多聯式空調制冷系統的動態仿真

劉大永 格力電器（石家莊）有限公司

多聯式空調制冷系統的動態仿真

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多聯式空調制冷系統需要能夠在不同室溫之下進行不同負荷率的運行，其運行特性可以通過動態仿真的模型建立來實現模擬。本文通過對某品牌多聯式空調制冷系統的研究，建立了空調制冷中重要元件冷凝器和壓縮器的動態仿真模型，并利用系統模型的耦合實現了對空調制冷系統的判斷。

建模假設 系統耦合 負荷率 運行特征

計算機技術的不斷發展使得仿真建模技術不斷成熟，并逐漸應用于機械制造和生產領域當中，為機械系統的控制和改善等方面提供理論和數據的依據。在多聯式空調制冷系統當中，動態仿真的模型模擬方法以其具有的深入分析、精準模擬的特性使得空調制冷的系統運行過程復雜這一難題得到了解決，并已經逐漸被業界所認可。動態仿真的模型化模擬在動態特性的研究領域具有十分突出的優勢。

1 多聯式空調制冷系統的動態仿真模型建立

1.1 壓縮機模型建立

壓縮機是空調制冷系統當中的重要組成部分，其傳熱傳質的過程十分復雜，本文所選用的研究對象某品牌多聯式空調制冷系統中的壓縮機為滾動轉子壓縮機，它通過變頻手段來對系統制冷劑的流量進行調節，從而完成變化協調。是重要的耗能部件。針對其這一特點，本文進行了壓縮器制冷劑質量流量的動態仿真計算方法，利用制冷劑質量流量、壓縮機理論輸氣量、輸氣系數、吸氣口制冷劑氣體比容等重要數值進行了公式計算，并引入溫度、壓力、泄露等系數概念，從而計算得出了壓縮機的理論容積輸氣量和壓縮機轉數。

1.2 冷凝器模型建立

在壓縮機進行壓縮工作之后，冷凝器則需要將其所壓縮后產生的具有極高溫度和壓力的氣態制冷劑進行冷凝，并利用電子膨脹閥使制冷劑得以循環。在空調進行制冷時，冷凝器會將室內熱環境和空調系統運行產生的熱量進行吸收，并排出室外，因此冷凝器的模型建立需要充分考慮其叉流的管路布置特征。由于叉流性冷凝器制冷時目前多聯式空調制冷系統中最為常見的，且結構十分復雜，因此在進行動態仿真模型建立時需要將其轉換為逆流型，并不考慮其內部的壓力變化以及管壁熱阻和軸向導熱等內容。經過研究，這種簡化并不會對模型結果產生巨大影響。

1.3 系統耦合

多聯式空調制冷系統的參數耦合方式多種多樣且不斷變化，基于室內環境變化因素、室內負荷、制冷模型、熱力學模型等多方面考量，可以繪制出耦合系統的關系圖，利用耦合關系圖，能夠將各個模型之間所具有的參數情況和傳遞方式進行歸類，從而利用數學方程進行動態的數值模擬。系統仿真過程的流程為：結構部件尺寸、已知條件輸入-冷凝壓力和蒸發壓力假設-運行壓縮機子程序、冷凝器子程序，從而獲得制冷劑質量流量-流量結果對比壓縮機子程序制冷劑流量-當二者相同，運行蒸發器子程序-當二者不相等-進行調整重新計算。

2 動態仿真的動態特性結果分析

2.1 室外環境和負荷率關系

在動態仿真的結果中，多聯式空調制冷系統出現了室外環境和負荷率之間的不同關系。在標準制冷下，室外環境相同，負荷率分別設定為16%和24%，通過動態仿真可以看出，在空調制冷的室外，標準制冷條件下最大冷負荷出現在14:00，負荷值達到了3680W;而當負荷率設定為24%。空調制冷的室外出現了些許變化，最大冷負荷出現在了15:00，為3710W。基于這一特點，本文又進行了負荷率相同室外環境不同的動態仿真模擬，可以看出，制冷量隨著室外溫度的升高而逐漸增加，當室外溫度高于標況規定的35℃，冷凝溫度和冷凝壓力都出現了十分顯著的升高，這表明制冷系統中冷劑流量會隨著室外溫度的升高而逐漸增加，同時單位制冷量和系統制冷劑流量的乘積等于系統總制冷量。

2.2 運行特征研究

本文通過開啟一臺室內機，利用負荷率為16%進行研究，發現了夏季典型工作日當中，空調制冷系統的連續運行過程中系統性能的變化趨勢和性能參數的變化規律，從而總結出多聯式空調制冷系統的運行特征。在夏季的典型工作日中，室外溫度與14：30-15:30達到溫度最高，在制冷系統連續運行的過程中，為了應對高溫，系統制冷量、壓縮機功耗、系統能效都出現了起伏變化，通過模擬，可以清楚地看出，制冷量會隨著室外溫度的增加而增加，室外溫度出現下降時，制冷量也相應減少。而壓縮機的功率變化則呈現出隨運行時間先增后減的規律，這表明在實際運行過程中，壓縮機的實際功率與能效和時間變化存在相應的關聯。

綜上所述，為了解決多聯式空調制冷系統中可能會出現的實際問題，并對空調制冷系統的性能進行檢驗，通過動態仿真的模型模擬，可以促進空調制冷系統的特征規律的把握，從而更好地發現空調系統中如壓縮機、冷凝器存在的問題。本文對某品牌的多聯式空調制冷系統進行了研究，通過數據模型分析可以清楚地觀察到冷凝器和壓縮機能夠隨著室外環境的溫度變化做出相應改變，系統優勢較為明顯。

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