數(shù)碼渦旋技術(shù)在多聯(lián)機(jī)空調(diào)中的設(shè)計(jì)探討

崔大勇

（1.沈陽(yáng)招標(biāo)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110002；2.沈陽(yáng)建筑大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

數(shù)碼渦旋技術(shù)在多聯(lián)機(jī)空調(diào)中的設(shè)計(jì)探討

崔大勇1，2

（1.沈陽(yáng)招標(biāo)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110002；2.沈陽(yáng)建筑大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

介紹多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)工作原理，與傳統(tǒng)中央空調(diào)相比數(shù)碼渦旋技術(shù)的核心技術(shù)數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)變?nèi)萘吭砼c控制輸出、電子膨脹閥的流量控制技術(shù)，以及數(shù)碼渦旋多聯(lián)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題。

多聯(lián)機(jī)；數(shù)碼渦旋；壓縮機(jī)；電子膨脹閥

VRV（variable refrigerant volume）空調(diào)系統(tǒng)是一種變冷劑式空調(diào)系統(tǒng)，由于其一拖多的特性簡(jiǎn)稱(chēng)為多聯(lián)機(jī)空調(diào)，最早由日本引進(jìn)國(guó)內(nèi)，近年來(lái)壓縮機(jī)技術(shù)從定頻到變頻再到數(shù)碼渦旋的技術(shù)革新，使多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在穩(wěn)定性、節(jié)能性，智能控制方面取得了很大進(jìn)步，在一些有較高空調(diào)使用要求的單位如高級(jí)寫(xiě)字樓，醫(yī)院等應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工作原理

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是用一臺(tái)單模塊外機(jī)或一套多模塊室外機(jī)通過(guò)銅管與多臺(tái)室內(nèi)機(jī)相連（容量最多可達(dá)120%），室外側(cè)采用風(fēng)冷板換熱形式、室內(nèi)側(cè)采用制冷劑直接蒸發(fā)換熱形式。制冷系統(tǒng)的工作原理，其實(shí)質(zhì)是利用工質(zhì)在蒸發(fā)器中由液態(tài)到氣態(tài)的相變進(jìn)行吸熱以達(dá)到降溫的目的。壓縮機(jī)使這一吸熱過(guò)程連續(xù)不斷地進(jìn)行，形成循環(huán)。即制冷劑以低溫低壓氣體形態(tài)被吸入壓縮機(jī)，經(jīng)過(guò)壓縮后變成高溫高壓氣體，經(jīng)過(guò)室外機(jī)冷凝器，風(fēng)冷冷卻后變成高溫高壓液體，進(jìn)入室內(nèi)機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)節(jié)流裝置進(jìn)入蒸發(fā)器變成低溫低壓氣體。

近年來(lái)數(shù)碼渦旋技術(shù)以其節(jié)能先進(jìn)性取得領(lǐng)先地位，圖1、圖2就是簡(jiǎn)要的內(nèi)外機(jī)系統(tǒng)圖。

圖1 室內(nèi)機(jī)系統(tǒng)圖

圖2 室外機(jī)單壓縮機(jī)系統(tǒng)圖

2 數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)

（1）數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)工作原理。數(shù)碼渦旋技術(shù)的核心在于數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)，它作為變?nèi)萘空{(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的核心部分，他主要由動(dòng)渦旋盤(pán)、定渦旋盤(pán)、PWM閥和平衡管等幾個(gè)部分組成，構(gòu)成了變?nèi)萘空{(diào)節(jié)的基本組成部分（如圖3所示）。

圖3 數(shù)碼壓縮機(jī)工作原理

（2）數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)變?nèi)萘吭怼?shù)碼渦旋壓縮機(jī)循環(huán)控制周期包含“負(fù)載期”和“卸載期”兩個(gè)部分，該動(dòng)作主要由定渦盤(pán)和PWM容量調(diào)節(jié)閥兩個(gè)硬件共同完成。如圖4“負(fù)載期”所示，此時(shí)PWM閥關(guān)閉，卸氣倉(cāng)與壓縮倉(cāng)壓力一致，定渦盤(pán)與動(dòng)渦盤(pán)處于正常負(fù)荷輸出狀態(tài)，此時(shí)為100%負(fù)荷能力輸出；當(dāng)其為“卸載期”階段時(shí)，PWM閥開(kāi)啟，泄氣倉(cāng)內(nèi)壓力為吸氣壓力，由于壓縮機(jī)的柔性設(shè)計(jì)，動(dòng)、定渦盤(pán)在壓力差的作用下，在軸向有微量分離作用，此時(shí)就不再有制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)，因此也沒(méi)有了負(fù)荷，排氣口也就沒(méi)有輸出，故此時(shí)能力輸出為0%。

