導(dǎo)語：多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在分析了多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組特點的基礎(chǔ)上，闡述了以變頻制冷壓縮機(jī)為核心的兩相流體網(wǎng)絡(luò)模擬法，以解決多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組難以分析掌握的問題；討論了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行問題，并提出最大容量限度的概念；提出必須進(jìn)行整體系統(tǒng)的評價標(biāo)定試驗的觀點，以及試驗方法的設(shè)想。能源和環(huán)境問題是當(dāng)今世界關(guān)注的焦點。為了節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境，采用變流量以適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷變化，在制冷空調(diào)領(lǐng)域受到廣泛重視，變水量、變風(fēng)量和變制冷劑流量等變流量系統(tǒng)得到應(yīng)用，在提高調(diào)控質(zhì)量和節(jié)約能源兩個方面效果突出。

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，住宅建設(shè)迅猛增長，為了滿足人們對室內(nèi)外空氣環(huán)境要求不斷提高的需要，近年來出現(xiàn)了所謂"住宅空調(diào)"，水--空氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)(管道機(jī))和多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組分別適合不同需要，呈三足鼎立局面。但是，必須注意的是，住宅空調(diào)的特點是冷暖兩用、調(diào)控優(yōu)良、可靠性高、節(jié)約能源，具備上述四方面的空調(diào)設(shè)備才堪稱"住宅空調(diào)"，才能在此領(lǐng)域立足壯大。而調(diào)控是水-空氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)(管道機(jī))當(dāng)前的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)從速解決。至于多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組雖然比較完美，但是仍存在標(biāo)準(zhǔn)與難以掌握兩大問題，本文將對此進(jìn)行論述。

變制冷劑流量(VRF)空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)機(jī)數(shù)量多少，可分為單元式和多元式兩種類型，而多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組就是多元式變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)，因此，名為機(jī)組實際是一套整體系統(tǒng)，必須用整體的系統(tǒng)的觀點進(jìn)行分析研究與試驗，才能正確地掌握與評價。

1兩相流體網(wǎng)絡(luò)模擬分析空調(diào)系統(tǒng)

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組由一臺或多臺室外機(jī)與多臺室內(nèi)機(jī)組成，依靠制冷劑流動進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換與輸送，所以，它是由制冷劑管路將制冷壓縮機(jī)、室內(nèi)外換熱器、節(jié)流裝置和其它輔助部件聯(lián)接而成的閉式管網(wǎng)系統(tǒng)，而室內(nèi)外換熱器又可視為具有擴(kuò)展表面的傳熱管，在管內(nèi)進(jìn)行著連續(xù)冷凝或蒸發(fā)過程；這樣，多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組--嚴(yán)格說即變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)，實質(zhì)上是由制冷壓縮機(jī)、電子膨脹閥、其它閥件(附件)以及一系列管路構(gòu)成的環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)中的管路有以下3種類型：

①外肋片直管：具有擴(kuò)展表面的傳熱管段，承擔(dān)系統(tǒng)與室內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行熱量交換作用；

②光管直管：當(dāng)其外覆保溫層時，則視為復(fù)合直管，由于布置不同，有上升立管、下降立管和水平管之分；

③光管彎管：具有一定彎曲角度的光管。

根據(jù)上述剖析與歸納，石文星博士[1]率先提出以變?nèi)萘恐评鋲嚎s機(jī)為核心的氣液兩相流體網(wǎng)絡(luò)模型，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系描述入手，通過增廣關(guān)聯(lián)矩陣，建立了變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)的通用的分布參數(shù)模型，采用變步長求解。并以此為手段分析了多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的運行特性，研究了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性，從而為多元式變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)難以進(jìn)行分析研究提供了解決方法。

以變?nèi)萘恐评鋲嚎s機(jī)為核心氣液兩相流體網(wǎng)絡(luò)模型，與具有恒壓點的單相不可壓縮流體網(wǎng)絡(luò)模型有明顯的不同特點：

①

具有相變過程。制冷劑沿管路流動存在壓力損失，且與外界環(huán)境發(fā)生熱交換，會產(chǎn)生相變(冷凝或蒸發(fā))；在穩(wěn)定工況下，流入與流出節(jié)點的質(zhì)量流量相等，而體積流量不等。

②

管段阻力特性系統(tǒng)S并非常數(shù)。微元管段阻力系數(shù)取決于制冷劑狀態(tài)和流速變化，各管段的阻力特性系數(shù)并非管段結(jié)構(gòu)的函數(shù)，即管段阻力特性系數(shù)不能作為常數(shù)處理。

