VRF空调

一、VRF空调的产生一、VRF空调的产生日本是个能源资源缺乏的国家，20世纪70年代初期爆发的第一次石油危机给当时经济高度发展的日本敲响了能源危机的警钟。VRF空调系统随之在1982年诞生于日本大金工业株式会社（VRV），后来东芝、富士通、三菱电机、日立、三菱重工、松下、三洋等株式会社相继进入VRF空调行业，经过30多年不断的改进与技术创新，现在已经发展形成了单冷系统、热泵系统、热回收系统、水冷系统、冰蓄冷系统等不同功能的产品，成为一种具有完善的独立控制、集中控制和远程控制能力，利用变频技术能适用于多种场合并提供舒适的工作环境的空调系统。VRF空调系统上个世纪90年代初期引入我国，一般将其归类于“小型中央空调系统”。因其方便、灵活、节能、舒适、不需集中机房布置等特点，在我国得到广泛的应用，成为目前国内空调市场上一个重要的空调系统形式。空调能耗的现状现代建筑中空调系统的耗能在整个建筑能耗中所占的比例较大,如图所示，现代一般办公楼空调的能源消耗比例（采用传统中央空调形式），占整体能耗的47.2%，其中热源所占比例为20%，而27.2%是用于热搬送，如水泵、风机等的耗能。空调能源主要有电力、气、石油三种，其通常应用在以下空调系统（或设备）中。1）电力----商用机、冷水机、离心式冷冻机等空调热源机送风机、泵等空调热搬送设备2）煤气----溴化锂等热水空调热源机3）石油----锅炉等制热、供热水的热源机这三种能源基本为不可再生的化石燃料，而且化石燃料的资源是有限的，故在空调系统中，如何提高这些能源的利用率、降低能耗是衡量其节能性的重要指标。减少空调能耗的方式为提高空调系统节能性，解决空调耗能太大的问题，需要从空调耗能的源头着手进行分析。从下图可见，空调用能源主要用于热源机和热搬送，因此要解决空调的能耗问题，就需要从减少热源能耗及减少热搬送能耗两大方面着手。空调用能源热源机用冷热源热搬送用送风机水泵热热源减少空调能耗的方式1、减少热源机用耗能1）采用节能的直接膨胀式系统直接膨胀式系统因比间接膨胀式系统减少了一次热交换而达到了节能的目的。空调系统按照热源输出形式可分为两种：直接膨胀系统冷媒在室内机的蒸发器内直接膨胀后冷却空气的直接膨胀方式。能量传送渠道：冷媒空气间接膨胀系统冷媒冷却过的水被送往各个房间与室内空气进行热交换的间接膨胀方式。能量传送渠道：冷媒冷冻水室内空气2）充分利用变频技术的节能性变频技术的应用使得压缩机可以根据室内机的实际需求进行能力输出，以满足空调部分负荷运转等状态下的能力需求。相对于不根据实际能力变化而改变压缩机输出的定频空调，变频空调更加节能，再此基础上舒适度也大大提高。早在1986年就将变频技术应用到了VRF系统中。现代的VRF系统中，一旦接受到负荷变化的信号后，马上就把给信号发送到压缩机，压缩机根据各台室内机的实际需要，通过变频技术相应的控制能力输出，以达到了节能的目的。2、减少热搬送用耗能1）采用热搬送动力为零的直接膨胀式系统直接膨胀式系统不像间接膨胀式系统需要空气、水等热搬送动力。如采用直接膨胀式技术的VRF系统而言，其系统组成仅为室内机、室外机以及冷媒配管（如下图所示）。VRF系统于水冷和风冷系统相比无需其他热搬送元件（如下图所示），当然也就不存在这部分的能耗。即VRF系统是热搬送耗能为零的，顺应现在节能需求的产品。2）采用高效率的热搬送媒介为了达到同一的制冷/制热量时，由于采用不同物理特性的热搬送媒介，其所需要的能耗是不一样的。例如：下表中同样搬送116.3KW的热量，冷媒这种热搬送媒介与水和空气相比，耗能更底。搬送116.3KW热量时(相当于40HP)水空气冷媒热量的传输能力比热=4.1868kJ/kg.℃每1kg温差为5℃21kJ/kg比热=1.006kj/kg.