數碼渦旋技術在多聯機空調中的設計探討

崔大勇

（1.沈陽招標中心，遼寧 沈陽 110002；2.沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168）

數碼渦旋技術在多聯機空調中的設計探討

崔大勇1，2

（1.沈陽招標中心，遼寧 沈陽 110002；2.沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168）

介紹多聯機系統工作原理，與傳統中央空調相比數碼渦旋技術的核心技術數碼渦旋壓縮機變容量原理與控制輸出、電子膨脹閥的流量控制技術，以及數碼渦旋多聯機在設計時需要注意的問題。

多聯機；數碼渦旋；壓縮機；電子膨脹閥

VRV（variable refrigerant volume）空調系統是一種變冷劑式空調系統，由于其一拖多的特性簡稱為多聯機空調，最早由日本引進國內，近年來壓縮機技術從定頻到變頻再到數碼渦旋的技術革新，使多聯機系統在穩定性、節能性，智能控制方面取得了很大進步，在一些有較高空調使用要求的單位如高級寫字樓，醫院等應用越來越廣泛。

1 多聯機空調系統工作原理

多聯機空調系統是用一臺單模塊外機或一套多模塊室外機通過銅管與多臺室內機相連（容量最多可達120%），室外側采用風冷板換熱形式、室內側采用制冷劑直接蒸發換熱形式。制冷系統的工作原理，其實質是利用工質在蒸發器中由液態到氣態的相變進行吸熱以達到降溫的目的。壓縮機使這一吸熱過程連續不斷地進行，形成循環。即制冷劑以低溫低壓氣體形態被吸入壓縮機，經過壓縮后變成高溫高壓氣體，經過室外機冷凝器，風冷冷卻后變成高溫高壓液體，進入室內機系統，經節流裝置進入蒸發器變成低溫低壓氣體。

近年來數碼渦旋技術以其節能先進性取得領先地位，圖1、圖2就是簡要的內外機系統圖。

圖1 室內機系統圖

圖2 室外機單壓縮機系統圖

2 數碼渦旋壓縮機

（1）數碼渦旋壓縮機工作原理。數碼渦旋技術的核心在于數碼渦旋壓縮機，它作為變容量調節空調系統的核心部分，他主要由動渦旋盤、定渦旋盤、PWM閥和平衡管等幾個部分組成，構成了變容量調節的基本組成部分（如圖3所示）。

圖3 數碼壓縮機工作原理

（2）數碼渦旋壓縮機變容量原理。數碼渦旋壓縮機循環控制周期包含“負載期”和“卸載期”兩個部分，該動作主要由定渦盤和PWM容量調節閥兩個硬件共同完成。如圖4“負載期”所示，此時PWM閥關閉，卸氣倉與壓縮倉壓力一致，定渦盤與動渦盤處于正常負荷輸出狀態，此時為100%負荷能力輸出；當其為“卸載期”階段時，PWM閥開啟，泄氣倉內壓力為吸氣壓力，由于壓縮機的柔性設計，動、定渦盤在壓力差的作用下，在軸向有微量分離作用，此時就不再有制冷劑通過壓縮機，因此也沒有了負荷，排氣口也就沒有輸出，故此時能力輸出為0%。

圖4 數碼渦旋壓縮機循環控制周期工作原理

控制PWM容量調節閥的開關狀態，也就控制了壓縮機的“負載期”和“卸載期”的工作狀態，筆者通過計算PWM閥的兩個狀態的工作時間，就可以確定出壓縮機的平均輸出容量，從而達到所需容量調節輸出的目的。例如：一個總能力10匹的系統，控制周期為20s，當要輸出5匹的能力時（占總能力的50%），則負荷時間占周期時間的50%，既加載10s然后卸載10s即可。渦旋壓縮機輸出特性呈現滿載“1”和空載“0”的循環工作方式，也就呈現為“0-1”的數碼特性，故該壓縮機也被稱譽為“數碼渦旋壓縮機”。