③

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無恒壓點。網(wǎng)絡(luò)中各點的壓力取決于制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹閥的匹配和調(diào)節(jié)關(guān)系，取決于環(huán)境溫度和制冷劑流動狀態(tài)；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過制冷劑充注量或補(bǔ)充相應(yīng)的方程封閉求解。

④

制冷劑的動力特性和傳熱特性存在耦合關(guān)系。各管段制冷劑的溫度不僅取決于與外界環(huán)境的換熱狀況，還與該管段的壓力密切相關(guān)。

2運行穩(wěn)定性

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組以節(jié)約能源、智能化調(diào)節(jié)和精確的溫度控制著稱，但是，是否能真正具備上述三項優(yōu)越性呢？實際并不一定，而與其容量大小和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性相關(guān)。

21關(guān)于多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組容量

為了宣傳多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的優(yōu)越與萬能，常用以下幾點表達(dá)，即：多室外制冷壓縮機(jī)的單一系統(tǒng)，可聯(lián)接64臺、128臺甚至256臺室內(nèi)機(jī)，配管最長可達(dá)125m，室外機(jī)、室內(nèi)機(jī)之間的高差可為50m，室內(nèi)機(jī)之間的高差可達(dá)30m。且不論為了實現(xiàn)這種大系統(tǒng)的可靠運行，特別是針對由于環(huán)境溫度過低與管路過長帶來的液體回流、液態(tài)制冷劑再閃發(fā)和回油困難等問題，需要增加一些輔助回路與附件，致使系統(tǒng)復(fù)雜，更重要的是將造成過多能量消耗，以及系統(tǒng)難以穩(wěn)定運行。

為什么能耗增加？一方面由于機(jī)組容量增加，實現(xiàn)系統(tǒng)各部件的最優(yōu)化匹配有難度，致使能耗增加。例如，日本為了實現(xiàn)1997年12月京都會議決議，規(guī)定多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的制冷能效比(EER)為：制冷量小于等于4kW為4.12，小于等于7

kW為3.23，小于等于28

kW為3.07，可以說明問題。另一方面，由于管路過長，阻力損失大大增加，也將造成制冷壓縮機(jī)能耗大為增加，各廠家對此均有說明，故不多述?？傊?，多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組容量不宜太大，額定制冷量以不大于56

kW為好，而且，室外機(jī)就說可能分散布置。

22關(guān)于系統(tǒng)運行穩(wěn)定性

以制冷工況為例，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度是表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的參數(shù)。但是，對于室內(nèi)機(jī)來說卻不能作為調(diào)節(jié)參數(shù)，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需要控制蒸發(fā)器制冷劑出口的過熱度，以防止回液，因此，室內(nèi)機(jī)的被控參數(shù)是室溫和蒸發(fā)器制冷劑出口的過熱度，而調(diào)節(jié)參數(shù)只有室內(nèi)機(jī)的風(fēng)量和電子膨脹閥的開度。

對于室外機(jī)來說，其中變頻制冷壓縮機(jī)是VRF氣液兩相流體網(wǎng)絡(luò)的動力源，其吸氣壓力和排氣壓力的變化是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵；但是，盡管制冷壓縮機(jī)吸氣壓力和排氣壓力一定，室外環(huán)境溫度、壓縮機(jī)頻率和冷凝器風(fēng)量變化，都直接影響冷凝器制冷劑出口的再冷度，而此再冷度又是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的一個重要參數(shù)，因此，制冷壓縮機(jī)吸氣壓力、排氣壓力以及冷凝器風(fēng)量是調(diào)節(jié)參數(shù)，而這些參數(shù)之間又存在充分的耦合關(guān)系。

根據(jù)上述分析，石文星博士[1]提出VRF空調(diào)系統(tǒng)的自治協(xié)調(diào)控制法，即：

①在保證室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器制冷劑出口具有一定過熱度的條件下，應(yīng)用電子膨脹閥控制室溫穩(wěn)定；

②在保證室外機(jī)冷凝器制冷劑出口具有一定再冷度的條件下，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率和冷凝器風(fēng)量控制制冷壓縮機(jī)吸氣壓力和排氣壓力；

