多元变频VRV空调系统原理

1、多元变频VRV空调系统原理摘要：本文给出了变频 VRV空调系统的定义，论述了各种单冷、热泵及热回收型多元VRV空调系统的工作原理和性能特点，并指岀了在多元VRV空调系统中尚需解决的问题。关键词：VRV空调系统，变频控制，工作原理1. VRV空调系统的定义及控制原理VRV空调系统是在电力空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的 制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。VRV空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制；在制冷系统中需设置电子膨 胀阀或其它辅助回路，以调节进入室内机的制冷剂流量；通过控制室内外换热器的风扇

2、转速积，调节 换热器的能力。在变频调速和电子膨胀阀技术逐渐成熟之后，VRV空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作，而且系统各部件之间、系统环境 与环境之间相互影响，因此 VRV空调系统的状态不断变化，需通过其控制系统适时地调节空调系统 的容量，消除其影响，是一种柔性调节系统。其工作原理是：由控制系统采集室内舒适性参数、室外 环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒 适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。2.

3、 VRV空调系统的特点变频VRV空调系统的相对于定速系统具有明显的节能、舒适效果：(1) VRV空调系统依据室内负荷，在不同转速下连续运行，减少了因压缩机频繁启停造成 的能量损失；在制冷/制热工况下，能效比COP随频率的降低而升高，由于压缩机长时间工作在低频 区域，故系统的季节能效比 SEER相对于传统空调系统大大提高；采用压缩机低频启动，降低了启 动电流，电气设备将大大节能，同时避免了对其它用电设备和电网的冲击。(2) VRV空调系统具有能调节容量的特性，在系统初开机时室温与设定温度相差很大，利 用压缩机高频运行的方式，使室温快速地到达设定值，缩短室内不舒适的时间；系统调节容量使室温 波动很

4、小，改善了室内的舒适性；极少岀现传统空调系统在启停压缩机时所产生的振动噪声，且室内机风扇电机普遍采用直流无刷电机驱动，速度切换平滑，降低了室内机的噪声。由于VRV空调系统比冷水机组的蒸发温度高 3C左右，其COP值约提高10% ;结构紧凑，体积小，管径细，不需要设 置水系统和水质管理设备，故不需要专门的设备间和管道层，可较大程度地降低建筑物造价，提高建 筑面积的利用率；室内机的多元化，可实现各个房间或区域的的独立控制；而且热回收VRV空调系统，能在冬季和过渡季节，向需要同时供冷和供热的建筑物提供冷、热源，将制冷系统的冷凝负荷和 蒸发负荷同时利用，大大提高能源利用效率。因此，多元VRV空调系统将

5、是今后中小型楼宇空调系统的发展主流之一 1。3. 多元变频VRV空调系统的工作原理在传统的冷库、空调系统中，为适应多用户库（室）风负荷的变动，减小的启动电流，常采用卸载压缩机或多台压缩机并联的制冷系统。当负荷变动时，根据回气压力的高低，增减压缩机的运 行台数。多元VRV空调系统即是吸收了此思想， 而发展起来的变制冷剂流量制冷系统。由于多元VRV空调系统存在有制冷流量分配控制和系统稳定性控制问题难以解决，在微电脑、电子膨胀阀、变频技 术以后才开始重视其研究开发工作。自1985年开始发展至今，世界上主要是日本三菱、日立、大金、夏普、松下等少数几家大企业拥有这项技术。，多元VRV空调系统主要有单冷型

6、、热泵型和热回收型三种形式，将这三种型式与蓄热 （冷）系统、变风量系统等结合，又扩大了VRV空调系统的应用范围。3.1单冷或热泵型多元 VRV空调系统表1示出了各种单冷和热泵型多元 VRV空调系统的原理图。在典型的单冷（图1）或热泵（图3）型多元VRV空调系统中，压缩机 通常采用一台变频压缩机，在大系统中，由一台变频压缩机或多 极压缩机与多台定速压缩机构成压缩机组；在各室内机和室外机上， 设置有供节流和流量调节的电子膨胀阀（有些系统在室外机上采用普通膨胀阀2）;在系统的典型部位安放有温度传感器和压力传感器。在制冷工况下，室外机电子膨胀阀全开，通过室内机电子膨胀阀节流降压，控制室内温度和各室 内

