多联机空调系统设计-文档资料

1、1漫谈多联机漫谈多联机清华大学清华大学 20052005年年10 10月大连月大连 2 漫谈多联机漫谈多联机 前前 言言 多联机系统的作用域多联机系统的作用域 多联机系统的合理设计多联机系统的合理设计 多联机组尚需提高多联机组尚需提高 结束语结束语 3 前前 言言漫谈多联机漫谈多联机4前言前言 多联机的分类多联机的分类单冷单冷型型热泵型热泵型热回收型热回收型 一部分房间供冷一部分房间供冷 同时一部分房间供热同时一部分房间供热 2管制系统管制系统 3管制系统管制系统52管式热回收型多联式空调机组管式热回收型多联式空调机组EV1 EV2 EV3EV1 EV2 EV3 V1V1 V3V3 V2V2

2、V4V4室内机组室内机组 室外机室外机冷热冷热转换器转换器63 3管式热回收型多联式空调机组管式热回收型多联式空调机组 室内机组 室外机 EV0EV1 EV2 EV37前言前言 多联机的特点多联机的特点4容量自由组合容量自由组合 8 856 56 HPHP44系统简单系统简单 设计灵活设计灵活 室外机位置任意、作用半径大室外机位置任意、作用半径大44精确控制室内温度精确控制室内温度44节能节能 室内机独立控制、室外机变频室内机独立控制、室外机变频44安装简便安装简便 可靠性高可靠性高8前言前言 多联机的现状多联机的现状 良好的中小型中央空调系统方案良好的中小型中央空调系统方案 几乎誉为可以一统

3、天下几乎誉为可以一统天下 但是：但是： 多联机的发展历程才多联机的发展历程才2020年，一定存在年，一定存在 诸多不明的问题，需要提出加以讨论诸多不明的问题，需要提出加以讨论多联机运行特性的主要研究方法是实多联机运行特性的主要研究方法是实 验研究，其仿真研究才刚刚起步验研究，其仿真研究才刚刚起步 提出以下问题，希望引起大家的关注，提出以下问题，希望引起大家的关注，并在实践中逐步回答并加以解决并在实践中逐步回答并加以解决9系统作用域系统作用域漫谈多联机漫谈多联机10作用域作用域 作用范围作用范围实际配管长度实际配管长度 100150m等效配管长度等效配管长度 115175m总体高度差总体高度差

4、50m室内机间高差室内机间高差 15m 30？第一分支至最远第一分支至最远 40m11作用域作用域 问题问题lg ph 50m 管路承压管路承压 电子膨胀阀匹配电子膨胀阀匹配 40、150m蒸发温度不同蒸发温度不同吸气压力降低吸气压力降低排气温度上升排气温度上升制冷工况制冷工况（室外机在上）（室外机在上）12作用域作用域 问题问题lg ph 15、50m 液体闪发液体闪发 冷凝压力保证冷凝压力保证 150m高压气冷凝高压气冷凝制热工况制热工况（室外机在上）（室外机在上）13作用域作用域 性能系数性能系数 样本样本 ( (配管等效配管等效7.5m7.5m） 0 00.50.51.01.01.51

5、.52.02.02.52.53.03.03.53.50 02020404060608080100100120120140140制冷量制冷量(kW)(kW)EER(W/W)EER(W/W)14作用域作用域 性能系数性能系数室外机室外机室内机室内机0室内机室内机3室内机室内机2室内机室内机1 1室内机室内机4CHCHCHCHCHCHCHCHCHEV1EV2EV5EV4EV3压缩机压缩机r r 换热器换热器气液分离器气液分离器高压气管高压气管低压气管低压气管液管液管Tliq,0Tgas,0Tliq,1Tgas,1Tliq,2Tgas,2Tliq,3Tgas,3Tliq,4Tgas,4PgasPLiq

