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(diǎn)，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(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量，適時(shí)地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)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(jī)、多極壓縮機(jī)、卸載壓縮機(jī)或多臺(tái)壓縮機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)容量控制；在制冷系統(tǒng)中需設(shè)置電子膨脹閥或其它輔助回路，以調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的制冷劑流量；通過控制室內(nèi)外換熱器的風(fēng)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(jī)和電子膨脹閥。

　　空調(diào)系統(tǒng)在環(huán)境溫度、室內(nèi)負(fù)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(shí)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(yùn)行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則，通過變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量，并控制空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)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(diǎn)

　　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(fù)荷，在不同轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)行，減少了因壓縮機(jī)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(jī)長時(shí)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(jī)低頻啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流，電氣設(shè)備將大大節(jié)能，同時(shí)避免了對其它用電設(shè)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(jī)時(shí)室溫與設(shè)定溫度相差很大，利用壓縮機(jī)高頻運(yùn)行的方式，使室溫快速地到達(dá)設(shè)定值，縮短室內(nèi)不舒適的時(shí)間；系統(tǒng)調(diào)節(jié)容量使室溫波動(dòng)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(jī)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，且室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇電機(jī)普遍采用直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，速度切換平滑，降低了室內(nèi)機(jī)的噪聲。由于VRV空調(diào)系統(tǒng)比冷水機(jī)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(xì)，不需要設(shè)置水系統(tǒng)和水質(zhì)管理設(shè)備，故不需要專門的設(shè)備間和管道層，可較大程度地降低建筑物造價(jià)，提高建筑面積的利用率；室內(nèi)機(jī)的多元化，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)房間或區(qū)域的的獨(dú)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(shí)供冷和供熱的建筑物提供冷、熱源，將制冷系統(tǒng)的冷凝負(fù)荷和蒸發(fā)負(fù)荷同時(shí)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(jìn)步，但仍存在以下幾方面的問題，尚需進(jìn)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(yīng)用，以推進(jìn)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(shí)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(qiáng)的控制器。

　　（4） 系統(tǒng)綜合性能評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)系統(tǒng)的綜合性能，尚無合理和實(shí)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(jì)劃實(shí)施后，系統(tǒng)價(jià)格會(huì)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(yīng)該重視的問題，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對HCFC22的替代工質(zhì)在VRV空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。