Refrigerant Charge Identification with Limited Data via Physics-Guided Semi-Supervised Regression

Zhang Hongyu; Xiong Jun; Gao Xu; Zhang Hua; Han Hua; Chen Kaidong; Huang Kangkang; Zheng Yue

doi:10.12465/issn.0253-4339.20250917002

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Refrigerant Charge Identification with Limited Data via Physics-Guided Semi-Supervised Regression

更新时间：2026-02-03

- Refrigerant Charge Identification with Limited Data via Physics-Guided Semi-Supervised Regression
- Journal of Refrigeration Pages: 1-8(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海理工大学大学能源与动力工程学院上海 200093
  2. TCL空调器（中山）有限公司中山 528400
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51506125)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250917002
  CLC： TK783;TP391.7
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20250917002
- Received：17 September 2025，
  
  Revised：2025-10-31，
  
  Accepted：21 November 2025，
  
  Online First：03 February 2026，
- 稿件说明：
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张宏宇,熊军,高旭等.基于物理信息引导半监督回归的小样本制冷剂量辨识[J].制冷学报,

Zhang Hongyu,Xiong Jun,Gao Xu,et al.Refrigerant Charge Identification with Limited Data via Physics-Guided Semi-Supervised Regression[J].Journal of Refrigeration,
张宏宇,熊军,高旭等.基于物理信息引导半监督回归的小样本制冷剂量辨识[J].制冷学报, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250917002. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250917002.

Zhang Hongyu,Xiong Jun,Gao Xu,et al.Refrigerant Charge Identification with Limited Data via Physics-Guided Semi-Supervised Regression[J].Journal of Refrigeration, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20250917002. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20250917002.

摘要

制冷剂泄漏是制冷空调系统能效损失的主要故障。本文创新性地提出融合物理信息引导的半监督回归模型（PG-SSR），将能量守恒方程计算的制冷剂循环量嵌入神经网络，作为模型的引导信息；并引入最大均值差异（MMD）与MC Dropout制冷剂量伪标签联合生成机制生成高置信度标签，利用大量未标记数据信息对训练样本进行扩容与增强，在小样本情景下实现制冷剂高精度定量预测。采用1台分体式空调制冷剂泄漏实验数据进行验证，结果表明，在同等小样本条件下，PG-SSR较基线模型的RMSE减少22.91 g，降幅达64.48%，MAPE减少3.86%，降幅达68.93%，性能显著优于基线模型，揭示了制冷剂循环量物理信息引导与联合校准的伪标签生成在制冷剂量辨识中的协同增益效果。

Abstract

Refrigerant leakage is the dominant fault responsible for the degradation of energy efficiency in vapor compression systems. To address this issue， a physics-guided semisupervised regression （PG-SSR） model is proposed， in which the refrigerant circulation rate derived from the energy conservation equation embedded into the neural network as guiding information. In addition， a joint pseudo-label generation mechanism is introduced by combining the maximum mean discrepancy （MMD） with MC Dropout to produce high-confidence refrigerant charge labels. This strategy leverages large amounts of unlabeled data to augment and enhance limited training samples， thereby enabling an accurate quantitative prediction of refrigerant charges under small-sample scenarios. Validation usinf experimental data from a split-type air conditioner demonstrated that under identical limited-sample conditions， PG-SSR reduced the root mean square error （RMSE） by 22.91 g （64.48%） and mean absolute percentage error （MAPE） by 3.86% （68.93%） compared with baseline models. These results highlight the synergistic benefits of physical guidance and jointly calibrated pseudo-labelling in improving refrigerant charge identification performance.

关键词

Keywords

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