6、PgasPLiqPgasPLiqPLiqPgasPLiqPgasPliqPHigh,gasPLow,gasTsu,1Tsu,2Tex5 5个室内机个室内机制冷剂：制冷剂：R407cR407c3 3管热回收型系统管热回收型系统作用半径约作用半径约40m40m实验机组实验机组地点：列日大学地点：列日大学15作用域作用域 性能系数性能系数0.000.000.500.501.001.001.501.502.002.002.502.503.003.00151520202525303035354040室外温度室外温度 COPCOP30% 30% 部分负荷部分负荷 50% 50% 部分负荷部分负荷 = 50

7、%= 50% 50% 50% 部分负荷部分负荷 60% 60%试验试验: :室外温度室外温度 负荷负荷 COP COP基本不变基本不变 16作用域作用域 能耗问题能耗问题 配管长度影响配管长度影响流动阻力流动阻力R22 吸气管阻力吸气管阻力铜管铜管OD t=0.04/m mm p=731 pa/m 18 5.84 kW ( 7.0m/s) 22 10.31 (1421/11.716.1) 28 20.34 (2836/12.716.3) 35 37.31 (4554/12.715.2) 42 61.848 . 1QQLtt17作用域作用域 能耗问题能耗问题 配管长度影响配管长度影响系统能力系统

8、能力制冷量制冷量蒸发温度蒸发温度t0 te t 室内机（总和室内机（总和, tn）吸气管阻力吸气管阻力QeQ0室外机室外机18作用域作用域 能耗问题能耗问题 配管长度影响配管长度影响系统能力系统能力等效长度等效长度30m30m50m50m80m80m100m100m 120m120m 150m150m制冷制冷 t 2.2 3.6 5.8 7.3 8.8 11t 2.2 3.6 5.8 7.3 8.8 11 0.93 0.93 0.890.89 0.830.83 0.780.78 0.740.74 0.68 0.68 制制 热热0.990.99 0.990.99 0.970.97 0.970.9

9、7 0.960.96 0.950.95吸气管阻力压缩机吸气压力降低，制冷吸气管阻力压缩机吸气压力降低，制冷能力下降，每能力下降，每约约3的容量修正率：的容量修正率：19作用域作用域 能耗问题能耗问题配管长度影响配管长度影响系统能耗系统能耗lg ph流动阻力流动阻力吸气压力下降、过热增加吸气压力下降、过热增加系统系统EER相应下降，每相应下降，每约约3%EER 1.9 2.4 20作用域作用域 能耗问题能耗问题0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 蒸发温度蒸发温度 20 15 10 5 0 20 15 10 5 0 制冷量制冷量 kWkWA AB BC C1

10、 12 2 2”2”3 3” ”3 3 MME EO O p p p p2323 p p1212室外机室外机室内机室内机3 3 室内机室内机 配管阻力的影响配管阻力的影响室外机：吸气压力降低室外机：吸气压力降低 制冷量减小制冷量减小室内机：蒸发温度提高室内机：蒸发温度提高 制冷量减小制冷量减小21提高设计水平提高设计水平漫谈多联机漫谈多联机22 设计要点设计要点作用半径适当作用半径适当控制吸气管阻力损失控制吸气管阻力损失23设计要点设计要点 优化匹配优化匹配合理确定室内外机容量合理确定室内外机容量24设计要点设计要点 5 0 5 10 15 20 25 30 5 0 5 10 15 20 25

11、 30 蒸发温度蒸发温度 20 15 10 5 0 20 15 10 5 0 制冷量制冷量 kWkWA AB BC C1 12 2 2”2”3 3” ”3 3 p p p p2323 p p1212室内机室内机3 3 室内机室内机室外机寻优室外机寻优室内机寻优室内机寻优冷量不足冷量不足室外机室外机25设计要点设计要点 5 0 5 10 15 20 25 30 5 0 5 10 15 20 25 30 蒸发温度蒸发温度 20 15 10 5 0 20 15 10 5 0 制冷量制冷量 kWkWA AB BC C p p p p2323 p p1212室外机室外机室内机室内机3 3 室内机室内机室

