摘 要： 能源與環(huán)境問(wèn)題已成為當(dāng)今世界關(guān)注的焦點(diǎn)。為了節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境，采用變流量以適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化，在制冷空調(diào)領(lǐng)域受到廣泛的重視。作為制冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的變?nèi)萘恐评湎到y(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
關(guān)鍵詞： 機(jī)房空調(diào)|空調(diào)
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引言
能源與環(huán)境問(wèn)題已成為當(dāng)今世界關(guān)注的焦點(diǎn)。為了節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境，采用變流量以適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化，在制冷空調(diào)領(lǐng)域受到廣泛的重視。作為制冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的變?nèi)萘恐评湎到y(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它的節(jié)能特性對(duì)傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)和家用空調(diào)器形成了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。變制冷劑流量（VRF）空調(diào)系統(tǒng)采用變?nèi)菁夹g(shù)實(shí)現(xiàn)了部分負(fù)荷下的高能效比。制冷劑在室內(nèi)機(jī)中直接與房間空氣進(jìn)行熱交換，避免了傳統(tǒng)空調(diào)中的制冷劑冷量通過(guò)水再傳給空氣的二次傳熱損失。與傳統(tǒng)的全空氣系統(tǒng)比省去了龐大的風(fēng)管，節(jié)約了空間。變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)具有良好的市場(chǎng)潛力和發(fā)展前景。目前思泰登高所有雙壓縮機(jī)機(jī)組均已采用VRF技術(shù)。
壓縮機(jī)變?nèi)菁夹g(shù)
變制冷劑流量（VRF）空調(diào)系統(tǒng)之所以節(jié)能其主要原因是制冷壓縮機(jī)采用了變?nèi)菁夹g(shù)。目前這方面常用的壓縮機(jī)有：調(diào)速變?nèi)輭嚎s機(jī)、數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)、旁通調(diào)節(jié)壓縮機(jī)。下面就這些壓縮機(jī)采用的變?nèi)菁夹g(shù)的特點(diǎn)和性能作一簡(jiǎn)單介紹。
調(diào)速變?nèi)輭嚎s機(jī)
調(diào)速變?nèi)輭嚎s機(jī)就是通過(guò)改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)，目前常用的調(diào)速方法有交流變頻調(diào)速和直流變速兩種方式。
VRF空調(diào)系統(tǒng)中過(guò)去最常用的變?nèi)輭嚎s機(jī)就是變頻壓縮機(jī)。它是利用變頻器改變交流電的頻率，使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，進(jìn)而改變其排氣量達(dá)到容量調(diào)節(jié)的目的。這類(lèi)壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流小，降低了對(duì)電網(wǎng)的干擾；能力調(diào)節(jié)范圍廣，能實(shí)現(xiàn)空調(diào)的連續(xù)調(diào)節(jié)，提高了空調(diào)的控制精度，也使得空調(diào)更舒適；避免了壓縮機(jī)頻繁開(kāi)停，振動(dòng)噪聲小，延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的使用壽命。但變頻壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在電磁干擾，產(chǎn)生高次諧波，對(duì)空調(diào)環(huán)境中的其它設(shè)備產(chǎn)生不利的影響，在這方面還需技術(shù)上的改進(jìn)[1]、[2]。
目前市場(chǎng)上調(diào)速變?nèi)輭嚎s機(jī)中出現(xiàn)了用直流變速的方法來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容量。它是將直流無(wú)刷電機(jī)（BLDC）應(yīng)用于壓縮機(jī)中。原理是通過(guò)對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的輸入電壓波形進(jìn)行調(diào)壓而達(dá)到調(diào)速的目的。工作時(shí)，定子通入脈沖直流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速[3]。直流調(diào)速因轉(zhuǎn)子不再需要激勵(lì)電流，減少了轉(zhuǎn)子的銅損和鐵損，使電機(jī)具有較高的效率。但是在大功率的場(chǎng)合，直流調(diào)速方案的制造成本遠(yuǎn)大于交流變頻方案。
數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)
數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)是谷輪公司的專(zhuān)利技術(shù)。如圖1所示，固定在頂部固定渦旋盤(pán)的一個(gè)活塞確保了當(dāng)活塞向上移動(dòng)時(shí)，頂部渦旋盤(pán)也隨之向上移動(dòng)。在活塞的頂部有一個(gè)容量調(diào)節(jié)腔，它通過(guò)一個(gè)0.6mm直徑的小孔和排氣壓力相連。在數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)的外部有一個(gè)電磁閥，稱(chēng)為PWM（Pulse Width Modulation 脈沖寬度調(diào)節(jié)）閥，它將容量調(diào)節(jié)腔和吸氣側(cè)壓力相連。當(dāng)PWM閥處于常閉位置時(shí)，活塞上下側(cè)的壓力為排氣壓力，一彈簧力確保兩個(gè)渦旋盤(pán)共同加載，容量調(diào)節(jié)腔具有排氣壓力和彈簧壓力，確保了兩個(gè)渦旋盤(pán)處于“負(fù)載狀態(tài)”(圖2)?！柏?fù)載狀態(tài)”就象普通渦旋壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，其容量為100%。當(dāng)PWM閥通電后，容量調(diào)節(jié)腔內(nèi)的排氣被釋放至低壓吸氣管。這使得活塞向上移動(dòng)，從而使得頂部渦旋盤(pán)也一起跟著向上移動(dòng)。該動(dòng)作分隔開(kāi)兩渦旋盤(pán)，導(dǎo)致無(wú)制冷劑質(zhì)量流量通過(guò)渦旋盤(pán)，這是“卸載狀態(tài)”（圖3）。數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)處于“卸載狀態(tài)”，其容量為 ０％。再次讓外部電磁閥斷電，使得壓縮機(jī)又負(fù)載，處于100%容量狀態(tài)。數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)就是通過(guò)PWM閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，不斷變換頂渦旋盤(pán)的升起和嚙合，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)。
