VRV空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性研究與應(yīng)用

劉奇

摘 要：隨著近年來經(jīng)濟技術(shù)的迅速發(fā)展，在國內(nèi)外制冷空調(diào)領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，已呈現(xiàn)一片百家爭鳴的新景象。復(fù)雜的單室內(nèi)機、多室外機以及多室內(nèi)機、多室外機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)逐漸侵占傳統(tǒng)單室內(nèi)機、單室外機的市場份額，形成一股沖擊主流之勢。其中，具有代表性的一支新勢力便是變制冷劑流量制冷系統(tǒng)（縮寫為VRV）。本文就VRV空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性研究與應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：VRV空調(diào)；節(jié)能；應(yīng)用

引言

VRV 空調(diào)系統(tǒng)是由日本大金（DAIKIN）公司于1982 年開發(fā)推出，打破了傳統(tǒng)的中央空調(diào)設(shè)計理念，在傳統(tǒng)的房間分體空調(diào)器由一臺室外機連接一臺室內(nèi)機的一對一方式的基礎(chǔ)上，研制出了一臺室外機連接多臺室內(nèi)機的供暖制冷系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)由室內(nèi)機、室外機、冷媒配管和遙控裝置等組成。由于每臺室外機獨立成一個小型系統(tǒng)，每一空調(diào)分區(qū)完全相互獨立運行，加之先進的變頻技術(shù)，運行平穩(wěn)，舒適，節(jié)能。

一、VRV空調(diào)系統(tǒng)的原理

VRV空調(diào)系統(tǒng)是一種冷劑式空調(diào)系統(tǒng)，通過1臺室外機向若干室內(nèi)機輸送制冷劑，通過控制壓縮機制冷劑的循環(huán)量和各換熱器的制冷劑流量來實現(xiàn)室內(nèi)冷、熱負荷的要求。

通常情況下，蒸汽壓縮制冷循環(huán)主要由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器4部分組成。各部分之間通過管道連接成全封閉的系統(tǒng)，制冷劑在循環(huán)中連續(xù)不斷地從蒸發(fā)器中吸取熱量并在冷凝器中釋放熱量，從而實現(xiàn)制冷。

蒸發(fā)器產(chǎn)生的壓力不等的制冷劑蒸汽被壓縮機吸入，在壓縮機中被壓縮為制冷器壓力后進入冷凝器中，在冷凝器中冷卻凝結(jié)成高壓液體。制冷劑液體分流經(jīng)節(jié)流機構(gòu)絕熱膨脹壓力降低，同時溫度降低為蒸發(fā)溫度，此時，制冷劑變?yōu)闅庖夯旌衔?，并分別進入各蒸發(fā)器中，在低溫環(huán)境中吸收熱量而蒸發(fā)，從而完成制冷過程。通過上面的循環(huán)，使制冷劑不斷完成蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流、再蒸發(fā)的循環(huán)過程，從而實現(xiàn)連續(xù)制冷。

二、VRV空調(diào)系統(tǒng)的特點

（1）節(jié)能。通過使用變頻技術(shù)，可以使VRV空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)負荷變化自動調(diào)整壓縮機的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整制冷劑的流量，這樣可以使空調(diào)系統(tǒng)在滿足冷量的前提下，實現(xiàn)壓縮機的高效運行。

（2）舒適。VRV空調(diào)系統(tǒng)中的電子膨脹閥可以根據(jù)各空調(diào)區(qū)域的負荷變化對各區(qū)域的室內(nèi)機制冷劑流量進行快速調(diào)節(jié)，通過智能控制技術(shù)實現(xiàn)高精度的溫度調(diào)整，這種控制方法遠遠優(yōu)于采用傳統(tǒng)啟?？刂频目照{(diào)系統(tǒng)的舒適性。

（3）費用低。中小型VRV中央空調(diào)系統(tǒng)不需要主機房、冷卻塔以及水輸送和送回風(fēng)系統(tǒng)，其前期投資費用與傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)相比節(jié)約30%。

（4）噪音低。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，由于壓縮機可以長時間運行在低頻范圍，可以減小系統(tǒng)噪聲，減少對電網(wǎng)的沖擊，有效提高空調(diào)系統(tǒng)的運行安全。

三、VRV空調(diào)系統(tǒng)的主要節(jié)能技術(shù)

3.1高新的壓縮機技術(shù)

與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)作比較，VRV空調(diào)系統(tǒng)的核心部件采用具有節(jié)能，零部件少等優(yōu)點的高效密封性渦旋式壓縮機。渦旋式壓縮機由渦旋型定盤、渦旋式動盤、撥動盤（防自轉(zhuǎn)機構(gòu)）、主軸電機、機體等少量部件組成。將帶有渦旋形葉片的固定渦盤和具有相同形狀的作公轉(zhuǎn)的擺動渦盤相嚙合，以相位差180°的兩個渦旋形葉片組合成一些封閉空間。靜盤與機殼固定，動盤由一個偏心距很小的偏心軸帶動，繞固定渦盤的渦旋中心以一定半徑作公轉(zhuǎn)運動，每轉(zhuǎn)一個角度，月牙形容積被壓縮，不斷旋轉(zhuǎn)，使月牙形容積不斷被壓縮。最后壓縮氣體從中心排出。介質(zhì)的壓力在外圓處比較低，越到中心處壓力越高。這種壓縮過程同時繼續(xù)地進行，比較平穩(wěn)，氣體進口處沒有吸氣閥，出口處沒有排氣閥，沒有余隙容積，因此容積效率高。多聯(lián)機VRV空調(diào)系統(tǒng)是由多臺高效壓縮機組成，并且有較高的EER。直流變頻空調(diào)系統(tǒng)采用的是高壓腔高轉(zhuǎn)速渦旋式制冷壓縮機。渦旋式制冷壓縮機結(jié)構(gòu)簡單，不需要設(shè)置吸、排氣閥片，低溫啟動時預(yù)熱冷凍油，具冷媒直接壓縮，更有效利用壓縮腔容積，易損部件較少，運行平穩(wěn)，噪聲低，而且允許吸入少量濕蒸汽，故特別適用于熱泵式空調(diào)。