12、外机寻优室外机寻优室内机寻优室内机寻优26设计要点设计要点 系统布局要思考系统布局要思考需要考虑室内机和室外机需要考虑室内机和室外机的相对位置关系的相对位置关系27设计要点设计要点 制冷模式制冷模式 室外机在下部室外机在下部上升高压液体管需克服重力损失上升高压液体管需克服重力损失防止液体闪发防止液体闪发制热模式制热模式 室外机在上部室外机在上部高差越大高差越大要求压缩机排气压力越高要求压缩机排气压力越高28设计要点设计要点高压液体远距离传输高压液体远距离传输 可能出现沿程闪发和液体回流可能出现沿程闪发和液体回流膨胀阀的容量膨胀阀的容量 要考虑室内机在任何位置都有良要考虑室内机在任何位置都有良好

13、调节特性好调节特性29设计要点设计要点各房间空气参数各房间空气参数应相差不大应相差不大否则：适应低参数否则：适应低参数 增加能耗增加能耗30提高机组系统水平提高机组系统水平漫谈多联机漫谈多联机31 系统的控制问题系统的控制问题 数码涡旋压缩机数码涡旋压缩机 均油与回油措施均油与回油措施 R410A32 系统控制问题系统控制问题VRF test benchEvolution of the reference temperatures.15.020.025.030.01.41.61.82.0Test time (Hour)Temperature (C)t_ret_mean_0t_ret_mean_

14、1t_ret_mean_2t_ret_mean_3t_ret_mean_4t_ret_mean_outdoorTest:Start hour:Stop hour:17-12-2001 15:35:0517-12-2001 17:11:16TEST_12_011217 室温波动严重室温波动严重实验：同上实验：同上33 系统控制问题系统控制问题VRF test benchEvolution of the relative pressures.0.02.04.06.08.010.012.014.016.018.020.022.024.026.028.030.01.41.61.82.0Test tim

15、e (Hour)Relative pressure (Bar)p_H_gazp_L_gazp_gaz_iup_liqp_liq_iuTest:Start hour:Stop hour:17-12-2001 15:35:0517-12-2001 17:11:16TEST_12_011217 吸气饱和温度约吸气饱和温度约0oC排气饱和温度约排气饱和温度约40oC实验：同上实验：同上34 系统控制问题系统控制问题室内机风速由用户设定，不能作为室内机风速由用户设定，不能作为调节手段（自动模式除外）调节手段（自动模式除外）目前控制策略普遍存在的问题目前控制策略普遍存在的问题基本不能调节制冷量基本不能调节

16、制冷量实际表现为实际表现为ON/OFFON/OFF控制控制控温精度不高控温精度不高最小过热度不能保证最小过热度不能保证35系统控制问题系统控制问题 系统调节实质系统调节实质 减少蒸发器总面积减少蒸发器总面积制冷量制冷量蒸发温度蒸发温度t0 te t 压缩机压缩机 室内机（总和室内机（总和, tn）Q0 最佳最佳 减少室内机减少室内机 面积面积 各室内机各室内机负荷变化一致负荷变化一致 36系统控制问题系统控制问题 制冷量制冷量蒸发温度蒸发温度t0 te t 压缩机压缩机 Q0 ON/OFFON/OFF控制控制 温度波动大温度波动大电子膨胀阀控制电子膨胀阀控制 吸气过热度大吸气过热度大蒸发温度下

