崔大勇

（1.沈陽招標中心，遼寧 沈陽 110002；2.沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168）

數(shù)碼渦旋技術(shù)在多聯(lián)機空調(diào)中的設(shè)計探討

崔大勇1，2

（1.沈陽招標中心，遼寧 沈陽 110002；2.沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168）

介紹多聯(lián)機系統(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)機在設(shè)計時需要注意的問題。

多聯(lián)機；數(shù)碼渦旋；壓縮機；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稱為多聯(lián)機空調(diào)，最早由日本引進國內(nèi)，近年來壓縮機技術(shù)從定頻到變頻再到數(shù)碼渦旋的技術(shù)革新，使多聯(lián)機系統(tǒng)在穩(wěn)定性、節(jié)能性，智能控制方面取得了很大進步，在一些有較高空調(diào)使用要求的單位如高級寫字樓，醫(yī)院等應(yīng)用越來越廣泛。

1 多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)工作原理

多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)是用一臺單模塊外機或一套多模塊室外機通過銅管與多臺室內(nèi)機相連（容量最多可達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)的相變進行吸熱以達到降溫的目的。壓縮機使這一吸熱過程連續(xù)不斷地進行，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，經(jīng)過壓縮后變成高溫高壓氣體，經(jīng)過室外機冷凝器，風(fēng)冷冷卻后變成高溫高壓液體，進入室內(nèi)機系統(tǒng)，經(jīng)節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器變成低溫低壓氣體。

近年來數(shù)碼渦旋技術(shù)以其節(jié)能先進性取得領(lǐng)先地位，圖1、圖2就是簡要的內(nèi)外機系統(tǒng)圖。

圖1 室內(nèi)機系統(tǒng)圖

圖2 室外機單壓縮機系統(tǒng)圖

2 數(shù)碼渦旋壓縮機

（1）數(shù)碼渦旋壓縮機工作原理。數(shù)碼渦旋技術(shù)的核心在于數(shù)碼渦旋壓縮機，它作為變?nèi)萘空{(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的核心部分，他主要由動渦旋盤、定渦旋盤、PWM閥和平衡管等幾個部分組成，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)碼壓縮機工作原理

（2）數(shù)碼渦旋壓縮機變?nèi)萘吭怼?shù)碼渦旋壓縮機循環(huán)控制周期包含“負載期”和“卸載期”兩個部分，該動作主要由定渦盤和PWM容量調(diào)節(jié)閥兩個硬件共同完成。如圖4“負載期”所示，此時PWM閥關(guān)閉，卸氣倉與壓縮倉壓力一致，定渦盤與動渦盤處于正常負荷輸出狀態(tài)，此時為100%負荷能力輸出；當其為“卸載期”階段時，PWM閥開啟，泄氣倉內(nèi)壓力為吸氣壓力，由于壓縮機的柔性設(shè)計，動、定渦盤在壓力差的作用下，在軸向有微量分離作用，此時就不再有制冷劑通過壓縮機，因此也沒有了負荷，排氣口也就沒有輸出，故此時能力輸出為0%。

圖4 數(shù)碼渦旋壓縮機循環(huán)控制周期工作原理

控制PWM容量調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)，也就控制了壓縮機的“負載期”和“卸載期”的工作狀態(tài)，筆者通過計算PWM閥的兩個狀態(tài)的工作時間，就可以確定出壓縮機的平均輸出容量，從而達到所需容量調(diào)節(jié)輸出的目的。例如：一個總能力10匹的系統(tǒng)，控制周期為20s，當要輸出5匹的能力時（占總能力的50%），則負荷時間占周期時間的50%，既加載10s然后卸載10s即可。渦旋壓縮機輸出特性呈現(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，故該壓縮機也被稱譽為“數(shù)碼渦旋壓縮機”。

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)流元件是用來控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。其流量由一個針狀閥和閥座調(diào)整。針狀閥由受三個力的膜片控制，作用力施加在膜片下端，使之趨于關(guān)閉的是蒸發(fā)后壓力和過熱度彈簧的彈力。與這兩個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。膨脹閥的動作過程如下：當機組運行時，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較高的溫度下，它就會產(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），這個壓力差大于過熱度彈簧的彈力時，膨脹閥就會打開，否則關(guān)閉。由此可知，當離開蒸發(fā)器的制冷劑溫度升高時（即過熱度增大時），盤管出口處的溫包壓力會增大，通過膨脹閥的流量增大，使過熱度降低；當離開蒸發(fā)器的制冷劑溫度降低時（即過熱度減小時），溫包內(nèi)壓力也減小，膨脹閥開啟度減小，流量減小使過熱度上升。過熱度可以通過熱度彈簧來調(diào)節(jié)。由于PWM閥和電子膨脹閥的作用和控制特性，設(shè)計時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。

4 多聯(lián)機系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

（1）節(jié)能性與適應(yīng)范圍。適用于建筑功能多變、空調(diào)運行時間不統(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)計依據(jù)，因此空調(diào)系統(tǒng)最高效率點一般在滿負荷附近，但最不利工況僅占全年時間的一小部分，空調(diào)系統(tǒng)大部分時間處于部分負荷運行狀態(tài)，多聯(lián)機的設(shè)計思路與傳統(tǒng)中央空調(diào)有所差異，它將最高效率點設(shè)在正常運行區(qū)間內(nèi)（全負荷50%～70%），這樣在空調(diào)負荷變動較大、空調(diào)運行時間不統(tǒng)一的空調(diào)系統(tǒng)中，多聯(lián)機可以根據(jù)負荷特點，通過分散布置取得很大的節(jié)能效果。

（2）銅管長度。制冷劑在管路中流動時，由于管道長度與彎頭影響一定會產(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，可以補回系統(tǒng)壓力損失，但對于多聯(lián)機來說本身屬于直膨式制冷系統(tǒng)，沒有增壓泵來補償壓力損失，尤其是壓力降低導(dǎo)致壓縮機吸氣壓力下降，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，不管是變頻壓縮機還是數(shù)碼壓縮機，制冷效率都會大大降低，按照實驗數(shù)碼結(jié)合實際情況一般長度不超過120m。

（3）內(nèi)機高差。制冷運行時，室內(nèi)機電子膨脹閥主要起節(jié)流作用，并且室內(nèi)機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，制冷劑在通過電子膨脹閥前應(yīng)有一定的過冷度，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)機之前的高差較大，安裝在最高位的膨脹閥過冷度最小，容量也是最小，閥全部打開時容量依然不夠，這樣就失去了調(diào)節(jié)的作用。如果在工程應(yīng)用中連接多臺室內(nèi)機且存在樓層高差的話，內(nèi)機最大高差不應(yīng)超過15m。

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

［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.上海市制冷學(xué)會2005年學(xué)術(shù)年會論文集［C］.上海市制冷學(xué)會，2005.

［2］李慶偉.下一代數(shù)碼渦旋壓縮機技術(shù)［A］.國家節(jié)能環(huán)保制冷設(shè)備工程技術(shù)研究中心（CNERCGRE）.2010年國際制冷技術(shù)交流會論文集［C］.國家節(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)機空調(diào)系統(tǒng)的市場分析［J］.機電信息，2011，（15）：221-222.

［5］黃虎,李奇賀,張忠斌.數(shù)碼渦旋多聯(lián)機性能指標評價方法分析［J］.南京師范大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2008，（2）：23-26+31.

［6］陳思媛.數(shù)碼渦旋多聯(lián)機應(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)機設(shè)計［J］.中國建設(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。