圖4 數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)循環(huán)控制周期工作原理

控制PWM容量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，也就控制了壓縮機(jī)的“負(fù)載期”和“卸載期”的工作狀態(tài)，筆者通過(guò)計(jì)算PWM閥的兩個(gè)狀態(tài)的工作時(shí)間，就可以確定出壓縮機(jī)的平均輸出容量，從而達(dá)到所需容量調(diào)節(jié)輸出的目的。例如：一個(gè)總能力10匹的系統(tǒng)，控制周期為20s，當(dāng)要輸出5匹的能力時(shí)（占總能力的50%），則負(fù)荷時(shí)間占周期時(shí)間的50%，既加載10s然后卸載10s即可。渦旋壓縮機(jī)輸出特性呈現(xiàn)滿載“1”和空載“0”的循環(huán)工作方式，也就呈現(xiàn)為“0-1”的數(shù)碼特性，故該壓縮機(jī)也被稱(chēng)譽(yù)為“數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)”。

3 數(shù)碼渦旋節(jié)流裝置

電子膨脹閥作為制冷系統(tǒng)中的節(jié)流元件是用來(lái)控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量。其流量由一個(gè)針狀閥和閥座調(diào)整。針狀閥由受三個(gè)力的膜片控制，作用力施加在膜片下端，使之趨于關(guān)閉的是蒸發(fā)后壓力和過(guò)熱度彈簧的彈力。與這兩個(gè)力相平衡的是感溫包充注物的壓力，感溫包綁在蒸發(fā)器出口的管路上。膨脹閥的動(dòng)作過(guò)程如下：當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)器的制冷劑在飽和壓力和飽和溫度下蒸發(fā)，如果感溫包處在一個(gè)較高的溫度下，它就會(huì)產(chǎn)生比蒸發(fā)壓力更高的壓力（在感溫包充注的制冷劑和系統(tǒng)充注的制冷劑相同時(shí)），這個(gè)壓力差大于過(guò)熱度彈簧的彈力時(shí)，膨脹閥就會(huì)打開(kāi)，否則關(guān)閉。由此可知，當(dāng)離開(kāi)蒸發(fā)器的制冷劑溫度升高時(shí)（即過(guò)熱度增大時(shí)），盤(pán)管出口處的溫包壓力會(huì)增大，通過(guò)膨脹閥的流量增大，使過(guò)熱度降低；當(dāng)離開(kāi)蒸發(fā)器的制冷劑溫度降低時(shí)（即過(guò)熱度減小時(shí)），溫包內(nèi)壓力也減小，膨脹閥開(kāi)啟度減小，流量減小使過(guò)熱度上升。過(guò)熱度可以通過(guò)熱度彈簧來(lái)調(diào)節(jié)。由于PWM閥和電子膨脹閥的作用和控制特性，設(shè)計(jì)時(shí)要求它們必須要垂直放置，并且要求質(zhì)量穩(wěn)定可靠，使用壽命很長(zhǎng)。

4 多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）節(jié)能性與適應(yīng)范圍。適用于建筑功能多變、空調(diào)運(yùn)行時(shí)間不統(tǒng)一的空調(diào)系統(tǒng)。傳統(tǒng)集中空調(diào)系統(tǒng)以全年中最不利氣候參數(shù)為設(shè)計(jì)依據(jù)，因此空調(diào)系統(tǒng)最高效率點(diǎn)一般在滿負(fù)荷附近，但最不利工況僅占全年時(shí)間的一小部分，空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，多聯(lián)機(jī)的設(shè)計(jì)思路與傳統(tǒng)中央空調(diào)有所差異，它將最高效率點(diǎn)設(shè)在正常運(yùn)行區(qū)間內(nèi)（全負(fù)荷50%～70%），這樣在空調(diào)負(fù)荷變動(dòng)較大、空調(diào)運(yùn)行時(shí)間不統(tǒng)一的空調(diào)系統(tǒng)中，多聯(lián)機(jī)可以根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)，通過(guò)分散布置取得很大的節(jié)能效果。

