vrv空调系统运行节能分析

vrv空调系统运行节能分析

现代社会的发展对空调设备的设备有越来越高的要求。单元式空调器已经发展为能耗低、体积小、功能全面、机械精神、施工方便、施工方便等。(VRV系统)这种系统采用了多项新技术以满足用户多方面的需求。本文将针对其中与能耗有关的新技术作一些分析。1系统形式、布置不同类型的建筑系统即实施分卡式、吊挂气管VRV系统全称为VariableRefrigerantVolume系统,即制冷剂可变系统,自20世纪90年代初以来,在日本发展迅速,应用广泛,大金、东芝、三洋均有可供选择的各种VRV产品系列。VRV系统是在分体式空调机的基础上发展起来的。变频控制的VRV系统由室内机、室外机、冷媒配管和遥控装置等组成,目前,一台室外机最多可连8台室内机(如图1),系统中室内机总容量与室外机的容量配比范围为50%～130%,且室内机有吊顶卡式、吊顶暗装可接风管的形式、挂壁式、明装立式等多种形式。室外机分为冷热两用型和单冷型两大类。在一个VRV系统中可并联多种形式的室内机。一台室外机供冷量一般为14.53～58.15kW(12500～50000kcal/h)。室外机内装有涡旋式压缩机,采用变频控制,供液管上设电子控制阀,分流器等,可根据各区域的不同要求,进行制冷工质流量的控制。这种回路也成为HIDECS回路(Hi-InverterDriveandElectronicControlSystem)。这样,不但满足了人的舒适要求,而且通过变频控制,热回收等手段可实现节能运行。除了控制灵活外,VRV系统的优越性还体现在系统安装方便。除了室内机、室外机的安装外,只有制冷剂管、凝结水管及电气控制线、动力线、占用空间极少,且系统设置又较灵活。凝结水管必须保证排水坡度,对管路较长,吊顶内高度较低的工程,可选择内设微型排水泵的室内机。室内机和室外机之间的制冷剂管长度最长可达100m。当室内机高于室外机时,两者之间的允许高差为40m。当室外机高于室内机时,两者之间的允许高差为50m。在上述的制冷剂管长度和室内机、高差允许范围内,系统供冷量不少于室外机制冷量的80%。在按热泵工况运行时,系统供热量不少于90%的室外机额定制热量。所以,对十层以下的建筑,应用VRV系统时,完全可以用极灵活、简便、快捷的方式进行施工。在日本的一些中、小型建筑的空调工程中,以VRV系统加设小型全热交换器供新风的方式已较普遍。2rv系统的节能因素分析VRV空调最突出的优势是节能效果明显,原因如下2.1英日球助力液压系统的工作原理作为核心部件,VRV空调系统采用的高效密封型涡旋式压缩机,具有节能、零部件少、重量轻等特点,正好满足市场要求节能、小型化和舒适化的趋势。涡旋式压缩机由涡旋型定盘、涡旋式动盘、拨动盘(防自转机构)、主轴电机、机体等少量部件组成。将带有涡旋形叶片的固定涡盘和具有相同形状的作公转的摆动涡盘相啮合,以相位差180°的两个涡旋形叶片组合成一些封闭空间,即图中一系列月牙形工作容积。静盘与机壳固定,动盘由一个偏心距很小的偏心轴带动,绕固定涡盘的涡旋中心以一定半径作公转运动,每转一个角度,月牙形容积被压缩,不断旋转,使月牙形容积不断被压缩。最后压缩气体从中心排出。介质的压力在外圆处比较低,越到中心处压力越高。这种压缩过程同时继续地进行,比较平稳,气体进口处没有吸气阀,出口处没有排气阀,没有余隙容积,因此容积效率高。涡旋式压缩机的工作原理如图2所示。常用的活塞式压缩机及转子式压缩机与涡旋式压缩机的能效比、容积效率比等参数比较见表1。涡旋式压缩机的能效比较转子式和活塞式高,与同规格的活塞式压缩机相比可节能10%～15%。