17、降蒸发温度下降 能效降低能效降低 系统不稳定系统不稳定37系统控制问题系统控制问题制冷量制冷量蒸发温度蒸发温度t0 te t 压缩机压缩机 室内机（总和室内机（总和, tn）吸气管阻力吸气管阻力QeQ0优佳优佳纯面积控制纯面积控制优化控制优化控制38系统控制问题系统控制问题控制对象：控制对象：室温、压缩机容量、室温、压缩机容量、 压缩机吸气过热度压缩机吸气过热度限制条件：限制条件：低压的限定低压的限定（除湿、节能）（除湿、节能） 高压的限定高压的限定（供热、节能）（供热、节能）控制策略：控制策略：规则控制、反馈控制规则控制、反馈控制系统的稳定性系统的稳定性39 数码涡旋数码涡旋卸载控制卸载控制

18、吸气旁通的吸气旁通的极限情形极限情形数码涡旋数码涡旋PWM电磁阀电磁阀 On:加载加载Off:卸载卸载动、静涡旋盘间分离动、静涡旋盘间分离1 1亳米亳米40 数码涡旋数码涡旋数码涡旋的卸载控制数码涡旋的卸载控制最佳周期时间：与容量调节比例呈反比趋势，最佳周期时间：与容量调节比例呈反比趋势，容量调节比例越低，最佳周期时间越长容量调节比例越低，最佳周期时间越长 10 9 11 12 13 14 15 16 17 18 最佳周期时间最佳周期时间 /s 容量比率容量比率/% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (c) 最佳周期时间曲线最佳周期时间曲线 (a) 固定周期时间

19、固定周期时间 100% 0% 10s 5s 5s (b) 可变周期时间可变周期时间 10s 5s 5s 20s 10s 10s 41数码涡旋数码涡旋无电磁干扰、控制系统简单无电磁干扰、控制系统简单能效较好能效较好 不能超负荷制热不能超负荷制热部分负荷除湿性能好吗？部分负荷除湿性能好吗？不需要考虑回油吗？不需要考虑回油吗？42数码涡旋数码涡旋 数码涡旋少干扰数码涡旋少干扰安培安培 ( (A)A) 1 1 9 9thth1 1 7 7thth1 1 3 3thth1 1 1 1 thth7 7thth5 5thth0 01 12 23 34 45 51 1 9 91 1 7 71 1 3 31 1

20、 1 17 75 5变频系统变频系统EMC EMC 规规定定数码涡旋系统数码涡旋系统E EMMWW43 数码涡旋数码涡旋 性能对比性能对比变频压缩机性能曲线变频压缩机性能曲线01000200030004000500060007000800090001000030405060708090100110120130f(Hz)Qe、Pin(W)0.00.51.01.52.02.53.03.5EER(W/W)EERQePint te e、t tc c一定一定44 数码涡数码涡性能对比性能对比02468101214Capacity (KW)048121620Digital ScrollInverter V

21、ariable Speed蒸发温度低，又节能蒸发温度低，又节能 ?未获得不同占空比的性能曲线未获得不同占空比的性能曲线45 数码涡旋数码涡旋除湿除湿 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14排气压力排气压力储气罐压力储气罐压力蒸发器压力蒸发器压力压缩机吸气压力压缩机吸气压力占空比占空比50蒸发器表面温度蒸发器表面温度46 数码涡旋数码涡旋回油回油数码涡旋也需回油运转模式数码涡旋也需回油运转模式电磁阀调节周期约电磁阀调节周期约20s,20s,系统系统的时间常数为分钟级，可利的时间常数为分钟级，可利用加载时较大的流速带油用加载时较大的流速带油室内机开启状态取决于用户，室内机开启状态取决于用户，不工作的室内机一定会存油不工作的室内机一定会存油需根据数码涡旋压缩机工作需根据数码涡旋压缩机工作特点设计回油模式特点设计回油模式47 回油问题回油问题 压缩机多台并联自动均油压缩机多台并联自动均油多联机运行过程的回油多联机运行过程的回油48R410AR410A R410A R410A 制冷剂吸气管路流速与制冷剂吸气管路流速与R22R22系统基本相当系统基本相当 吸气管路流动阻力也基本相当吸气管路流动阻力也基本相当 但是：吸