3.2直接使用制冷劑作為傳熱介質(zhì)

從傳熱介質(zhì)比較來看，輸送同樣的冷量，水冷冷水機組系統(tǒng)需要水泵、空調(diào)末端風(fēng)機、冷卻塔等附屬空調(diào)設(shè)備消耗能量，而VRV空調(diào)系統(tǒng)以制冷劑作為輸送介質(zhì)，傳送的熱量幾乎是水的10倍、空氣的20倍，并且由于采用制冷劑直接蒸發(fā)制冷，不需要像一般中央空調(diào)系統(tǒng)先制冷水，再由冷水傳給室內(nèi)空氣這一中間過程，減少了一個能量傳遞環(huán)節(jié)，相當(dāng)于減少了一項傳熱熱阻，當(dāng)然也就減少了能量的損耗。有數(shù)據(jù)顯示，輸送同樣的冷量，以制冷劑作為輸送介質(zhì)所需的輸送系統(tǒng)耗能僅為以水作為輸送介質(zhì)所需耗能的52.7%。

四、新技術(shù)探究

4.1變頻節(jié)能技術(shù)

VRV空調(diào)系統(tǒng)普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。VRV空調(diào)系統(tǒng)先進的變頻技術(shù)，可在15%～100%的容量范圍內(nèi)進行控制，根據(jù)負荷變化進行穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)控制，滿足不同季節(jié)負荷的調(diào)節(jié)要求。壓縮機在不同轉(zhuǎn)速下連續(xù)運行，減少了因壓縮機頻繁啟停造成的能量損失；通常室外機組有多個壓縮機，采用變頻控制，并在負荷較低時先啟動，當(dāng)負荷增加到一定程度，其它壓縮機相繼啟動運行，達到調(diào)節(jié)室外機的供冷能力的目的。且采用壓縮機低頻啟動，降低了啟動電流，電氣設(shè)備將大大節(jié)能，同時避免了對其它用電設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊。

VRV空調(diào)系統(tǒng)中多處應(yīng)用了電子膨脹閥，可以隨時根據(jù)室內(nèi)機負荷變化自動調(diào)節(jié)冷媒供應(yīng)量，同時與變頻控制系統(tǒng)相結(jié)合，使壓縮機的排量也隨負荷作相應(yīng)的變化，從而達到了很好的節(jié)能效果。VRV空調(diào)系統(tǒng)組合方便、靈活，可以根據(jù)不同的使用要求組織系統(tǒng)，滿足不同工況房間的使用要求。而且熱回收VRV空調(diào)系統(tǒng)，一個系統(tǒng)內(nèi)，部分室內(nèi)機在制冷的同時，另一部分室內(nèi)機可以供熱運行，能在冬季和過渡季節(jié)，向需要同時供冷和供熱的建筑物提供冷、熱源，將制冷系統(tǒng)的冷凝負荷和蒸發(fā)負荷同時利用，可以實現(xiàn)內(nèi)區(qū)供冷，外區(qū)供熱，把內(nèi)區(qū)的熱量轉(zhuǎn)移到外區(qū)，充分利用能源，大大提高能源利用效率，降低能耗，滿足不同區(qū)域空調(diào)要求。

4.2二級壓縮技術(shù)

所謂二級壓縮技術(shù)，指的是在兩臺壓縮機之間設(shè)置中間冷卻器和旁通回路，使每臺壓縮機分別進行有效壓縮，似的設(shè)備在室外氣溫很低的條件下也能實現(xiàn)高效的制熱運轉(zhuǎn)。

室外氣溫低至一定溫度時，為了獲得同樣的能量，從前只能增加壓縮機的工作量，時期運轉(zhuǎn)效率大為降低，如采用二級壓縮方式，2臺壓縮機串聯(lián)設(shè)置，可減少每臺壓縮機的工作量，保證其高效率運轉(zhuǎn)。

冷媒經(jīng)中間冷卻器實現(xiàn)企業(yè)分離后，氣態(tài)冷媒通過旁通回路直接進入了高壓側(cè)壓縮機，從而提高了蒸發(fā)器的效率，同時提高了低壓側(cè)壓縮機的效率。高壓側(cè)壓縮機吸入中間壓力氣體，排氣溫度降低可減少熱損失，提高效率。因此，無論是低壓側(cè)還是高壓側(cè)的壓縮機效率都得到提高，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的cop值的提高。

氣態(tài)冷媒通過中間冷卻器供向高壓側(cè)壓縮機，即能防止啟動時的液擊，有具有快速啟動制熱的性能，大幅度的提升了可靠性和舒適性。又能將中間壓力的氣態(tài)冷媒直接供向高壓側(cè)壓縮機，消除了除霜運轉(zhuǎn)時常易發(fā)生的冷媒不足現(xiàn)象，實現(xiàn)了快速可靠的除霜運轉(zhuǎn)。

五、結(jié)束語

VRV 空調(diào)系統(tǒng)能夠滿足空調(diào)市場對于節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、舒適性的要求，受到空調(diào)用戶的廣泛認可。隨著VRV 空調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，其系統(tǒng)容量將不斷提高，工程造價也將不斷下降，其將成為空調(diào)技術(shù)發(fā)展的新趨勢。

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