7、机热交换器出口制冷剂的过热度，由压缩机频率调节吸气压力； 在制热工况下，室外机电子膨胀阀，控制室外机热交换器岀口制冷剂的过热度，室内机电子膨胀阀控制室温和室内热交换器岀口的制冷剂过冷度，通过改变压缩机频率调节压缩机排气压力。为提高系统的稳定性、可控性和可靠性，在一些 系统中，增设了辅助回路。表1各种单冷和热泵型多元 VRV空调系统原理图系序号统空调系统原理图备注单A:压缩机冷换器C:室外热交图1型E:室内热交多换器元F:气液分离器VRVEV1 :电子膨胀阀胀阀胀阀EV2 :电子膨EV3 :电子膨带内部热交换单冷型多元VRV系统热泵型多元同上换器同上胀阀D:内部热交（HIC回路）B :四通阀V1

8、 :电子膨VRV系统热泵蓄同上热H:制冷剂泵型图4V2，V3 :电多子膨胀阀元E1,E2,E3,E4,E5 :电磁阀VRV系统1994年，三菱开发出带有内部热交换回路的变频单冷型多元VRV空调系统3，由图2可知，通过回热回路，实现了制冷剂的有效移动，减少了系统的压力损失，提高了系统的能交比。研究 表明，经回热回路的流量为压缩机循环流量的2-22%时，制冷量基本一致，能效比提高10%。同时由于采用了高压制冷剂的饱和点控制，减少了系统中的制冷剂的充灌量。面临电力供应的紧张局面，移峰填谷是急待解决的问题，随着峰谷电价的实施，蓄热空 调系统开始得到发展，从 1995年开始，开始应用于热泵型 VRV空调

9、系统中4，5。蓄热型VRV空 调系统如图4所示，由室外机、蓄热槽和多个室内机组成。室外机内有变频压缩机、制冷剂泵和热交 换器；在蓄热槽内部装有盘管换热器和相变蓄热材料。系统在制冷和制热运行时，都各具有3种运转模式，即蓄冷（热）运行、蓄冷（热）利用制冷（热）运行和压缩机制冷（热）运行。在蓄冷（热） 运行和压缩机制冷（热）运行模式下，制冷剂泵停止运行，系统的工作方式和普通蓄冷空调系统一致； 在蓄冷利用制冷运行模式下，制冷剂泵运转，将一部分制冷剂压缩，送入蓄冷槽盘管换热器，制冷剂 将热量排至蓄冷材料（取冷）而冷凝，与在室外热交换器内冷凝后的制冷剂液体汇合，经室内机电子 膨胀阀节流，送入室内机进行制冷

10、；同理，在蓄热利用制热运行模式下，制冷剂泵运转，在蓄热材料 中取热，送入室内机。系统移峰填谷”的机理是利用降低冷凝温度或提高蒸发温度，减小压缩比，降 低高峰电力的使用量。3.2热回收型多元VRV空调系统热回收型VRV空调系统是于90年代初研制出，它不仅具有单冷和热泵形系统的功能，同时由于冷凝负荷和蒸发负荷都被利用，所以大大改善了能源利用效率。对于同时需要供冷与供热的建筑物增多的今天，具有极大的应用前景，所以也就成为了当前研究的重要课题之一。当今的热回收型 VRV空调系统具有3管式和2管式两种形式6-12，参见表2。表2 热回收型多元VRV空调系统原理图式VRV空调系统原理图备注A :压缩机C:

11、室外 热交换器E:室内热 交换器F：气液分 离器EV1 :电 子膨胀阀EV2 :电子膨胀阀EV3 :电子膨胀阀V1 :电子膨胀阀E1-E8 :电磁阀同上B:四通阀G:气液分离器V2-V4 :电子膨胀阀H:过冷却器型多元VRV系统J:单向阀(1) 3管式热回收型多元 VRV空调系统3管式VRV空调系统如图5所示，室外机由压缩机、室外热交换器和气液分离器等构成； 室内机由热交换器、电磁三通阀及电子膨胀阀构成。室外机与室内机之间由高压气体管、高压液体管、低压气体管3根管道相连，故称3管式系统。空调系统通过高压气体管将高温高压蒸气引入用于供热的室内机，制冷剂蒸气在室内机内放热冷凝，流入高压液体管；制冷

