基于多聯機空調系統的性能域研究

摘要：本文從在建筑物室內負荷分布不均勻的情景下，對多聯機空調系統在不均勻負荷條件下的負荷變量進行分析，并進一步提出多聯機空調系統在不均均環境條件下的性能水平，會受到不均勻環境導致的負荷率和不均勻指數影響，呈現出為一定范圍的性能域，并分析性能域存在的原因。

關鍵詞：多聯機；空調系統；性能域

中圖分類號：TU831.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

隨著科學發展觀的推廣普及，在現代社會經濟活動中，建筑節能問題已經成為社會各界關注的主要問題，而多聯機技術的飛速發展和廣泛應用也將節能問題帶入了多聯機領域，與傳統的建筑環境控制技術相比，多聯機技術擁有更多的末端結構，其在實際運行中的負荷分布會直接影響到其在實際建筑中的部分負荷運行性能，因此，多聯機的部分負荷特性已經成為目前多聯機節能領域研究的主要課題。

1建筑物內部負荷不均勻性的描述方法

在多聯機的實際應用中，一棟擁有多個房間的建筑物內部，多聯機會相應的產生多個末端系統已構成完整的環境控制體系。因為不同房間的環境屬性不同，必然會導致處于房間內的多聯機末端系統運行負荷不同，而多聯機的整體性能會受到處于多個房間內多個末端機構負荷變量的直接影響。因為房間的實際情況不同，各個末端機構的實際負荷也會不同通過對各房間負荷來描述多聯機的部分負荷較為復雜，其具體描述方式如下。

根據負荷總量與房間的負荷不均勻指數能夠實現對多聯機個體和總體負荷的定義，實際運行中多聯機的總負荷率定義為

其中q代表各個房間，qi為房間的冷負荷，qimax為房間的最大冷負荷，N為多聯機服務范圍內的房間總數。

根據上述定義可以推導出某一個房間的負荷率可以定義為

負荷不均勻指數UI主要反映了不同房間內的負荷不均勻性，定義如下：

2多聯機的性能域

對多聯機系統部分負荷變化的研究，需要在理想狀態下進行，所以為了保證研究的針對性和效率，作出以下假設：第一，在試驗分析過程中忽略制冷器管道的連接阻力；第二，假設系統只有一個外部模塊，其中包括一臺冷凝機和一臺變頻壓縮機；第三，假設室外機的風扇運行耗電量為定值，會略外機風扇耗電量對多聯機負荷的影響。

在排除外部影響因素以后，客觀上可以認為多聯機壓縮機制冷量與壓縮機耗電量之間的比值（COPcomp），與多聯機制冷量與整機耗電量之間的比值（COP）是相同的。在室內溫度為27oC、室外溫度35oC、室內相對濕度50%的情況下對交流變頻多聯機的部分負荷特性進行分析，多聯機的性能參數如表1所示。

表1多聯機的結構參數與表面性能參數

系統描述室外機組1臺，室內機組4臺（容量相等7kW）

名義性能參數制冷運行制冷量=28kW

壓縮機理論輸氣量Vh=57.0

風扇室外機組風量10000m3/h，功率600W

室內機組風量 1000m3/h

系統控制策略壓縮機頻率控制壓縮機吸氣過熱度為5oC

室內機電子膨脹閥控制室內溫度為27oC，相對濕度50%

室外機電子膨脹閥全開

多聯機制冷量與整機耗電量之間的比值，與總負荷率和負荷不均勻性指數之間的關系如圖1所示，從圖中可以明顯看出多聯機制冷量與整機耗電量的比值，是受總負荷率和負荷不均勻指數影響的函數曲線，在實際的應用中多聯機系統的總負荷率和負荷不均勻指數時存在取值范圍的，所以相應的多聯機制冷量與整機耗電量之間的比值也是存在一個值域的，在多聯機運行的理想狀態下這一值域就是多聯機的“性能域”。當UI為定值的時候，COP會隨LR的增加而減小，當LR為定指的時候，COP隨UI的增加而減小。在多聯機的實際運行中，LR為定值，UI越大，室內的負荷越不均勻，而COP越低，反之，UI越小，COP越高。

3負荷不均勻對多聯機能耗的影響

綜合上述分析可以認定建筑物內部的負荷不均勻現象會對多聯機的能耗產生影響，具體影響表現為，多聯機系統的對環境的適應性越高，其整體運行功率就會越低，而系統整體功率偏低會導致系統COP的降低。總體而言在低頻狀態下建筑物內部的負荷均勻程度對系統整體能耗的影響不大，低頻狀態下的多聯機能耗主要受整體負荷率影響。但是隨著多聯機整體負荷率的升高，整體負荷率對系統整體能耗的影響降低，壓縮機制冷量與壓縮機耗電量之間的比值對能耗的影響更為顯著，所以在這種工況下，建筑物內部環境分布均勻與否對能耗的影響得到強化，隨著多聯機系統功率的變化，影響多聯機值域的兩個關鍵因素負荷總量與房間的負荷不均勻指數也會發生變化，多聯機的值域范圍會呈現不同的數值，表現為不同的形狀。

4結論：

本文以在負荷分布不均勻建筑物的室內運行的多聯機為研究對象，對負荷不均勻現象對多聯機性能的影響進行了對比分析，并根據分析結果總結了多聯機性能受負荷分布不均勻現象影響的規律，具體結論如下：

（1）在多聯機運行的理想狀態下使用多聯機系統的總負荷LR和室內負荷不均勻指數UI對多聯機不同負荷下的運行性能進行分析。認為在多聯機運行的理想狀態下多聯機的能耗會因為建筑物各室內負荷分布不均勻而產生變化，其具體結果為受總負荷和負荷不均勻指數影響的性能域。

（2）當多聯機系統處在較低的運行功率時，多聯機系統的能耗受系統總負荷的影響最大，室內負荷不均勻指數的變化對其能耗的影響較小。當系統的總負荷增大的時候，系統總負荷對系統能耗的影響力逐漸下降，室內負荷分布不均勻指數的影響作用被放大，室內不均勻指數越高系統的能耗就越高，反之室內不均勻指數越低，系統的能耗越低。在眾多的影響參數中，壓縮機的吸氣壓力和運行頻率是影響多聯機性能域形狀的內部參數，多聯機的性能域寬度隨著負荷率的增加而減小。

參考文獻：

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