（2）銅管長(zhǎng)度。制冷劑在管路中流動(dòng)時(shí)，由于管道長(zhǎng)度與彎頭影響一定會(huì)產(chǎn)生壓降，傳統(tǒng)中央空調(diào)冷水系統(tǒng)多采用循環(huán)泵增壓，原則上如果泵選型壓頭足夠大，可以補(bǔ)回系統(tǒng)壓力損失，但對(duì)于多聯(lián)機(jī)來(lái)說(shuō)本身屬于直膨式制冷系統(tǒng)，沒(méi)有增壓泵來(lái)補(bǔ)償壓力損失，尤其是壓力降低導(dǎo)致壓縮機(jī)吸氣壓力下降，壓縮比增大，容積率下降，冷量下降，所以如果系統(tǒng)管路太長(zhǎng)，不管是變頻壓縮機(jī)還是數(shù)碼壓縮機(jī)，制冷效率都會(huì)大大降低，按照實(shí)驗(yàn)數(shù)碼結(jié)合實(shí)際情況一般長(zhǎng)度不超過(guò)120m。

（3）內(nèi)機(jī)高差。制冷運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)機(jī)電子膨脹閥主要起節(jié)流作用，并且室內(nèi)機(jī)之間的流量分配也是由它控制的，為了讓電子膨脹閥有更好的節(jié)流作用，制冷劑在通過(guò)電子膨脹閥前應(yīng)有一定的過(guò)冷度，一般為3～5℃，安裝在低位的電子膨脹閥，由于高差重力作用前后壓差最大，安裝在高位的壓差最小。如果內(nèi)機(jī)之前的高差較大，安裝在最高位的膨脹閥過(guò)冷度最小，容量也是最小，閥全部打開(kāi)時(shí)容量依然不夠，這樣就失去了調(diào)節(jié)的作用。如果在工程應(yīng)用中連接多臺(tái)室內(nèi)機(jī)且存在樓層高差的話，內(nèi)機(jī)最大高差不應(yīng)超過(guò)15m。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)VRV系統(tǒng)同傳統(tǒng)中央空調(diào)相對(duì)比，在節(jié)能上，智能控制上，其設(shè)計(jì)理念充滿靈活性，內(nèi)機(jī)款式上也有很多選擇如風(fēng)管式，落地式，卡式，整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)占用建筑面積小，但是在實(shí)際應(yīng)用上也存在一些問(wèn)題需要設(shè)計(jì)者更加細(xì)心，更加耐心地去優(yōu)化和改進(jìn)，同時(shí)希望在技術(shù)上能不斷發(fā)展，不斷創(chuàng)新，更好地服務(wù)社會(huì)。

［1］李永洪.淺談數(shù)碼渦旋技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用［A］.上海市制冷學(xué)會(huì).上海市制冷學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集［C］.上海市制冷學(xué)會(huì)，2005.

［2］李慶偉.下一代數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)技術(shù)［A］.國(guó)家節(jié)能環(huán)保制冷設(shè)備工程技術(shù)研究中心（CNERCGRE）.2010年國(guó)際制冷技術(shù)交流會(huì)論文集［C］.國(guó)家節(jié)能環(huán)保制冷設(shè)備工程技術(shù)研究中心（CNERCGRE），2010.

［3］石磊.數(shù)碼渦旋與變頻技術(shù)的對(duì)比分析［J］.制冷技術(shù)，2006，（2）：25-27+31.

［4］夏楠.數(shù)碼渦旋及變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的市場(chǎng)分析［J］.機(jī)電信息，2011，（15）：221-222.

［5］黃虎,李奇賀,張忠斌.數(shù)碼渦旋多聯(lián)機(jī)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)方法分析［J］.南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2008，（2）：23-26+31.

［6］陳思媛.數(shù)碼渦旋多聯(lián)機(jī)應(yīng)用案例［J］.家電科技，2011，（6）：82-84.

［7］朱亞民.青島御景峰小區(qū)數(shù)碼渦旋多聯(lián)機(jī)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)建設(shè)信息供熱制冷，2009，（12）：64-67.

［8］江燕濤，賴學(xué)江，楊昌智.數(shù)碼渦旋技術(shù)在VRV空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用及探討［J］.制冷，2006，（1）：49-53.

Discussion on the Design of Digital Scroll Technology in M ulti-line Air Conditioning

CUI Da-yong1，2
（1.Shenyang Bidding Center，Shenyang，Liaoning 110002，China；2.Shenyang University of Architecture，Shenyang，Liaoning 110168，China）

This paper introduces theworking principle ofmulti-on-line system，the core technology ofdigitalscroll technology compared with the traditional centralair-conditioning digitalscroll compressor variable capacity principle and controloutput，electronic expansion valve flow control technology，and digitalvortexmulti-lineatdesign time.

multi-line；digitalvortex；compressor；electronic expansion valve

TU831

A

2095-980X（2017）05-0098-02

2017-04-28

崔大勇（1983-），男，遼寧錦州人。