漫谈多联机

漫谈多联机清华大学彦启森2005年10月漫谈多联机前言多联机真完美吗？多联机尚需提高结束语前言多联机的定义多联机的分类多联机的特点多联机的现状前言—非常熟悉的多联机系统前言—多联机的定义VariedRefrigerantVolume，简称VRV变制冷剂流量空调系统学术名称：VRF（VariableRefrigerantFlowrate）GB/T18837-2002多联式空调（热泵）机组：Multi-connectedair-condition(heatpump)unit多联机通过控制压缩机制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，以适时室内冷、热负荷要求冷剂式空调系统或直接蒸发式制冷系统前言—多联机的分类单冷型：仅向室内房间供冷热泵型：夏季向室内房间供冷、冬季供热热回收型：一部分房间供冷，同时一部分房间供热2管制系统：室外机到室内机之间的连接管为2根：气体管、高压液体管3管制系统：室外机到室内机之间的连接管为3根：低压气体管、高压气体管、高压液体管蓄热型：利用夜间电力将冷量/热量贮存在冰/水中，改善白天运行性能，实现节能与移峰填谷制冷：降低冷凝温度，增大过冷度制热：提高蒸发温度2管式热回收型多联式空调机组EV1EV2EV3V1V3V2V4室内机组室外机冷热转换器3管式热回收型多联式空调机组室内机组室外机EV0EV1EV2EV3前言—多联机的特点容量自由组合8～48HP系统简单设计灵活室外机位置任意、作用半径大精确控制室内温度节能室内机独立控制、室外机变频安装简便可靠性高前言—多联机的现状良好的中小型中央空调系统方案几乎誉为可以一统天下但是：多联机的发展历程才20年，一定存在诸多不明的问题，需要提出加以讨论多联机运行特性的主要研究方法是实验研究，其仿真研究才刚刚起步提出以下问题，希望引起大家的关注，并在实践中逐步回答并加以解决多联机真完美吗？••发展至今多联机真那么完美吗？节能精确控制室温高可靠性••是系统本身的问题？还是尚待解决的问题？完美吗？—性能系数样本(配管等效7.5m）00.51.01.52.02.53.03.5020406080100120140制冷量(kW)EER(W/W)3.653.123.064.95.2722.533.544.555.5～2.5kW～3.2kW～4.0kW～7.1kW～28.0kWCOP2.963.232.762.462.592004R/Y2007R/YTargetCOPby“TopRunnerMethod”RoomAirConditionerPackagedAirConditioner完美吗？—性能系数多联机1996year2001year:COP=4.61完美吗？—性能系数室外机室内机0室内机3室内机2室内机1室内机4CHCHCHCHCHCHCHCHCHEV1EV2EV5EV4EV3压缩机r换热器气液分离器高压气管低压气管液管Tliq,0Tgas,0Tliq,1Tgas,1Tliq,2Tgas,2Tliq,3Tgas,3Tliq,4Tgas,4PgasPLiqPgasPLiqPgasPLiqPLiqPgasPLiqPgasPliqPHigh,gasPLow,gasTsu,1Tsu,2Tex•5个室内机•制冷剂：R407•3管热回收型系统•作用半径约40m实验机组地点：列日大学完美吗？—性能系数0.000.501.001.502.002.503.00152025303540室外温度℃COP30%部分负荷50%部分负荷=50%50%部分负荷60%试验:室外温度负荷COP基本不变完美吗？—作用范围关注压力分布确定作用半径实际配管长度100~150m等效配管长度115~175m总体高度差50m室内机间高差15m30？第一分支至最远40m完美吗？—作用范围完美吗？—能耗问题配管长度影响—流动阻力R22吸气管阻力铜管ODt=0.04℃/mmmp=731pa/m185.84kW(7.0m/s)2210.31(14~21/11.7~16.1)2820.34(28~36/12.7~16.3)3537.31(45~54/12.7~15.2)4261.848.1QQLtt完美吗？—能耗问题配管长度影响—系统能力制冷量蒸发温度t0tet‘压缩机室内机（总和,tn）吸气管阻力QeQ0完美吗？—能耗问题配管长度影响—系统能力等效长度30m50m80m100m120m150m制冷t℃2.23.65.87.38.8110.930.890.830.780.740.68制热0.990.990.970.970.960.95吸气管阻力压缩机吸气压力降低，制冷能力下降，每℃约3％的容量修正率：完美吗？—能耗问题配管长度影响—系统能耗lgph流动阻力吸气压力下降、过热增加系统EER相应下降，每℃约3%EER1.9～2.4完美吗？—能耗问题051015202530蒸发温度℃20151050制冷量kWABC12’2”3”3’MEOpp23p12室外机室内机3室内机配管阻力的影响室外机：吸气压力降低制冷量减小室内机：蒸发温度提高制冷量减小完美吗？—能耗问题-50-40-30-20-100102030405070%75%80%85%90%95%100%201030405060708090100Qe/Qe*L(m)Zm5室内机在上完美吗？—能耗问题-50-40-30-20-100102030405070%75%80%85%90%95%100%10Z(m)L(m)2030405060708090100EER/EER*5室内机在上完美吗？—性能对比比类型系统能效比水－风单元机3.0~3.4水－水大型2.8~3.2风－风小型2.8~3.2中型2.3~2.6多联机1.9~2.4风－水中小型2.2~2.5完美吗？—室温控制恒定室内机电子膨胀阀过热度1.基本不能调节供冷量2.导致ON/OFF控制3.未实现精确控制室温4.也不能保证低过热度完美吗？