3 數碼渦旋節流裝置

電子膨脹閥作為制冷系統中的節流元件是用來控制進入蒸發器的制冷劑流量。其流量由一個針狀閥和閥座調整。針狀閥由受三個力的膜片控制，作用力施加在膜片下端，使之趨于關閉的是蒸發后壓力和過熱度彈簧的彈力。與這兩個力相平衡的是感溫包充注物的壓力，感溫包綁在蒸發器出口的管路上。膨脹閥的動作過程如下：當機組運行時，蒸發器的制冷劑在飽和壓力和飽和溫度下蒸發，如果感溫包處在一個較高的溫度下，它就會產生比蒸發壓力更高的壓力（在感溫包充注的制冷劑和系統充注的制冷劑相同時），這個壓力差大于過熱度彈簧的彈力時，膨脹閥就會打開，否則關閉。由此可知，當離開蒸發器的制冷劑溫度升高時（即過熱度增大時），盤管出口處的溫包壓力會增大，通過膨脹閥的流量增大，使過熱度降低；當離開蒸發器的制冷劑溫度降低時（即過熱度減小時），溫包內壓力也減小，膨脹閥開啟度減小，流量減小使過熱度上升。過熱度可以通過熱度彈簧來調節。由于PWM閥和電子膨脹閥的作用和控制特性，設計時要求它們必須要垂直放置，并且要求質量穩定可靠，使用壽命很長。

4 多聯機系統設計中應注意的問題

（1）節能性與適應范圍。適用于建筑功能多變、空調運行時間不統一的空調系統。傳統集中空調系統以全年中最不利氣候參數為設計依據，因此空調系統最高效率點一般在滿負荷附近，但最不利工況僅占全年時間的一小部分，空調系統大部分時間處于部分負荷運行狀態，多聯機的設計思路與傳統中央空調有所差異，它將最高效率點設在正常運行區間內（全負荷50%～70%），這樣在空調負荷變動較大、空調運行時間不統一的空調系統中，多聯機可以根據負荷特點，通過分散布置取得很大的節能效果。

（2）銅管長度。制冷劑在管路中流動時，由于管道長度與彎頭影響一定會產生壓降，傳統中央空調冷水系統多采用循環泵增壓，原則上如果泵選型壓頭足夠大，可以補回系統壓力損失，但對于多聯機來說本身屬于直膨式制冷系統，沒有增壓泵來補償壓力損失，尤其是壓力降低導致壓縮機吸氣壓力下降，壓縮比增大，容積率下降，冷量下降，所以如果系統管路太長，不管是變頻壓縮機還是數碼壓縮機，制冷效率都會大大降低，按照實驗數碼結合實際情況一般長度不超過120m。

（3）內機高差。制冷運行時，室內機電子膨脹閥主要起節流作用，并且室內機之間的流量分配也是由它控制的，為了讓電子膨脹閥有更好的節流作用，制冷劑在通過電子膨脹閥前應有一定的過冷度，一般為3～5℃，安裝在低位的電子膨脹閥，由于高差重力作用前后壓差最大，安裝在高位的壓差最小。如果內機之前的高差較大，安裝在最高位的膨脹閥過冷度最小，容量也是最小，閥全部打開時容量依然不夠，這樣就失去了調節的作用。如果在工程應用中連接多臺室內機且存在樓層高差的話，內機最大高差不應超過15m。

多聯機空調VRV系統同傳統中央空調相對比，在節能上，智能控制上，其設計理念充滿靈活性，內機款式上也有很多選擇如風管式，落地式，卡式，整個系統相對占用建筑面積小，但是在實際應用上也存在一些問題需要設計者更加細心，更加耐心地去優化和改進，同時希望在技術上能不斷發展，不斷創新，更好地服務社會。

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Discussion on the Design of Digital Scroll Technology in M ulti-line Air Conditioning

CUI Da-yong1，2
（1.Shenyang Bidding Center，Shenyang，Liaoning 110002，China；2.Shenyang University of Architecture，Shenyang，Liaoning 110168，China）

This paper introduces theworking principle ofmulti-on-line system，the core technology ofdigitalscroll technology compared with the traditional centralair-conditioning digitalscroll compressor variable capacity principle and controloutput，electronic expansion valve flow control technology，and digitalvortexmulti-lineatdesign time.

multi-line；digitalvortex；compressor；electronic expansion valve

TU831

A

2095-980X（2017）05-0098-02

2017-04-28

崔大勇（1983-），男，遼寧錦州人。