℃每1kg温差为10℃10kJ/kg0℃的蒸发热205kJ/kg所需的热搬送动力4.7kW(泵、室内风扇）7.4kW（风管风扇）2.5kW（室内风扇）热搬送媒介的比较项目热搬送媒介用户需求的多样化1、建筑物的形态趋于多样化现代建筑物在形态、用途上具有多样化的趋势，如：1）建筑物的用途多样化2）使用时间不统一（夜间/休息日个别区域需要空调）3）办公大楼中的房间隔断划分越来越细4）设备由各业主自主管理，而无须专人管理5）建筑材料、造型多样……由于建筑物的用途不一，使用时间也会有所不同。如：在同一幢大楼中，有办公、银行、餐饮、便利店、机房等等不同使用功能的房间，其对于空调系统的运行时间也会不同。针对不同用途的建筑空间、不同的对象，舒适度的要求也会有所不同。人体的舒适度与室内空气的温度、湿度、气流速度以及人体活动量、衣着情况、年龄等各个因素息息相关。如：不同公司对于着装的要求不同，其温度设定也就会不一样。正因为用户的个性化需求，业主往往希望自己能够进行空调的调节和管理，这就要求空调系统简单以及使用便利。2、空调系统选择的变化为满足各建筑物的不同需求，选择空调系统的角度也应相应变更。传统中央空调的发展历史较长，设计时选用传统中央空调的意识已经根深蒂固。但是为顺应以上建筑形态及需求的多样化，用固有的机器形式来套用到建筑物的设计方法已经不能满足所有用户的高要求，而应该转变为有针对性的根据用户的需求来选择合适的空调系统。即从整幢建筑物设计同一集中空调系统转变为按照各区域的不同需求设计个别空调。原来的个别分散空调因为其灵活性及经济性，被广泛应用于中小型建筑物中；但是由于受其温度控制精度等室内环境等级方面和冷媒配管长度等设备方面的影响，使其很难运用于大型建筑物中。现随着电子控制技术的突破性提高，VRF系统已经具备了高精度的冷媒控制、容量控制等先进技术。现在的VRF系统无论是在实际使用中根据房间的负荷状态、使用状态进行有效控制的简便性，还是在设计施工、维护管理的方便性以及质量的稳定性方面都受到了很高的评价。正因为这些优点，VRF系统被更广泛地运用到各种用途的建筑物中。总之，VRF系统既充分发挥了个别空调系统的优势，也将中央式空调的优点编织于其中，在个别控制性、节能性、设计施工简易性等方面充分满足了用户的需求，并加入了直流变速、集中控制、远程监控等先进技术，为各种建筑物提供舒适的空调环境。二、VRF空调的发展自1982年开发出第一台VRV以来，通过对系统技术的各种改良，从最初的定频产品发展为交流变频产品，再发展为目前的直流变频产品：1982年全球第一台VRV诞生1986年全球第一台变频VRV诞生1995年涡旋式压缩机开始运用在VRV和变频家用多联机中1996年VRVPLUS系统开始在中国大陆销售1997年R407C冷媒VRV开始在中国大陆销售2003年直流变频VRVⅡ(R22/R410A)开始在中国大陆销售2005年SuperVRV开始在中国大陆销售2006年直流变频VRVⅢ开始在中国大陆销售2008年二级压缩VRV开始在中国大陆销售2009年EEHS采暖系统开始在中国大陆销售2010年水源VRV和多功能VRV开始在中国大陆销售按变流量压缩机类型分：(1)变速式(2)数码涡旋式按室外机冷却方式分：(1)风冷式(2)水冷式（地源热泵式）VRF系统的形式涡旋式转子式变速式VRF系统变速式VRF空调系统功能形式变速式VRF空调系统功能形式变速式VRF系统品牌主要有：热回收式VRF系统热回收VRF系统组成制冷剂流路分配器制冷剂流路分配器吸气管排气管液管集支管分歧管室外机室内机热回收VRF系统组成放热运转(全制冷运转)热回收运转(主要制冷、部分制热)热回收运转(制冷=制热)热回收运转(主要制热、部分制冷)吸热运转(全制热运转)二次压缩VRF系统（大金、三菱电机）VRF空调系统功能形式焓：焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下，Q=ΔH，即反应的热量变化。