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VRV空調系統的特點和設計試驗方法

10-04 19:37:30  瀏覽次數:387次  欄目:暖通空調
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  簡介: 本文針對VRV空調系統,分析各系統部件的工作特點,并在此基礎上對其室內機、室外機的設計參數、設計要點和試驗方法進行研究探討,為VRV空調系統的設計研究人員、相關的試驗方法以及產品標準的制訂提供參考。

  關鍵字:VRV 家用中央空調 設備特點

  1、引言

  VRV空調系統是家用中央空調的主要機型之一,具有系統簡單、結構緊湊、節能、舒適等優點,各房間獨立調節、運行,能滿足不同房間不同空調負荷的要求。自20世紀80年代誕生以來,在日本和國內市場上獲得了廣泛的重視和應用,眾多公司都開發了類似的空調系統。VRV空調系統也由單室外機、單室內機的結構逐步向多室內機甚至多室外機系統發展。室外機壓縮機容量可變,有單臺變容量 (如雙速、變轉速及其他變容技術)壓縮機和兩臺或兩臺以上定容量壓縮機與變容量壓縮機的組合等多種型式。在使用功能上有單冷型、熱泵型、熱回收型以及蓄能型、新風機組等。顯然,VRV空調系統在功能上室外機、室內機乃至控制系統是相互獨立、可以按需組合,而在目前的相關標準規范中又將其作為單元式機組對待,只對整機進行性能考核。因此,迫切希望針對其系統特點進行研究分析,統一設計和試驗標準,制訂相應的標準規范,促進VRV空調系統的生產應用。

  2、VRV空調系統的設備的特點

  VRV空調系統的工作原理與普通蒸汽壓縮式制冷系統相同,由壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器組成。與普通蒸汽壓縮式制冷裝置不同的是,熱泵型(包括熱回收型)VRV空調系統室內、室外側換熱器都具有冷凝器和蒸發器的雙重功能。

  在單元式空調(熱泵)系統裝置中,各組成部件以滿足整機功能(如一定的制冷或制熱能力)而配置,在同樣的工況下不同配置的系統可以有不同的運行參數。對于一定工作能力的空調(熱泵)裝置,冷凝器、蒸發器乃至壓縮機的工作能力是相互影響、相互制衡的,設計時并無統一的工況要求,因此它們也不能作為獨立的部件應用于其他系統。

  2.1 室外機

  VRV空調系統室外機一般由可變容量的壓縮機(組)、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器、風扇和節流機構組成。可分為以下三種形式:單冷型、熱泵型

  和熱回收型。

  (1)單冷型室外機

  單冷型室外機由可變容量的壓縮機(組)、冷凝器和風扇組成,是一種變容量的風冷壓縮冷凝機組功能。其工作參數確定、設計方法和試驗方法均可參照風冷壓縮冷凝機組。

  風冷壓縮冷凝機組的工況參數包括壓縮機吸氣溫度(過熱度)、蒸發溫度(吸氣壓力)、室外環境空氣溫(濕)度和冷凝器出液溫度(過冷度)。同時應標示其制冷劑冷凝溫度(冷凝壓力),以便于節流機構的設計。可以參照風冷壓縮冷凝機組相關標準,根據不同的氣候環境確定其具體的設計試驗工況,也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

  (2)熱泵型室外機

  熱泵型室外機由可變容量的壓縮機(組)、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器、風扇和節流機構組成。制冷運行時作為風冷壓縮冷凝機組使用,熱泵運行時其風冷冷凝器作為冷卻空氣的蒸發器使用。設計試驗時需要兼顧風冷壓縮冷凝機組和熱泵室外機組的工作要求。

  制冷運行時設計試驗工況要求同單冷型室外機。

  熱泵運行時室外機的工況參數包括壓縮機排氣溫度、冷凝溫度(排氣壓力)、室外環境空氣溫濕度和蒸發器節流前進液溫度(過冷度)。同時應標示其制冷劑蒸發溫度(蒸發壓力),以便于系統配置設計,也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

  (3)熱回收型室外機

  熱回收型室外機由可變容量的壓縮機(組)、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器、風扇和節流機構組成。其運行特點是通過對壓縮機的輸氣量和室外換熱器的熱(冷)負荷進行調節,控制壓縮機的吸排氣壓力(蒸發溫度和冷凝溫度),同時滿足不同的室內機分別制冷或供熱的運行工況要求。