12、剂从高压液体管进入制冷运行的室内机中，蒸发吸热，通过低压气体管返回压缩机。室外热交换器用于平衡各室内机的冷热负荷的缓冲设备，视室内运行模式起着冷凝器或蒸发器的作用。其功能取决于各室内机的工作模式和负荷大小。(2) 2管式热回收型多元 VRV空调系统2管式VRV空调系统如图6所示，系统由室外机、分流控制器和室内机组构成。其中，室外机由压缩机、热交换器和气液分离器等构成；分流控制器由气液分离器、3个电子膨胀阀、回热器、高低压气体转换阀组等组件构成，放置在离室内机组较近的部位；室同机由电子膨胀阀和热交换器构成。室外机与分流控制器之间由高压气体管和低压气体管两根管道相连，故称2管式系统。室外热交换器用

13、于平衡各室内机的冷热负荷，起着冷凝器或蒸发器的作用。在冷暖混合运行模式下，控制室外热交换器风扇转速，将部分高温蒸气引入分流控制器内，蒸气和液体在气液分 离器中分离，蒸气部分进入室内供热， 液体部分和在供热室内机中冷凝后的液体合流进入供冷室内机 中，液态制冷剂蒸发吸热后，经回气管返回压缩机。此外，将VRV空调系统的一个或多个末端机通过送、回风风道与多个房间相连就构成了与VRV结合的多元VRV空调系统。风道的各个室内末端装置根据室内温度与设定温度的差值大小控 制其风量，末端机根据送风道内的静压控制总送风量的大小，由末端机的过热度控制相应电子膨胀阀的开度，压缩机根据所有室内机的负荷大小控制其转速。这

14、种系统的研究始于80年代中期，现以用于单冷和热泵型VRV空调系统中13。4. 多元VRV空调系统研究开发中尚需解决的问题多元VRV空调系统发展至今，无论是在制冷系统，还是在控制方法上都取得了很大的进步，但 仍存在以下几方面的问题，尚需进一步深入研究。(1) 舒适性：有待于新的传感器的开发和现代控制理论的应用，以推进智能空调系统的发展。(2) 稳定性和节能性控制问题：研究制冷系统的各调节部件对系统特性的影响规律，实现系 统的稳定调节和节能控制。(3) 控制器的可移植性问题：深入研究制冷系统的特性规律，研制岀适合于大小系统兼容， 热泵型和热回收型系统通用，移植性较强的控制器。(4) 系统综合性能评

15、价问题：VRV空调系统特别是热回收型系统，由于各换热器的功能和温 度条件不尽相同，如何评价系统的综合性能，尚无合理和实有的方法。(5) 制冷剂替代问题：由于 VRV空调系统的管道接头较多，增加了制冷剂泄漏的可能性，且系统的内容积过大，增大了制冷剂充灌量，在HCFC控制计划实施后，系统价格会大大上升。所以，减少制冷剂充灌量和减少泄漏是系统开发过程中应该重视的问题，同时应加强对HCFC22的替代工质在VRV空调系统中的应用研究。爱情的美妙，就在于人的多情和心甘情愿，在甜蜜的热恋阶段，全身心的投入和付出都无怨无悔。男人深情缱绻地对女人说：我负责赚钱养家，你负责貌美如花。”那时那刻的话语，相信他是真心

16、的，出自于肺腑之言。随着感情在烟火生活中的磨砺，渐渐淡化或者冷却，他对她越来越没有之前的殷勤，越来越没有之前的心甘情愿。工作的压力，生活的琐碎，让他感觉身边的女人为何不能自食其力，为何像寄生虫一般依附着他，让他感到压抑和逃避。电视剧我的前半生里的罗子君就是最好的例子。貌美如花的她，嫁给深爱她的陈俊生，听了他的情话我负责赚钱养家，你负责貌美如花”之后，立刻辞掉工作，专心在家做一个少奶奶，养尊处优，每天把自己打扮的美美哒，只为了保持 貌美如花”给老公看。最后的结局不想而知，她的老公出轨了，理由是他太累了，他每天累死累活地工作，回家却跟罗子君没有共同语言，心里的苦闷无处安放，只能找一个灵魂知己。两个人的婚姻在于共同成长，共同支持，