2.2传热介质性能比较VRV系统直接以制冷剂作为传热介质,传送的热量几乎是水的10倍、空气的20倍,而且不需庞大的风管和水管系统,减少了输送耗能及冷媒输送中能量损失,表2是三种传热介质性能比较。由表2可知,同样输送116kW的热量,以制冷剂作为输送介质,所需的输送系统耗能仅为室内风机所耗的2.5kW,分别是以水和空气作为传热介质所需能耗的53.27%和33.3%。由于采用制冷剂直接蒸发制冷,没有传统中央空调系统先把冷量传给水,再由冷水传给室内空气这一中间过程,减少了一个能量传递环节,从热量传递的网络图上看就是减少了一项传热热阻,当然也就减少了能量的损耗。2.3空调负荷的实际需求在设计建筑物空调系统时,主要是从冬、夏季空调室外设计参数出发进行负荷计算、方案设计和设备选型,即以全年中气候条件最不利的情况为设计依据。但美国供热、制冷、空调工程师学会(ASHRAE)的最新统计数据表明,这种情况只占全年时间的1%,见表3。空调系统在全年的绝大部分时间里是处于部分负荷运行状态。针对这种实际情况,各大空调企业的研发人员在设计VRV机组时,将机组的最高COP值设计成在机组的实际负荷为满负荷的40%时出现,这也充分说明了VRV系统的研发人员对全年空调负荷的特性有比较深入的了解。图3为大金VRV系统在部分负荷运行时的COP值曲线。2.4负荷调节VRV系统采用先进的变频技术,在15%～100%的容量范围内进行控制,并与无负荷控制相结合,根据负荷变化进行稳定的运转控制,满足不同季节负荷的调节要求。通常室外机组有多个压缩机,其中一个采用变频控制,并在负荷较低时先启动,当负荷增加到一定程度,其它压缩机相继启动运行,达到调节室外机的供冷能力的目的。图4是制冷量为23.3kW和29.1kW的室外机的频率控制图。VRV系统中多处应用了电子膨胀阀,可以随时根据室内机负荷变化自动调节冷媒供应量,同时与变频控制系统相结合,使压缩机的排量也随负荷作相应的变化,从而达到了很好的节能效果。2.5矩形单体的吸湿性能通常,单独的VRV系统不能向室内补充新风,日本大金推出的热回收通风系统(HRV系统)采用了一种新型的全热交换器(如图5),其内部使用了由全新的高效、快速吸水材料组成的矩形换热单体,其吸水速度为通常使用材料的20倍以上。由于该种矩形单体提供了较大的空气流通截面,比常规的全热交换器减少约20%的压力损失,而且体积减少了15%。这样,若通风量、热交换效率相同,则HRV系统风机功率与转速大大降低,噪声水平也随之下降。由于使用了全热交换器,系统在向房间补充新风的同时,利用了排风的冷量来预冷新风,回收冷量的效率为60%～70%,可节能28%。3优化空调系统,提高能源效率变频控制的VRV系统主要适用于办公楼、宾馆、医院、高级别墅等建筑。由于系统采用了变频控制的涡旋式压缩机,室内机可以单独控制,这样不需要空调的房间可不投入运行,减少了能源的浪费;设计者在设计机组的时候就考虑到了部分负荷对能耗的影响,使得VRV空调产品在部分负荷下运行时也有较高的COP值;不同的房间可以设定不同的温度,以满足不同使用者的要求,避免了集中控制造成的无效能源消耗,也提高了舒适水平;采用直冷式无二次换热,提高了能源利用率;独立的新风系统,可回收空气的全热,效率为60%～70%,与采用风机补充新风的空调系统相比,可节能28%。4系统安装及运行难点VRV空调系统具有良好的节能特性,与此同时这种系统本身还存在的几个有待解决的问题:(1)由于室外机采用多个压缩机,对其油系统的平衡亟待提出更优的方案;(2)VRV系统冷媒管道安装要求高,管路较长,要特别注意防漏及保温;(3)目前多数机型依赖进口,价格较贵。5vrv