  熱回收型室外機的工況參數主要包括蒸發溫度(吸氣壓力)、冷凝溫度(排氣壓力)和室外環境空氣溫濕度。室外換熱器作為冷凝器時,同時考核其壓縮機吸氣溫度(過熱度)。室外換熱器作為蒸發器時,同時考核其節流前進液溫度(過冷度)。可以根據不同的氣候環境確定其設計試驗工況,也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

  2.2 室內機

  VR空調系統室內機一般由風扇、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器和節流機構組成。可分為以下三種形式:單冷型、熱泵型和熱回收型。

  (1)單冷型室內機

  單冷型室內機由風機、蒸發器和節流機構組成。

  單冷型室內機的工況參數包括節流前進液溫度(過冷度)、蒸發溫度(蒸發壓力)、冷凝溫度(冷凝壓力)和室內環境空氣溫濕度。需根據不同的氣候環境確定其設計試驗工況,也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

  (2)熱泵型室內機

  熱泵型室內機由風機、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器和節流機構組成。制冷運行時,具有一定過冷度的高壓液態制冷劑經節流后進入蒸發器制冷,使得室內空氣降溫降濕。制熱運行時,高溫高壓的氣態進入冷凝器冷凝放熱,使得室內空氣加熱升溫,制冷劑液化。

  制冷運行時設計試驗工況要求同單冷型室內機。

  熱泵運行時室內機的工況參數包括冷凝器進氣溫度、壓力(冷凝溫度)、冷凝器出液溫度(過冷度)和室內環境空氣溫度。需根據不同的氣候環境確定其設計試驗工況,也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

  (3)熱回收室內機

  熱回收型室內機由風機、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器和節流機構組成。制冷、制熱時工作過程與熱泵型室內機相同。

  熱回收型室內機的工況要求除滿足熱泵型室內機的要求外,熱回收工作模式下的工況參數主要包括室內環境空氣溫濕度以及與熱回收型室外機工況相對應的制冷劑蒸發溫度和冷凝溫度。需根據不同的氣候環境確定其設計試驗工況,也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

  2.3 控制系統

  VRV空調控制系統可分為三類。

  (1)集中控制

  集中控制目前廣泛用于小型VRV空調系統,如一拖一、一拖二和一拖三系統。控制成本,可以不同層次的控制要求,適合固定配置的機組。

  (2)獨立式控制

  室外機、室內機根據功能不同自帶相對獨立的控制系統。通過相對簡單的通訊實現機組的模式控制,適用于非固定配置的機組。應用特點是通用性好,便于產品的標準化和系列化。

  (3)集散式控制

  集散式控制是在獨立式控制的基礎上進行功能升級。一是在模式控制的基礎上實現系統運行參數的控制,提高系統的運行效率,二是將空調系統作為建筑環境的子系統,融人樓宇自動控制系統。

  3、設計及試驗方法

  VRV空調系統是一個功能、容量可按需配置的組合系統,室外機、室內機作為獨立的部件可以應用于不同的系統。在產品設計和性能測試中必須根據其功能明確相應的設計和試驗工況,實現其作為獨立的產品功能需求。

  具體工況參數的確定取決于氣候條件、系統和能效指標要求。

  在全球化的大背景下,空調應用的氣候條件差異很大。影響空調器設計的除了當地溫度、濕度以外還包括大氣的潔凈度、鹽分等物理化學指標。

  由于制冷空調業在地球環保中的特殊地位,空調系統以制冷劑替代為焦點的技術更新當然直接影響系統的設計運行參數。

  能效指標要求來自于經濟和環保,是制冷空調第4卷技術發展的永恒目標。在一定的技術條件下,能效指標也直接取決于系統的設計運行參數。

  因此,VRV空調系統室外機、室內機等作為獨立的部件的設計運行參數是隨應用場所甚至應用要求不同而不同的。一方面它們要能在一定工況范圍內正常工作,同時又要通過特性圖表反映其工作性能,甚至有明確的名義工況進行其工作能力的標示和試驗,以便于系統的有效配置。

  VRV空調系統的性能試驗必須在整機性能試驗的基礎上細化、深化,針對零部件如壓縮機、換熱器、節流機構、控制系統以及它們的各種組合進行性能試驗和性能評價。這些數據的獲得和處理既是產品研發的基礎,也是產品的核心技術所在。

  4、結論

  (1)VRV空調系統具有典型的中央空調系統的特征,室外機、室內機乃至控制系統是相互獨立、按需組合的。VRV空調系統需分部件按功能不同確定設計試驗工況參數,進行產品設計和性能試驗,實現部件的標準化、系列化,降低生產、應用成本。

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