③在室外機(jī)處集中控制壓縮機(jī)吸氣過熱度。

盡管如此，在眾多室內(nèi)機(jī)的運行臺數(shù)和調(diào)節(jié)模式組合多變條件下，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，但是，壓縮機(jī)吸氣壓力、排氣壓力、吸氣過熱度與冷凝器再冷度會在一定范圍內(nèi)變化，如果系統(tǒng)容量過大，不但各室內(nèi)機(jī)電膨脹閥前的制冷劑供液壓力和蒸發(fā)器回氣壓力將有較大的變化，而且，吸氣過熱度與冷凝器再冷度可能超出期望范圍，致使系統(tǒng)不能穩(wěn)定地運行。

3試驗評價

以上反復(fù)強(qiáng)調(diào)多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組是多元變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)，對于某給定多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組來說，在滿載運行條件下，系統(tǒng)內(nèi)在參數(shù)(蒸發(fā)溫度、冷凝溫度等)以及系統(tǒng)制冷(制熱)特性，取決于外在參數(shù)，即室內(nèi)外空氣溫濕度。因此，作為標(biāo)準(zhǔn)的評價試驗采用分別進(jìn)行室內(nèi)機(jī)評價試驗和室外機(jī)評價試驗是不正確的，必須在相同要求條件下進(jìn)行整體系統(tǒng)的試驗，才能相對準(zhǔn)確地評價與比較多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組。

31必須整體試驗

首先，分析室內(nèi)機(jī)與電子膨脹閥聯(lián)合調(diào)節(jié)特性

由于對于給定室內(nèi)機(jī)來說，換熱器幾何參數(shù)是定值，因此，影響蒸發(fā)器效果的因素主要有：室內(nèi)環(huán)境溫濕度、風(fēng)量、電子膨脹閥開度以及蒸發(fā)溫度和冷凝溫度。但是，進(jìn)行機(jī)組標(biāo)定試驗時，室內(nèi)環(huán)境溫濕度、風(fēng)量和電子膨脹閥開度可均勻定值，這樣，影響蒸發(fā)器效果的因素就只有蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及膨脹閥前制冷劑再冷度，而這些參數(shù)均為系統(tǒng)的內(nèi)在參數(shù)，取決于多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組組成與匹配，難以人為給定，所以，單獨進(jìn)行室內(nèi)機(jī)評價試驗，實際是不可行的。

其次，分析室外機(jī)組聯(lián)合調(diào)節(jié)特性。

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的室外機(jī)由變頻制冷壓縮機(jī)(組)和換熱器及其風(fēng)扇組成，其中換熱器幾何參數(shù)是定值，因此，影響室外機(jī)的制冷劑流量和制冷能力的因素主要有：室外環(huán)境溫濕度、風(fēng)量、制冷壓縮機(jī)頻率以及蒸發(fā)溫度和冷凝溫度。這樣，與室內(nèi)機(jī)相同，進(jìn)行機(jī)組標(biāo)定試驗時，室外環(huán)境溫濕度、風(fēng)量和制冷壓縮機(jī)頻率可均為定值，而影響定外機(jī)性能的因素就只有取決于多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組組成與匹配、且難以人為給定的系統(tǒng)內(nèi)在參數(shù)--蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及吸氣過熱度和冷凝器出口制冷劑再冷度。所以，單獨進(jìn)行室外機(jī)組的評價試驗，實際也是不可行的。

總之，企圖簡化試驗手段，采取分別進(jìn)行室內(nèi)機(jī)評價試驗和室外機(jī)評價試驗，以達(dá)到評價多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的方法是不可行的。

32多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組標(biāo)定試驗的設(shè)想

由于評價試驗多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組必須整體進(jìn)行，因此，提出如下設(shè)想。

①以標(biāo)準(zhǔn)額定制冷量計，當(dāng)前被評價的多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組最在制冷能力取28kW為宜。

②標(biāo)定試驗在室外側(cè)和室內(nèi)側(cè)分別為上下設(shè)置的房間熱平衡量熱計裝置內(nèi)進(jìn)行。

③

以最大制冷能力為28kW的機(jī)組為例，試驗機(jī)組系統(tǒng)的條件應(yīng)為：室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的高差不小于5m；配管最遠(yuǎn)長度不小于30m。

④按GB/T7725《房間空氣調(diào)節(jié)器》規(guī)定的試驗工況室內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行。

⑤試驗內(nèi)容見表。

參考文獻(xiàn)

1石文星，變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)特性及其控制策略研究：[博士學(xué)位論文]，北京：清華大學(xué)，2000