多聯式空調系統電子膨脹閥開度和制冷劑充灌量的試驗研究

狄春紅

摘 要：變頻多聯機系統，又稱為變制冷劑流量的直接蒸發式空調系統，簡稱VRV空調系統[1]。該文以一拖四工質為R410A的多聯機系統為例，通過試驗的方法確定最佳電子膨脹閥開度和制冷劑充灌量，使得系統的EER為最大。

關鍵詞：VRV空調系統 電子膨脹閥開度 制冷劑充灌量 EER

中圖分類號：TK124 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0008-02

1 實驗系統

對空調器性能測試采用空氣焓差法[2]的原理，實驗對象為一套28 kW的多聯式R410A空調機組，其中機組的室外機是DLR-280W/BP，由一臺定速壓縮機和一臺變頻壓縮機并聯而成，該室外機組拖動三臺額定制冷為9.0 kW的風管式室內機（型號DLR-90F/BP）和一臺額定制冷為2.2kW的風管式室內機（型號DLR-22F/BP），室內外機之間通過R410A專用銅管連接，該銅管需要有充分的保溫，并且機組與銅管所有連接部分需要進行氣密性檢測。室外機到分配器前部的銅管長度為5 m，分配器到4個室內機的銅管長度也均為5m，如圖1所示。工質采用非共沸混合制冷劑R410 A，系統中制冷劑標準充灌量是12 kg，根據配管長度追加制冷劑，計算追加1.25 kg，合計需充注制冷劑量為13.25 kg。

實驗樣機的主要部件有：壓縮機、冷凝器、電子膨脹閥、蒸發器（如圖2所示）。系統中，除了制冷系統的四大部件之外，還設置了消音過濾器、集液管、分流器、電磁閥、氣液分離器、高壓傳感器等輔助部件，使系統得以優化[3]。除利用空氣焓差實驗臺測量空調器的制冷、制熱能力等參數之外，還對系統中某些關鍵點進行溫度、壓力的測量，故在測試系統中布置了若干溫度傳感器、壓力變送器等裝置。

2 電子膨脹閥開度調節試驗

對于該同一系統曾經調節測定額定制冷EER能力試驗（試驗工況：室外機，干球溫度35 ℃，濕球溫度24 ℃，室內機干球溫度27 ℃，濕球溫度19 ℃）。系統中室外機DLR-90F/BP的熱交換器是由上、下兩部分構成，每一部分各有一個電子膨脹閥，用來調節制冷劑的流量，以達到最佳制冷、制熱效果，即最優EER值。

本研究以EER值作為評判標準，同時兩個室外換熱器的過冷度也起到輔助判斷作用。本系統中室外機使用的電子膨脹閥開度范圍為0-480步，20步以下為全關狀態，480步（空氣流量>35.5 NL·min-1）為全開狀態[4]。由于下部分換熱器的換熱面積大，且分流管路多，制冷劑流量自然需求大，因此以下部分換熱器的電子膨脹閥定在480步的條件下，調節上部分換熱器的電子膨脹閥的開度進行對比。

從曲線圖3中，可以看出隨著對下部分換熱器的電子膨脹閥開度的逐漸關小（從480步關小至215步），上、下換熱器的過冷度逐漸接近，最后交匯于一點，EER值也有弧形的變化，在膨脹閥處于230步（空氣流量為23.5 NL·min-1）時，達到最高點，因此確定了下換熱器的膨脹閥開度為230步，上換熱器為480步是室外機系統的制冷劑分流最理想狀態。

3 制冷劑充灌量微調試驗

通常安裝的空調系統的制冷劑量是在機器出廠標準充灌量的基礎上，按照配管的長度通過相應的公式進行計算追加量而得出的，但該合計充灌量是為了適用于廣大用戶而確定的，通常充灌量要比試驗中的略高。在試驗中為了能獲得最佳效果，即更高的EER值，需要微調制冷劑量。

本系統初期的充灌量是13.25 kg，室外機上、下換熱器的電子膨脹閥開度依據分流均衡調節試驗確定的230和480步進行設定，在其他試驗條件不變的情況下，以EER值最高作為評判標準。通過逐步釋放制冷劑，測試出一組EER數據，同時通過計算得到相對應的EER模擬值，具體數據見表1。

表1數據中實驗值與模擬值存在較大的誤差，最大誤差達到9.47%，平均誤差8.64%。產生誤差的原因主要是仿真系統存在的由于對各個部件的數學模型進行過于理想化的假設，且沒有考慮配管、壓降等因素，另中央空調實際運行中的回油控制導致系統冷量有較大的損失，因此導致較大的誤差。但從圖4對比曲線上來看，基本上可以看出仿真結果能夠反映出系統的運行規律。

從圖4中，可以看出隨著制冷劑充灌量的減少，EER值出現了峰值曲線，在制冷劑量處于12.55 kg時，達到最高點，因此確定了充灌量為12.55 kg是室外機系統的最優制冷劑充灌量。

4 結論

對于現有冷凝器的構造，分為上下部兩部分，下部分換熱器的換熱面積與上部分換熱面積不同（面積比為2∶1），且分流管路數量不同，理想設置是下部分換熱器膨脹閥開度為480步（空氣流量>35.5 NL·min-1），上部分換熱器膨脹閥開度為230步（空氣流量=23.5 NL·min-1）。

通過試驗得出本系統最佳制冷劑充灌量是12.55 kg，后期的改造產品的額定充填量應盡可能接近該值。

參考文獻

[1] 馬一太，王洪利.多聯機空調系統及其能效標準進展[J].機械工業標準化與質量2008（2）：21-23.

[2] 石文星，成建紅，趙偉，等.多聯式空調技術及相關標準實施指南[M].北京：中國標準出版社，2011：51-61.

[3] 付小平.空調技術[M].機械工業出版社，2007.

[4] 郭筱瑩.多聯式空調機組的應用[J].暖通空調，2004，34（12）：74-75.