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多元變頻VRV空調系統原理

10-04 19:37:17  瀏覽次數:236次  欄目:暖通空調
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  摘要:本文給出了變頻VRV空調系統的定義,論述了各種單冷、熱泵及熱回收型多元VRV空調系統的工作原理和性能特點,并指出了在多元VRV空調系統中尚需解決的問題。

  關鍵詞:VRV空調系統,變頻控制,工作原理

  1. VRV空調系統的定義及控制原理

  VRV空調系統是在電力空調系統中,通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內換熱器的制冷劑流量,適時地滿足室內冷熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。VRV空調系統需采用變頻壓縮機、多極壓縮機、卸載壓縮機或多臺壓縮機組合來實現壓縮機容量控制;在制冷系統中需設置電子膨脹閥或其它輔助回路,以調節進入室內機的制冷劑流量;通過控制室內外換熱器的風扇轉速積,調節換熱器的能力。在變頻調速和電子膨脹閥技術逐漸成熟之后,VRV空調系統普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。

  空調系統在環境溫度、室內負荷不斷變化的條件下工作,而且系統各部件之間、系統環境與環境之間相互影響,因此VRV空調系統的狀態不斷變化,需通過其控制系統適時地調節空調系統的容量,消除其影響,是一種柔性調節系統。其工作原理是:由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數,根據系統運行優化準則和人體舒適性準則,通過變頻等手段調節壓縮機輸氣量,并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件,保證室內環境的舒適性,并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態。

  2. VRV空調系統的特點

  變頻VRV空調系統的相對于定速系統具有明顯的節能、舒適效果:

  (1) VRV空調系統依據室內負荷,在不同轉速下連續運行,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域,故系統的季節能效比SEER相對于傳統空調系統大大提高;采用壓縮機低頻啟動,降低了啟動電流,電氣設備將大大節能,同時避免了對其它用電設備和電網的沖擊。

  (2) VRV空調系統具有能調節容量的特性,在系統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,縮短室內不舒適的時間;系統調節容量使室溫波動很小,改善了室內的舒適性;極少出現傳統空調系統在啟停壓縮機時所產生的振動噪聲,且室內機風扇電機普遍采用直流無刷電機驅動,速度切換平滑,降低了室內機的噪聲。由于VRV空調系統比冷水機組的蒸發溫度高3℃左右,其COP值約提高10%;結構緊湊,體積小,管徑細,不需要設置水系統和水質管理設備,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;室內機的多元化,可實現各個房間或區域的的獨立控制;而且熱回收VRV空調系統,能在冬季和過渡季節,向需要同時供冷和供熱的建筑物提供冷、熱源,將制冷系統的冷凝負荷和蒸發負荷同時利用,大大提高能源利用效率。因此,多元VRV空調系統將是今后中小型樓宇空調系統的發展主流之一

  4. 多元VRV空調系統研究開發中尚需解決的問題

  多元VRV空調系統發展至今,無論是在制冷系統,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。

  (1) 舒適性:有待于新的傳感器的開發和現代控制理論的應用,以推進智能空調系統的發展。

  (2) 穩定性和節能性控制問題:研究制冷系統的各調節部件對系統特性的影響規律,實現系統的穩定調節和節能控制。

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

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

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

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