多元變頻VRV空調(diào)系統(tǒng)原理

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　摘要：本文給出了變頻VRV空調(diào)系統(tǒng)的定義，論述了各種單冷、熱泵及熱回收型多元VRV空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和性能特點，并指出了在多元VRV空調(diào)系統(tǒng)中尚需解決的問題。

　　關(guān)鍵詞：VRV空調(diào)系統(tǒng)，變頻控制，工作原理

　　1. VRV空調(diào)系統(tǒng)的定義及控制原理

　　VRV空調(diào)系統(tǒng)是在電力空調(diào)系統(tǒng)中，通過控制壓縮機的制冷劑循環(huán)量和進入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量，適時地滿足室內(nèi)冷熱負荷要求的高效率冷劑空調(diào)系統(tǒng)。VRV空調(diào)系統(tǒng)需采用變頻壓縮機、多極壓縮機、卸載壓縮機或多臺壓縮機組合來實現(xiàn)壓縮機容量控制；在制冷系統(tǒng)中需設置電子膨脹閥或其它輔助回路，以調(diào)節(jié)進入室內(nèi)機的制冷劑流量；通過控制室內(nèi)外換熱器的風扇轉(zhuǎn)速積，調(diào)節(jié)換熱器的能力。在變頻調(diào)速和電子膨脹閥技術(shù)逐漸成熟之后，VRV空調(diào)系統(tǒng)普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。

　　空調(diào)系統(tǒng)在環(huán)境溫度、室內(nèi)負荷不斷變化的條件下工作，而且系統(tǒng)各部件之間、系統(tǒng)環(huán)境與環(huán)境之間相互影響，因此VRV空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)不斷變化，需通過其控制系統(tǒng)適時地調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的容量，消除其影響，是一種柔性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其工作原理是：由控制系統(tǒng)采集室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運行優(yōu)化準則和人體舒適性準則，通過變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機輸氣量，并控制空調(diào)系統(tǒng)的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，并使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳工作狀態(tài)。

　　2. VRV空調(diào)系統(tǒng)的特點

　　變頻VRV空調(diào)系統(tǒng)的相對于定速系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能、舒適效果：

　　（1） VRV空調(diào)系統(tǒng)依據(jù)室內(nèi)負荷，在不同轉(zhuǎn)速下連續(xù)運行，減少了因壓縮機頻繁啟停造成的能量損失；在制冷/制熱工況下，能效比COP隨頻率的降低而升高，由于壓縮機長時間工作在低頻區(qū)域，故系統(tǒng)的季節(jié)能效比SEER相對于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)大大提高；采用壓縮機低頻啟動，降低了啟動電流，電氣設備將大大節(jié)能，同時避免了對其它用電設備和電網(wǎng)的沖擊。

　?。?） VRV空調(diào)系統(tǒng)具有能調(diào)節(jié)容量的特性，在系統(tǒng)初開機時室溫與設定溫度相差很大，利用壓縮機高頻運行的方式，使室溫快速地到達設定值，縮短室內(nèi)不舒適的時間；系統(tǒng)調(diào)節(jié)容量使室溫波動很小，改善了室內(nèi)的舒適性；極少出現(xiàn)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)在啟停壓縮機時所產(chǎn)生的振動噪聲，且室內(nèi)機風扇電機普遍采用直流無刷電機驅(qū)動，速度切換平滑，降低了室內(nèi)機的噪聲。由于VRV空調(diào)系統(tǒng)比冷水機組的蒸發(fā)溫度高3℃左右，其COP值約提高10%；結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，管徑細，不需要設置水系統(tǒng)和水質(zhì)管理設備，故不需要專門的設備間和管道層，可較大程度地降低建筑物造價，提高建筑面積的利用率；室內(nèi)機的多元化，可實現(xiàn)各個房間或區(qū)域的的獨立控制；而且熱回收VRV空調(diào)系統(tǒng)，能在冬季和過渡季節(jié)，向需要同時供冷和供熱的建筑物提供冷、熱源，將制冷系統(tǒng)的冷凝負荷和蒸發(fā)負荷同時利用，大大提高能源利用效率。因此，多元VRV空調(diào)系統(tǒng)將是今后中小型樓宇空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展主流之一

　　4. 多元VRV空調(diào)系統(tǒng)研究開發(fā)中尚需解決的問題

　　多元VRV空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展至今，無論是在制冷系統(tǒng)，還是在控制方法上都取得了很大的進步，但仍存在以下幾方面的問題，尚需進一步深入研究。

　?。?） 舒適性：有待于新的傳感器的開發(fā)和現(xiàn)代控制理論的應用，以推進智能空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展。

　?。?） 穩(wěn)定性和節(jié)能性控制問題：研究制冷系統(tǒng)的各調(diào)節(jié)部件對系統(tǒng)特性的影響規(guī)律，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和節(jié)能控制。

　?。?） 控制器的可移植性問題：深入研究制冷系統(tǒng)的特性規(guī)律，研制出適合于大小系統(tǒng)兼容，熱泵型和熱回收型系統(tǒng)通用，移植性較強的控制器。

　?。?） 系統(tǒng)綜合性能評價問題：VRV空調(diào)系統(tǒng)特別是熱回收型系統(tǒng)，由于各換熱器的功能和溫度條件不盡相同，如何評價系統(tǒng)的綜合性能，尚無合理和實有的方法。

　?。?） 制冷劑替代問題：由于VRV空調(diào)系統(tǒng)的管道接頭較多，增加了制冷劑泄漏的可能性，且系統(tǒng)的內(nèi)容積過大，增大了制冷劑充灌量，在HCFC控制計劃實施后，系統(tǒng)價格會大大上升。所以，減少制冷劑充灌量和減少泄漏是系統(tǒng)開發(fā)過程中應該重視的問題，同時應加強對HCFC22的替代工質(zhì)在VRV空調(diào)系統(tǒng)中的應用研究。