漫谈多联机-----清华大学彦启森2005年10月.ppt

1、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,Varied Refrigerant Volume，简称VRV 变制冷剂流量空调系统 学术名称：VRF （Variable Refrigerant Flowrate ） GB/T 18837-2002多联式空调（热泵）机组：Multi-connected air-condition(heat pump) 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

2、，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,3管式热回收型多联式空调机组,前言 多联机的特点,容量自由组合 848 HP 系统简单

3、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）,0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3

4、.0,3.5,0,20,40,60,80,100,120,140,制冷量(kW),EER(W/W),2.96,3.23,2.76,2.46,2.59,2004R/Y,2007R/Y,Target COP by “Top Runner Method”,Room Air Conditioner,Packaged Air Conditioner,完美吗？ 性能系数,1996year,完美吗？ 性能系数,L,i,q,P,g,a,s,P,l,i,q,P,H,i,g,h,g,a,s,P,L,o,w,g,a,s,T,s,u,1,T,s,u,2,T,e,x,5个室内机 制冷剂：R407 3管热回收型系统 作用

5、半径约40m,实验机组,地点：列日大学,完美吗？ 性能系数,0.00,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,15,20,25,30,35,40,室外温度 ,COP,30% 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 100150m 等效配管长度 115175m 总体高度差 50m 室内机间高差 15m 30？ 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/m mm p=7

6、31 pa/m 18 5.84 kW ( 7.0m/s) 22 10.31 (1421/11.716.1) 28 20.34 (2836/12.716.3) 35 37.31 (4554/12.715.2) 42 61.84,完美吗？ 能耗问题,配管长度影响系统能力,制冷量,蒸发温度,t0 te t,压缩机,室内机（总和, tn）,吸气管阻力,Qe Q0,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 2.2 3.6 5.8 7.3 8.8 11 0.930.890.830.780.740.68 制 热0.990.990.970.970.9

7、60.95,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,lg p,h,流动阻力,吸气压力下降、过热增加 系统EER相应下降，每约3%,EER 1.9 2.4,完美吗？ 能耗问题,0 5 10 15 20 25 30 蒸发温度 ,20 15 10 5 0,制冷量,kW,A,B,C,1,2,2”,3”,3,M,E,O,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,室内机在上,完美吗？ 能耗问题,室内机在上,完美吗？ 性能对比 比,类

8、 型 系统能效比 水风 单元机 3.03.4 水水 大型 2.83.2 风风 小 型 2.83.2 中 型 2.32.6 多联机 1.92.4 风水 中小 型 2.22.5,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,室温波动严重,实验：同上,完美吗？ 室温控制,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

9、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

10、内机,室外机,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,COP,m,作用半径对比 制冷,EER,m,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 R410A,R410A的配管,15.88 7.114.0 kW 7.9315.86 m/s 19.05

11、25.5 18.84 22.22 28.0/25.5 14.64/13.40 25.40 33.5 40.0 / 28.0 13.0315.59 / 10.93 28.58 45.0 68.0/ 33.5 40.0 13.7020.56 / 10.1012.08 31.80 73.5 96.0 /45.0 68.0 17.6423.09/ 10.916.35 38.10 101136.0 /73.5136.0 17.2823.18/12.5,多联机 R410A,R410A 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

12、为 约 18720 Pa R410A 约 29590 Pa 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.1,No.2,去冷凝器,来自气液分离器,均压管,均油管,No.1,No.2,去冷凝器,来自气液分离器,电磁阀,均油管,油分离器,E,E,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x h 及此后每运转y h 进行 z min 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

13、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

14、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,Scroll,6,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,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,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,10,9,11,12,13,14,15,16,17,18,最佳周期时间

15、,/s,容量比率,/%,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,(c),最佳周期时间曲线,(a),固定周期时间,100%,0%,10s,5s,5s,(,b),可变周期时间,10s,5s,5s,20s,10s,10s,多联机 数码涡旋,数码涡旋的卸载控制 通过压缩机控制周期性地加载/卸载（on/off）时间的比例（占空比） 调节压缩机容量 实现压缩机10%100%无级容量调节,周期时间（T20秒）,多联机 数码涡旋,数码涡旋少干扰，能效较好 回油仍需慎重考虑 部分负荷除湿性能好吗？ 不能超负荷制热,多联机 数码涡旋特性,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14,排气压力,储气罐压力,蒸发器压力,压缩机吸气压力,未获得不同占空比的性能曲线,占空比50,多联机 数码涡旋回油,数码涡旋也需回油运转模式 容量调节电磁阀的周期时间为约20s，系统的时间常数为分钟级，可利用加载时较大的制冷剂流速带油 由于室内机开启状态取决于用户，对于不工作的室内机内一定会存油 需根据数码涡旋压缩机工作特点设计