的空氣中的能量作為熱源，通過少量外部電能驅動壓縮機運轉，以實現能量轉移及能級提升，具有節能環保、便捷高效等諸多優勢，是當今國家「節能與環保」高新技術產業的代表。
由於以上所述優點，空氣源熱泵被廣泛應用於世界各地建築物的供熱和製冷。然而，冬季空氣源熱泵以供熱工況運行於低溫高溼的環境中時，其室外蒸發器表面會出現結霜的現象。霜層的形成以及加厚增加了空氣與盤管間的導熱熱阻，同時積聚的霜層嚴重阻擋了流經換熱器的空氣流量，從而惡化了空氣源熱泵的運行性能，甚至會損壞空氣源熱泵系統本身。
目前，逆循環除霜方法是空氣源熱泵廣泛應用的除霜方法。通過空氣源熱泵四通換向閥換向，啟動製冷劑逆循環除霜，室內換熱器由供熱狀態下的冷凝器轉換為蒸發器向室內獲取熱量，室外換熱器由供熱狀態下的蒸發器轉換為冷凝器向室外釋放熱量，釋放的熱量融霜為水。
然而，此過程引起能耗的同時，又惡化了室內環境的熱舒適度。為保持空氣源熱泵的良好性能，且使逆循環除霜產生的不利影響最小化，針對結霜時霜層分布的均勻性進行「有的放矢」的除霜控制就顯得非常重要。
此前，研究學者開發出多種直接測量結霜程度的方法，比如顯微鏡法、低能量雷射法、測微計法和紅外相機法，但由於設備大小不合適，或者是設備成本過高，這些方法在實際應用中都沒有得到廣泛應用。
綜上所述，如何有效地解決具有室外多環路換熱器的空氣源熱泵的結霜均勻度測定，以便進行針對性的除霜工作等的技術問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的第一個目的在於提供一種結霜均勻度測定方法，以有效地解決如何進行具有室外多環路換熱器的空氣源熱泵的結霜均勻度的測定，以便進行針對性的除霜工作等的技術問題，本發明的第二個目的是提供一種結霜均勻度測定系統。
為了達到上述第一個目的，本發明提供如下技術方案：
一種結霜均勻度測定方法，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，包括：
獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout；
通過邏輯運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps：
其中，vmin為對應環路盤管無霜狀態時的vout的最小值，vmax為對應環路盤管滿霜狀態時的vout的最大值；
通過邏輯運算得到各個換熱器環路上的結霜量f：
f＝f(uteps-u0)，
其中，u0為光電感應器初始輸出電壓信號，f(x)為結霜量f與光電感應器輸出電壓信號差值之間的對應函數；
比較各個換熱器環路的結霜量大小f，並選取其中的最大值及最小值，計算得到結霜均勻度fev：
其中，fmin為各個換熱器環路的結霜量中的最小值，fmax為各個換熱器環路的結霜量中的最大值。
優選的，上述結霜均勻度測定方法中，所述獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout，具體為，在各個換熱器環路的出口位置測量獲取所述接收器電壓。
優選的，上述結霜均勻度測定方法中，通過邏輯運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps，還包括：
在所述空氣源熱泵正常工作之前，測得接收器電壓記為vmin；
在所述空氣源熱泵正常工作至換熱器環路滿霜狀態下時，測得接收器電壓記為vmax。
優選的，上述結霜均勻度測定方法中，獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout，包括：
測得反饋電流值ic，並通過反饋電流值計算得到所述接收器電壓vout，
接收器電壓vout＝vcc-ic×r，
vcc為光電感應器接入恆壓電源電壓值，r為集極電阻值。
本發明提供的結霜均勻度測定方法，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，包括：
獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout；
通過邏輯運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps：
其中，vmin為對應環路盤管無霜狀態時的vout的最小值，vmax為對應環路盤管滿霜狀態時的vout的最大值；
通過邏輯運算得到各個換熱器環路上的結霜量f：
f＝f(uteps-u0)，
其中，u0為光電感應器初始輸出電壓信號，f(x)為結霜量f與光電感應器輸出電壓信號差值之間的對應函數；
比較各個換熱器環路的結霜量大小f，並選取其中的最大值及最小值，計算得到結霜均勻度fev：
其中，fmin為各個換熱器環路的結霜量中的最小值，fmax為各個換熱器環路的結霜量中的最大值。
採用本發明中技術方案中的這種結霜均勻度測定方法，僅需要進行少數幾個相關物理量的測定，並且最重要的測得數據為光電感應器的電壓值，測定方式簡單，且不需要體積很大的裝置即可進行相對精準的測量測量過程中不需要空氣源熱泵終止工作，通過光電原理，直接通過電壓值反映出測量位置的光學特徵，從而反映出換熱器中各個環路的準確結霜量，從而計算得到較為準確的系統結霜均勻度；該方法實現容易，需要的測量裝置較為簡單，成本低且佔位較小，並且實現測定的過程不需要停止熱泵設備的工作。有效地解決了如何進行具有室外多環路換熱器的空氣源熱泵的結霜均勻度的測定，以便進行針對性的除霜工作等的技術問題。
為了達到上述第二個目的，本發明還提供了一種結霜均勻度測定系統，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，包括：
光電感應器，纏繞在各個換熱器環路的盤管上，用於獲取不同換熱器環路在同一時刻的接收器電壓vout；
邏輯運算器，用於通過所述接收器電壓，運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps，還用於根據所述光電感應器輸出電壓信號，運算得到各個換熱器環路上的結霜量f，並據此計算獲得結霜均勻度fev。