數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)是：容量調(diào)節(jié)范圍廣（可實(shí)現(xiàn)10%～100%的容量調(diào)節(jié)），提高了空調(diào)的控制精度；控制方式簡(jiǎn)單使系統(tǒng)更穩(wěn)定；沒(méi)有諧波成分的存在，不會(huì)對(duì)周?chē)O(shè)備產(chǎn)生電磁干擾問(wèn)題。
變制冷劑流量（VRF）空調(diào)系統(tǒng)
VRF空調(diào)系統(tǒng)的含義
變制冷劑流量（VRF）空調(diào)系統(tǒng)是制冷劑流量可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的一大類(lèi)直接蒸發(fā)式空調(diào)設(shè)備的總稱(chēng)。 通常情況下，變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)的室外機(jī)是由一臺(tái)變?nèi)萘繅嚎s機(jī)和一臺(tái)定容量壓縮機(jī)相并聯(lián)組成（如下圖所示）。根據(jù)系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)的要求，可以任意開(kāi)/停一臺(tái)壓縮機(jī)，或進(jìn)行組合運(yùn)行，這樣就可以實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
VRF空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能分析
VRF空調(diào)系統(tǒng)采用變?nèi)菁夹g(shù)實(shí)現(xiàn)了部分負(fù)荷下系統(tǒng)能以高能效比運(yùn)行；制冷劑在室內(nèi)機(jī)中直接與房間中的空氣進(jìn)行熱交換，避免了二次傳熱損失；另外與傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)相比無(wú)需風(fēng)機(jī)和水泵，據(jù)資料顯示，傳統(tǒng)中央空調(diào)中風(fēng)機(jī)和水泵的能耗幾乎占了系統(tǒng)總能耗的一半。由此可見(jiàn)VRF空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面有很多的優(yōu)勢(shì)。
我們?cè)谶M(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，是按室外空氣處于冬、夏季設(shè)計(jì)參數(shù)及室內(nèi)負(fù)荷為最不利條件的負(fù)荷來(lái)確定機(jī)組大小的。但美國(guó)供熱、制冷、空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）最新統(tǒng)計(jì)表明，這種最不利的情況只占全年的1%（見(jiàn)表1），這主要是因?yàn)殡S著人員的流動(dòng)、室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況的變化、及室外氣象參數(shù)的變化，室內(nèi)負(fù)荷是在不斷變化的。VRF空調(diào)系統(tǒng)就能適應(yīng)這樣的變化，使得系統(tǒng)在部分負(fù)荷下，能以高能效比運(yùn)行。它借助于壓縮機(jī)的變?nèi)菁夹g(shù)及整個(gè)系統(tǒng)的智能化控制技術(shù)，通過(guò)控制壓縮機(jī)的輸出能力，室內(nèi)、外機(jī)的風(fēng)速，電子膨脹閥的開(kāi)度，使制冷系統(tǒng)的能量輸出適應(yīng)室內(nèi)冷熱負(fù)荷的變化，減少了室內(nèi)溫度的波動(dòng)和能量的浪費(fèi)。
表1 全年空調(diào)負(fù)荷比例表
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空調(diào)負(fù)荷 |
工作時(shí)間 |
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空調(diào)負(fù)荷 |
工作時(shí)間 |
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100% |
1% |
50% |
45% |
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75% |
42% |
25% |
12% |
VRF空調(diào)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況
面對(duì)日趨嚴(yán)峻的能源供需矛盾以及環(huán)境問(wèn)題的挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)成了各個(gè)國(guó)家能源戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，節(jié)能是世界永恒的主題。在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，煤炭在一次能源消耗中的比例在2/3左右，環(huán)境污染嚴(yán)重，中國(guó)還存在“電荒”的現(xiàn)象，節(jié)能工作任重道遠(yuǎn)。VRF空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性正符合世界這種節(jié)能潮流。在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。
VRF空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能、舒適、使用靈活等特點(diǎn)體現(xiàn)了建筑業(yè)向“健康建筑”、“綠色建筑”、“智能建筑”發(fā)展的趨勢(shì)，具有良好的市場(chǎng)潛力和發(fā)展前景。
來(lái)源于: 中國(guó)空調(diào)制冷網(wǎng)技術(shù)頻道