—室温控制VRFtestbenchEvolutionofthereferencetemperatures.15.020.025.030.01.41.61.82.0Testtime(Hour)Temperature(°C)t_ret_mean_0t_ret_mean_1t_ret_mean_2t_ret_mean_3t_ret_mean_4t_ret_mean_outdoorTest:Starthour:Stophour:17-12-200115:35:0517-12-200117:11:16TEST_12_011217室温波动严重实验：同上完美吗？—室温控制VRFtestbenchEvolutionoftherelativepressures.0.02.04.06.08.010.012.014.016.018.020.022.024.026.028.030.01.41.61.82.0Testtime(Hour)Relativepressure(Bar)p_H_gazp_L_gazp_gaz_iup_liqp_liq_iuTest:Starthour:Stophour:17-12-200115:35:0517-12-200117:11:16TEST_12_011217吸气饱和温度约0oC吸气饱和温度约40oC多联机尚需提高提高设计水平提高机组系统水平多联机—缺点、问题多联机的缺点长管路：导致能力衰减制冷剂充灌量大：微小泄漏导致系统不能正常运行充灌回油：系统运行可靠性目前存在的问题能耗问题：能效比普遍偏低调控问题：室内控温精度并非想象那样好可靠性问题：系统的可靠性尚有待于提高容量设计问题：能否超负荷运行？多联机—设计要点系统布局要思考需要考虑室内机和室外机的相对位置关系多联机—设计要点制冷模式—室外机在下部上升高压液体管需克服重力损失，防止液体闪发制热模式—室外机在上部高差越大，要求压缩机排气压力越高••高压液体远距离传输可能出现沿程闪发和液体回流••膨胀阀的容量要考虑室内机在任何位置都有良好调节特性多联机—设计要点制冷剂远距离传输的必要条件液体过冷过冷方法回热循环液体旁通节流冰蓄冷应用室外机室内机室外机室内机组再冷器多联机—设计要点作用半径适当控制吸气管阻力损失作用半径对比—供热2.42.452.52.552.62.652.72.752.82.85020406080100多联机系统冷热水系统COPm作用半径对比—制冷00.511.522.53020406080100多联机系统冷热水系统EERm多联机—设计要点各房间空气参数应相差不大否则：适应低参数增加能耗多联机—设计要点各房间负荷基本均匀调节能效好，除湿不保避免台数启/停控制能效较差，除湿好多联机—提高机组水平R410A均油与回油措施系统的控制问题控制策略：兼容性、可扩展性、经济性室内机的调控精度：系统的稳定性：调节过程有无振荡现象关于数码涡旋压缩机多联机—R410AR410A的配管φ15.887.1~14.0kW7.93~15.86m/sφ19.0525.518.84φ22.2228.0/25.514.64/13.40φ25.4033.5~40.0/28.013.03~15.59/10.93φ28.5845.0~68.0/33.5~40.013.70~20.56/10.10~12.08φ31.8073.5~96.0/45.0~68.017.64~23.09/10.9~16.35φ38.10101~136.0/73.5~136.017.28~23.18/12.5~多联机—R410AR410A制冷剂吸气管路流速与R22系统基本相当吸气管路流动阻力也基本相当但是：吸气管制冷剂温度～7℃时，每变化1℃R22的压力变化为约18720PaR410A约29590Pa二者之比约为0.65因此：吸气管等效长度100m修正系数约0.85大大提高系统能效多联机—回油问题No.1No.2去冷凝器来自气液分离器均压管均油管图2No.1No.2去冷凝器来自气液分离器均压管均油管油分离器No.1No.2去冷凝器来自气液分离器电磁阀均油管油分离器EENo.1No.2去冷凝器来自气液分离器No.1No.2去冷凝器来自气液分离器No1No2来自蒸发器去冷凝器富油：关闭；缺油：开启多台并联压缩机的自动均油方案多联机—回油问题变频多联机运行过程中的回油措施（例）压缩机出口加装高效油分离器回油运转：启动后xh及此后每运转yh进行zmin的回油运转（高频运转）室外机：风机停，电子膨胀阀全开室内机：制冷工况：运转的室内机，电子膨胀阀全开停运的室内机，风机停，电子膨胀阀开70％制热工况：全部室内机的电子膨胀阀全开多联机—室温控制问题室内机风速由用户设定，不能作为调节手段（自动模式除外）目前控制策略普遍存在的问题基本不能调节制冷量实际表现为ON/OFF控制控温精度不高最小过热度不能保证，导致回液，增大吸气管的沿程阻力，使室内外机组的制冷能力均下降多联机—室温控制问题室温控制的稳定性控制策略确定：规则控制控制算法设计：了解换热器、膨胀阀特性电子膨胀阀的选择•与室内机设计容量、室内机的安装位置有关•制冷时–安装在最低位时，前后压降最大，膨胀阀容量增大，在调节过程中是否可能出现振荡现象？–安装在最高位时，前后压降最小，膨胀阀容量最小，全开时容量可能不够•制热时：需急开型膨胀阀，或采取其它措施多联机—数码涡旋Scroll6杂质确保涡旋盘接触允许涡旋盘向一侧分离使杂质和流体通过而不损坏涡旋盘径向柔性多联机—数码涡旋维持涡旋盘端面恒定、均匀的压力浮动密封是关键优化端面负荷维持压力平衡•消除泄漏浮动密封上涡旋盘(静盘)下涡旋盘(动盘)轴向柔性多联机—数码涡旋卸载控制—吸气旁通的极限情形数码涡旋PWM电磁阀•On:加载•Off:卸载动、静涡旋盘间分离1亳米多联机—数码涡旋数码涡旋的卸载控制最佳周期时间：与容量调节比例呈反比趋势，容量调节比例越低，最佳周期时间越长1091112131415161718最佳周