該結霜均勻度測定系統能夠實現上述任一種結霜均勻度測定方法。由於上述的結霜均勻度測定方法具有上述技術效果，所以該結霜均勻度測定系統也應具有相應的技術效果。
優選的，上述結霜均勻度測定系統中，所述光電感應器設置於各個換熱器環路的出口位置。
優選的，上述結霜均勻度測定系統中，所述光電感應器包括紅外線發射器、恆壓電源，以及測定在紅外線作用下反饋電流的電流測量模塊。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的結霜均勻度測定方法的流程示意圖。
具體實施方式
本發明實施例公開了一種結霜均勻度測定方法，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，以解決如何進行具有室外多環路換熱器的空氣源熱泵的結霜均勻度的測定，以便進行針對性的除霜工作等的技術問題。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，圖1為本發明實施例提供的結霜均勻度測定方法的流程示意圖。
結霜均勻度測定方法，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，包括：
s01:獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout；
s02:通過邏輯運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps：
其中，vmin為對應環路盤管無霜狀態時的vout的最小值，vmax為對應環路盤管滿霜狀態時的vout的最大值；
s03:通過邏輯運算得到各個換熱器環路上的結霜量f：
f＝f(uteps-u0)，
其中，u0為光電感應器初始輸出電壓信號，f(x)為結霜量f與光電感應器輸出電壓信號差值之間的對應函數；
s04:比較各個換熱器環路的結霜量大小f，並選取其中的最大值及最小值，計算得到結霜均勻度fev：
其中，fmin為各個換熱器環路的結霜量中的最小值，fmax為各個換熱器環路的結霜量中的最大值。
採用本發明中技術方案中的這種結霜均勻度測定方法，僅需要進行少數幾個相關物理量的測定，並且最重要的測得數據為光電感應器的電壓值，測定方式簡單，且不需要體積很大的裝置即可進行相對精準的測量測量過程中不需要空氣源熱泵終止工作，通過光電原理，直接通過電壓值反映出測量位置的光學特徵，從而反映出換熱器中各個環路的準確結霜量，從而計算得到較為準確的系統結霜均勻度；該方法實現容易，需要的測量裝置較為簡單，成本低且佔位較小，並且實現測定的過程不需要停止熱泵設備的工作。有效地解決了如何進行具有室外多環路換熱器的空氣源熱泵的結霜均勻度的測定，以便進行針對性的除霜工作等的技術問題。
為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述結霜均勻度測定方法中，所述獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout，具體為，在各個換熱器環路的出口位置測量獲取所述接收器電壓。
本實施例提供的技術方案中，進一步限定了換熱器環路的盤管出口上的光電感應器的設置位置，將其設置於換熱器環路的出口位置，該位置的霜量能夠較為準確的表徵同一環路上的霜量。
為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述結霜均勻度測定方法中，通過邏輯運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps，還包括：
在所述空氣源熱泵正常工作之前，測得接收器電壓記為vmin；
在所述空氣源熱泵正常工作至換熱器環路滿霜狀態下時，測得接收器電壓記為vmax。
本實施例提供的技術方案中，進一步優化了相關計算參數的獲得方式，通過在空氣源熱泵的正常工作開始之前先行測定接收器電壓記為vmin和vmax；另外為了使用及測量的方便可以在設備出廠前進行充分的測試，以便直接將相關的參數預存於運算器內，大大簡化的計算操作。
為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述結霜均勻度測定方法中，獲取纏繞在各個換熱器環路的盤管出口上的光電感應器，在同一時刻的接收器電壓vout，包括：
測得反饋電流值ic，並通過反饋電流值計算得到所述接收器電壓vout，
接收器電壓vout＝vcc-ic×r，
vcc為光電感應器接入恆壓電源電壓值，r為集極電阻值。
本實施例提供的技術方案中，通過電流激發紅外線，紅外線穿過霜層，通過接收器接收紅外線信號受到激發產生反饋電流，再根據恆壓電源電壓及電阻即可計算出接收器電壓。
基於上述實施例中提供的結霜均勻度測定方法，本發明還提供了一種結霜均勻度測定系統，該結霜均勻度測定系統能夠實現上述實施例中任意一種結霜均勻度測定方法，所以該結霜均勻度測定系統的有益效果請參考上述實施例。
本實施例中的結霜均勻度測定系統，用於空氣源熱泵室外多環路換熱器，包括：
光電感應器，纏繞在各個換熱器環路的盤管上，用於獲取不同換熱器環路在同一時刻的接收器電壓vout；
邏輯運算器，用於通過所述接收器電壓，運算導出光電感應器輸出電壓信號uteps，還用於根據所述光電感應器輸出電壓信號，運算得到各個換熱器環路上的結霜量f，並據此計算獲得結霜均勻度fev。
為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述結霜均勻度測定系統中，所述光電感應器設置於各個換熱器環路的出口位置。
為進一步優化上述技術方案，在上述實施例的基礎上優選的，上述結霜均勻度測定系統中，所述光電感應器包括紅外線發射器、恆壓電源，以及測定在紅外線作用下反饋電流的電流測量模塊。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。