多元变频VRV空调系统原理

　　摘要：本文给出了变频VRV空调系统的定义，论述了各种单冷、热泵及热回收型多元VRV空调系统的工作原理和性能特点，并指出了在多元VRV空调系统中尚需解决的问题。

　　关键词：VRV空调系统，变频控制，工作原理

　　1. VRV空调系统的定义及控制原理

　　VRV空调系统是在电力空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。VRV空调系统需采用变频压缩机、多极压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制；在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路，以调节进入室内机的制冷剂流量；通过控制室内外换热器的风扇转速积，调节换热器的能力。在变频调速和电子膨胀阀技术逐渐成熟之后，VRV空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。

　　空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作，而且系统各部件之间、系统环境与环境之间相互影响，因此VRV空调系统的状态不断变化，需通过其控制系统适时地调节空调系统的容量，消除其影响，是一种柔性调节系统。其工作原理是：由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。

　　2. VRV空调系统的特点

　　变频VRV空调系统的相对于定速系统具有明显的节能、舒适效果：

　　（1） VRV空调系统依据室内负荷，在不同转速下连续运行，减少了因压缩机频繁启停造成的能量损失；在制冷/制热工况下，能效比COP随频率的降低而升高，由于压缩机长时间工作在低频区域，故系统的季节能效比SEER相对于传统空调系统大大提高；采用压缩机低频启动，降低了启动电流，电气设备将大大节能，同时避免了对其它用电设备和电网的冲击。

　　（2） VRV空调系统具有能调节容量的特性，在系统初开机时室温与设定温度相差很大，利用压缩机高频运行的方式，使室温快速地到达设定值，缩短室内不舒适的时间；系统调节容量使室温波动很小，改善了室内的舒适性；极少出现传统空调系统在启停压缩机时所产生的振动噪声，且室内机风扇电机普遍采用直流无刷电机驱动，速度切换平滑，降低了室内机的噪声。由于VRV空调系统比冷水机组的蒸发温度高3℃左右，其COP值约提高10%；结构紧凑，体积小，管径细，不需要设置水系统和水质管理设备，故不需要专门的设备间和管道层，可较大程度地降低建筑物造价，提高建筑面积的利用率；室内机的多元化，可实现各个房间或区域的的独立控制；而且热回收VRV空调系统，能在冬季和过渡季节，向需要同时供冷和供热的建筑物提供冷、热源，将制冷系统的冷凝负荷和蒸发负荷同时利用，大大提高能源利用效率。因此，多元VRV空调系统将是今后中小型楼宇空调系统的发展主流之一

　　4. 多元VRV空调系统研究开发中尚需解决的问题

　　多元VRV空调系统发展至今，无论是在制冷系统，还是在控制方法上都取得了很大的进步，但仍存在以下几方面的问题，尚需进一步深入研究。

　　（1） 舒适性：有待于新的传感器的开发和现代控制理论的应用，以推进智能空调系统的发展。

　　（2） 稳定性和节能性控制问题：研究制冷系统的各调节部件对系统特性的影响规律，实现系统的稳定调节和节能控制。

　　（3） 控制器的可移植性问题：深入研究制冷系统的特性规律，研制出适合于大小系统兼容，热泵型和热回收型系统通用，移植性较强的控制器。

　　（4） 系统综合性能评价问题：VRV空调系统特别是热回收型系统，由于各换热器的功能和温度条件不尽相同，如何评价系统的综合性能，尚无合理和实有的方法。

　　（5） 制冷剂替代问题：由于VRV空调系统的管道接头较多，增加了制冷剂泄漏的可能性，且系统的内容积过大，增大了制冷剂充灌量，在HCFC控制计划实施后，系统价格会大大上升。所以，减少制冷剂充灌量和减少泄漏是系统开发过程中应该重视的问题，同时应加强对HCFC22的替代工质在VRV空调系统中的应用研究。