劉大永 格力電器（石家莊）有限公司

多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)的動態(tài)仿真

劉大永 格力電器（石家莊）有限公司

多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)需要能夠在不同室溫之下進(jìn)行不同負(fù)荷率的運(yùn)行，其運(yùn)行特性可以通過動態(tài)仿真的模型建立來實(shí)現(xiàn)模擬。本文通過對某品牌多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)的研究，建立了空調(diào)制冷中重要元件冷凝器和壓縮器的動態(tài)仿真模型，并利用系統(tǒng)模型的耦合實(shí)現(xiàn)了對空調(diào)制冷系統(tǒng)的判斷。

建模假設(shè) 系統(tǒng)耦合 負(fù)荷率 運(yùn)行特征

計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展使得仿真建模技術(shù)不斷成熟，并逐漸應(yīng)用于機(jī)械制造和生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，為機(jī)械系統(tǒng)的控制和改善等方面提供理論和數(shù)據(jù)的依據(jù)。在多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)當(dāng)中，動態(tài)仿真的模型模擬方法以其具有的深入分析、精準(zhǔn)模擬的特性使得空調(diào)制冷的系統(tǒng)運(yùn)行過程復(fù)雜這一難題得到了解決，并已經(jīng)逐漸被業(yè)界所認(rèn)可。動態(tài)仿真的模型化模擬在動態(tài)特性的研究領(lǐng)域具有十分突出的優(yōu)勢。

1 多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)的動態(tài)仿真模型建立

1.1 壓縮機(jī)模型建立

壓縮機(jī)是空調(diào)制冷系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分，其傳熱傳質(zhì)的過程十分復(fù)雜，本文所選用的研究對象某品牌多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)為滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，它通過變頻手段來對系統(tǒng)制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而完成變化協(xié)調(diào)。是重要的耗能部件。針對其這一特點(diǎn)，本文進(jìn)行了壓縮器制冷劑質(zhì)量流量的動態(tài)仿真計(jì)算方法，利用制冷劑質(zhì)量流量、壓縮機(jī)理論輸氣量、輸氣系數(shù)、吸氣口制冷劑氣體比容等重要數(shù)值進(jìn)行了公式計(jì)算，并引入溫度、壓力、泄露等系數(shù)概念，從而計(jì)算得出了壓縮機(jī)的理論容積輸氣量和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。

1.2 冷凝器模型建立

在壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮工作之后，冷凝器則需要將其所壓縮后產(chǎn)生的具有極高溫度和壓力的氣態(tài)制冷劑進(jìn)行冷凝，并利用電子膨脹閥使制冷劑得以循環(huán)。在空調(diào)進(jìn)行制冷時(shí)，冷凝器會將室內(nèi)熱環(huán)境和空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量進(jìn)行吸收，并排出室外，因此冷凝器的模型建立需要充分考慮其叉流的管路布置特征。由于叉流性冷凝器制冷時(shí)目前多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)中最為常見的，且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因此在進(jìn)行動態(tài)仿真模型建立時(shí)需要將其轉(zhuǎn)換為逆流型，并不考慮其內(nèi)部的壓力變化以及管壁熱阻和軸向?qū)岬葍?nèi)容。經(jīng)過研究，這種簡化并不會對模型結(jié)果產(chǎn)生巨大影響。

1.3 系統(tǒng)耦合

多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)的參數(shù)耦合方式多種多樣且不斷變化，基于室內(nèi)環(huán)境變化因素、室內(nèi)負(fù)荷、制冷模型、熱力學(xué)模型等多方面考量，可以繪制出耦合系統(tǒng)的關(guān)系圖，利用耦合關(guān)系圖，能夠?qū)⒏鱾€(gè)模型之間所具有的參數(shù)情況和傳遞方式進(jìn)行歸類，從而利用數(shù)學(xué)方程進(jìn)行動態(tài)的數(shù)值模擬。系統(tǒng)仿真過程的流程為：結(jié)構(gòu)部件尺寸、已知條件輸入-冷凝壓力和蒸發(fā)壓力假設(shè)-運(yùn)行壓縮機(jī)子程序、冷凝器子程序，從而獲得制冷劑質(zhì)量流量-流量結(jié)果對比壓縮機(jī)子程序制冷劑流量-當(dāng)二者相同，運(yùn)行蒸發(fā)器子程序-當(dāng)二者不相等-進(jìn)行調(diào)整重新計(jì)算。

