[發明專利]一種空氣源熱泵除霜控制點實驗室測定系統及方法

有效

• 申請號: 202011297723.4
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112413948B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王偉;孫育英;趙繼晗;羅慶;林瑤;王世權
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F25B47/02
• 分類號: F25B47/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種空氣源熱泵除霜控制點實驗室測定系統及方法，屬于空氣源熱泵除霜技術領域。前提是需要依據空氣源熱泵機組的基本信息對機組最佳除霜控制點的時刻所在區間進行預估，基本信息包括機組容量大小、內部系統形式特點、結除霜名義工況性能等。之后以機組實際應用地域的典型氣象參數分別確定3個或以上的典型結霜，此處可依據取溫濕度均值的方法進行確定。使機組除霜控制系統能夠依據可靠的除霜控制參數有效準確控制除霜操作，解決現有空氣源熱泵除霜控制方法實際應用時出現的“誤除霜”問題，保證機組高效運行。

技術領域

本發明屬于空氣源熱泵除霜技術領域，具體的說，涉及一種基于最佳除霜控制點理論的空氣源熱泵除霜控制點實驗室測定系統及方法。

背景技術

空氣源熱泵機組冬季制熱運行時，在一定的濕度條件下若室外換熱器盤管溫度過低會出現結霜現象。隨著換熱器表面霜層的生長累積，空氣流過翅片管的阻力加大，流量減少，傳熱熱阻增加，造成機組的制熱性能衰減，嚴重時會導致機組停機，影響用戶體驗。因此周期性的除霜操作必不可少。

現有除霜控制方法按照除霜判斷依據的不同，大致可分為三類：一是基于“間接測量”思想判斷結霜程度的方法，如溫度-時間除霜控制法、溫度-濕度-時間除霜控制法、空氣壓差除霜控制法、風機電流除霜控制法等；二是基于“直接測量”思想監測霜層厚度的方法，如光-電耦合技術測量霜層厚度、顯微成像技術觀測霜層厚度、千分尺技術測量霜層厚度等；三是基于“人工智能”思想智能判斷結霜程度的方法，如模糊智能除霜控制技術、綜合結霜指數(FI)判斷的除霜控制技術、模糊自修正除霜控制技術等。

在工程應用中，空氣源熱泵的高效除霜控制不僅需要可靠準確的結霜監測方法，還應注重對科學合理的除霜控制點進行選取。以上各類除霜控制方法均通過不同技術手段實現了對換熱器霜層生長的監測，但采用的除霜控制點多為依靠經驗確定，導致除霜控制的準確性偏低。針對于此，有學者提出了“最佳除霜控制點”理論，并基于大量實際測試建立預測模型為除霜控制點的確定提供了方法。然而在機組除霜控制系統的實際開發中，受到研發成本與研發周期的限制，進行多工況測試并建立預測模型的可行性是比較小的。由此可見，將最佳除霜控制點理論加以簡化，提出一種簡便實用的除霜控制點實驗室測定方法是高效除霜控制方法開發的迫切需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于最佳除霜控制點理論的空氣源熱泵除霜控制點實驗室測定系統及方法，使機組除霜控制系統能夠依據可靠的除霜控制參數有效準確控制除霜操作，解決現有空氣源熱泵除霜控制方法實際應用時出現的“誤除霜”問題，保證機組高效運行。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于最佳除霜控制點理論的空氣源熱泵除霜控制點實驗室測定系統，包括人工環境實驗室、空氣源熱泵機組、實時數據監控記錄平臺以及相關的各個測試傳感器。上述人工環境室需為空氣源熱泵機組提供穩定的溫濕度運行工況，保證機組室外換熱器所處工況基本恒定在可接受范圍；上述實時數據監控記錄平臺與各個測試傳感器相連，對傳輸得到的數據進行實時讀取與記錄；上述測試傳感器安裝于空氣源熱泵機組各個位置進行參數檢測，主要包括：機組冷凝器進/出水溫度T_in/T_out(若為空氣源熱泵熱風機，則為冷凝器進/出風口空氣溫度)、冷凝器循環水流量Q(若為空氣源熱泵熱風機，則為冷凝器循環空氣流量即風量)以及機組耗電功率P。

本發明提供的一種基于最佳除霜控制點理論的空氣源熱泵除霜控制點實驗室測定方法，前提是需要依據空氣源熱泵機組的基本信息對機組最佳除霜控制點的時刻所在區間進行預估，基本信息包括機組容量大小、內部系統形式特點、結除霜名義工況性能等。之后以機組實際應用地域的典型氣象參數分別確定3個或以上的典型結霜，此處可依據取溫濕度均值的方法進行確定。

對機組最佳除霜控制點所在時刻的區間進行預估，應得出結霜開始影響制熱性能的時刻以及結霜嚴重影響制熱甚至發生硬件故障的時刻，分別定義為Time1和Time2。以對選取3個典型室外環境工況Case1、Case2、Case3進行最佳除霜控制點的實驗室測試為例進行說明，其中工況Case1、Case2、Case3具體信息如下：