因为只有在此条件下，焓才表现出它的特性。例如恒压下对物质加热，则物质吸热后温度升高，ΔH0，所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应，ΔH0，所以生成物的焓小于反应物的焓。二级压缩VRF空调系统功能形式传统单级压缩方式二级压缩方式二级压缩VRF空调系统功能形式三菱电机喷气(涌流)回路涌流回路VRF空调系统功能形式涌流回路VRF空调系统功能形式涌流回路VRF空调系统功能形式数码涡旋式VRF系统数码涡旋式系统品牌主要有：为何叫数码涡旋压缩机?负载(1)卸载(0)（上升1个毫米）压缩机在1(负载)和0(卸载)的状态之间转换，因此称为数码涡旋。数码涡旋压缩机如何实现负载和卸载?PWM(脉冲宽度调节)阀阀打开阀关闭数码涡旋压缩机数码涡旋压缩机怎么变容量?数码涡旋压缩机通过在一个时间周期中负载和卸载时间的比例来实现。负载10秒，占20秒周期的50%，则输出50%；举例：设定的时间周期为20秒负载15秒，占20秒周期的75%，则输出75%；负载20秒，占20秒周期的100%，则输出100%；……数码涡旋压缩机喷气增焓VRF空调系统功能形式三星喷气增焓三星喷气增焓喷气增焓VRF空调系统功能形式三星喷气增焓喷气增焓VRF空调系统功能形式水冷式VRF系统水冷式VRF系统品牌主要有：水冷式VRF产品风冷式VRF产品室内机组室外机组辅助设备土壤地埋管制冷剂水水冷式VRF系统基本原理水冷式VRF室外机风冷式VRF室外机无室外风扇室外风扇以大金10HP室外机产品为例水冷式VRF系统室外机外形序号主要部件风冷式VRF室外机水冷式VRF室外机1压缩机○○2电子膨胀阀○○3风扇与电机○-4冷凝器○-5电控装置○○6板式换热器-○水冷式VRF产品室外机主要构成产品特点一：可利用不同形式的冷热源土壤地下水淡水城市污水工业废热海水冷热源形式产品特点二：高效节能序号性能指标风冷式VRF水冷式VRF增长率评价1制冷能效比3.774.43↑18%OK2制热能效比4.095.21↑27%OK以大金10HP室外机产品为例产品特点三：室外机体积小16801000以大金10HP室外机产品为例(外形尺寸单位：mm)水冷式VRF室外机风冷式VRF室外机产品特点四：室外机噪声低序号室外机噪声源风冷式VRF水冷式VRF1气流噪声○-2室外电机噪声○-3压缩机噪声○○4电器部件噪声○○整机噪声高低产品特点五：产品用途广泛⑤地板采暖⑥室外机⑦地埋管①生活热水②散热器③储水罐④加热器①②③④⑤⑥⑦产品特点六：低温制热能力强序号性能指标风冷式VRF水冷式VRF1冷热源介质空气水2冷热源介质热容量小大3冷热源介质传热系数小大4冷热源介质温度波动大波动小5结霜存在不存在6化霜需要不需要7换热效率低高8低温制热能力弱强产品对比一：风冷式与水冷式VRF产品比较(大金)序号比较项目风冷式VRF水冷式VRF增长率评价1产品型号RHXYQ10PAY1RWEYQ10PY12制冷额定能力(kW)2826.7↓4.7%3额定功率(kW)7.426.03↓19%OK4能效比3.774.43↑18%OK5制热制热能力(kW)31.531.5--6制热功率(kW)7.706.05↓22%OK7能效比4.095.21↑27%OK8室外机噪声(dB(A))5851↓12%OK9室外机宽度(mm)930780↓16%OK10室外机高度(mm)16801000↓41%OK11室外机深度(mm)765550↓28%OK12室外机占地面积(m2)0.710.43↓39%OK13室外机体积(m3)1.200.43↓64%OK14室外机重量(kg)249150↓40%OK