2 動態(tài)仿真的動態(tài)特性結(jié)果分析

2.1 室外環(huán)境和負(fù)荷率關(guān)系

在動態(tài)仿真的結(jié)果中，多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)了室外環(huán)境和負(fù)荷率之間的不同關(guān)系。在標(biāo)準(zhǔn)制冷下，室外環(huán)境相同，負(fù)荷率分別設(shè)定為16%和24%，通過動態(tài)仿真可以看出，在空調(diào)制冷的室外，標(biāo)準(zhǔn)制冷條件下最大冷負(fù)荷出現(xiàn)在14:00，負(fù)荷值達(dá)到了3680W;而當(dāng)負(fù)荷率設(shè)定為24%?？照{(diào)制冷的室外出現(xiàn)了些許變化，最大冷負(fù)荷出現(xiàn)在了15:00，為3710W?；谶@一特點(diǎn)，本文又進(jìn)行了負(fù)荷率相同室外環(huán)境不同的動態(tài)仿真模擬，可以看出，制冷量隨著室外溫度的升高而逐漸增加，當(dāng)室外溫度高于標(biāo)況規(guī)定的35℃，冷凝溫度和冷凝壓力都出現(xiàn)了十分顯著的升高，這表明制冷系統(tǒng)中冷劑流量會隨著室外溫度的升高而逐漸增加，同時(shí)單位制冷量和系統(tǒng)制冷劑流量的乘積等于系統(tǒng)總制冷量。

2.2 運(yùn)行特征研究

本文通過開啟一臺室內(nèi)機(jī)，利用負(fù)荷率為16%進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了夏季典型工作日當(dāng)中，空調(diào)制冷系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行過程中系統(tǒng)性能的變化趨勢和性能參數(shù)的變化規(guī)律，從而總結(jié)出多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行特征。在夏季的典型工作日中，室外溫度與14：30-15:30達(dá)到溫度最高，在制冷系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的過程中，為了應(yīng)對高溫，系統(tǒng)制冷量、壓縮機(jī)功耗、系統(tǒng)能效都出現(xiàn)了起伏變化，通過模擬，可以清楚地看出，制冷量會隨著室外溫度的增加而增加，室外溫度出現(xiàn)下降時(shí)，制冷量也相應(yīng)減少。而壓縮機(jī)的功率變化則呈現(xiàn)出隨運(yùn)行時(shí)間先增后減的規(guī)律，這表明在實(shí)際運(yùn)行過程中，壓縮機(jī)的實(shí)際功率與能效和時(shí)間變化存在相應(yīng)的關(guān)聯(lián)。

綜上所述，為了解決多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)的實(shí)際問題，并對空調(diào)制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢驗(yàn)，通過動態(tài)仿真的模型模擬，可以促進(jìn)空調(diào)制冷系統(tǒng)的特征規(guī)律的把握，從而更好地發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)中如壓縮機(jī)、冷凝器存在的問題。本文對某品牌的多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行了研究，通過數(shù)據(jù)模型分析可以清楚地觀察到冷凝器和壓縮機(jī)能夠隨著室外環(huán)境的溫度變化做出相應(yīng)改變，系統(tǒng)優(yōu)勢較為明顯。

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[2]邵雙全,梁楠,田長青.多聯(lián)式空調(diào)制冷系統(tǒng)動態(tài)仿真研究[J].制冷學(xué)報(bào),2011,32(01):16-22.[2017-08-09].