多聯(lián)機(jī)VRV系統(tǒng)具有較高的COP和運(yùn)行穩(wěn)定性，但回油問題、配管長度的影響和大量制冷劑的使用是VRV系統(tǒng)推廣應(yīng)用首要解決的關(guān)鍵難點(diǎn)。本文對(duì)多聯(lián)機(jī)VRV系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了深入分析，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)性給予了評(píng)價(jià)。
多聯(lián)機(jī)VRV?技術(shù)于90年代初引入我國。VRV系統(tǒng)因其設(shè)備少、布置靈活、節(jié)能、維護(hù)簡單等特點(diǎn)，成為目前辦公樓、賓館、醫(yī)院及高級(jí)別墅等建筑中最為活躍的戶式中央空調(diào)系統(tǒng)形式之一。
多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)是為適應(yīng)空調(diào)機(jī)組集中化使用需求在分體式和多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型制冷劑空調(diào)系統(tǒng)。其主導(dǎo)思想是“變頻、一拖多和多拖多”，體現(xiàn)變頻空調(diào)的節(jié)能理念。在多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)中，一臺(tái)室外機(jī)與一臺(tái)室內(nèi)機(jī)相連的系統(tǒng)稱為多元VRV空調(diào)系統(tǒng)或變頻空調(diào)器；一臺(tái)或多臺(tái)室外機(jī)與多臺(tái)室內(nèi)機(jī)相連的系統(tǒng)稱為多元VRV空調(diào)系統(tǒng)。圖1給出了多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)示意圖。
多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)的工作原理與普通蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)相同，由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器組成。與普通蒸汽壓縮式制冷裝置不同的是，熱泵型（包括熱回收型）VRV空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)、室外側(cè)換熱器都具有冷凝器和蒸發(fā)器的雙重功能。
由多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)、室外機(jī)的組成和工作特點(diǎn)，多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)可分為單冷型、熱泵型和熱回收型三種形式。由多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)控制系統(tǒng)角度，可分為集中控制、獨(dú)立式控制和集散式控制3種形式。
多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)是由多臺(tái)高效壓縮機(jī)組成，并且有較高的 EER ；冷（熱）量直接由制冷劑輸送，減少換熱環(huán)節(jié)；控制非常靈活，適合齊種變負(fù)荷的場(chǎng)所。
2 . 1 采用高效渦旋壓縮機(jī)
多聯(lián)機(jī) VRV 空調(diào)系統(tǒng)是由多臺(tái)高效壓縮機(jī)組成，并且有較高的 EER 。數(shù)碼渦旋空調(diào)系統(tǒng)采用的是渦旋式制冷壓縮機(jī)。渦旋式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，不需要設(shè)置吸、排氣閥片，具有較高的容積效率，易損部件較少，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低，而且允許吸入少量濕蒸汽，故特別適用于熱泵式空調(diào)。相對(duì)于其他幾種壓縮機(jī)而言，渦旋式制冷壓縮機(jī)的能效比（EER ）較高。
表1給出了幾種類型壓縮機(jī)性能比較。從表中可以看出，渦旋式壓縮機(jī)的能效比較轉(zhuǎn)子式和活塞式高，相對(duì)較節(jié)能。
2 . 2 冷（熱）量直接由制冷劑輸送
多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)直接以制冷劑作為傳熱介質(zhì)，傳送的熱量幾乎是水的10 倍、空氣的 2 0倍，而且不需要龐大的風(fēng)管和水管系統(tǒng)，減少了輸送耗能及冷媒輸送中能量損失。表2給出了三種傳熱介質(zhì)性能比較。
由表 2 可知，同樣輸送116KW的熱量，以制冷劑作為輸送介質(zhì)，所需的輸送系統(tǒng)耗能僅為室內(nèi)機(jī)所耗的 2 .5KW，分別是以水和空氣作為傳熱介質(zhì)所需能耗的,53 . 27％和33 . 3％。采用制冷劑直接蒸發(fā)制冷，沒有按傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)先把冷量傳給水，再由冷水傳給室內(nèi)空氣這一中間過程，減少了一個(gè)能量傳遞環(huán)節(jié)，從熱量傳遞的網(wǎng)絡(luò)圖上看就是減少了一項(xiàng)傳熱熱阻，因此也就減少了能量的損耗。
衡量多聯(lián)VRV空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的風(fēng)冷、水冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)性能，主要是從節(jié)能因素角度考慮。圖 2 給出了VRV 空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)冷熱泵冷熱水空調(diào)系統(tǒng)全年能耗對(duì)比。
由圖2知，VRV空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵冷熱水空調(diào)系統(tǒng)類似，各月能耗隨時(shí)間的變化規(guī)律基本相同。但VRV空調(diào)系統(tǒng)各月能耗均低于風(fēng)冷熱泵冷熱水空調(diào)系統(tǒng)。夏季，VRV空調(diào)系統(tǒng)的能耗約比風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)低39%；冬季，約低36%，全年平均約低38%。
2 . 3 冷（熱）量隨負(fù)荷調(diào)節(jié)
在設(shè)計(jì)建筑物空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，主要是從冬、夏季空調(diào)室外設(shè)計(jì)參數(shù)出發(fā)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算、方案設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，即以全年中氣候條件最不利的情況為設(shè)計(jì)依據(jù)。但美國供熱、制冷、空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（A 51 IRAE )的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，這種情況只占全年時(shí)間的 l % ，見表 3 。
空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中, 滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間很短，一般只占全年運(yùn)行時(shí)間的l％一3 % , 都是在部分負(fù)荷下運(yùn)行的，而其中又有 70％的運(yùn)行時(shí)間是在3 0%-70％這個(gè)部分負(fù)荷段之間。其余時(shí)間因此衡量一個(gè)空調(diào)產(chǎn)品節(jié)能性的好壞，其部分負(fù)荷的 COP 值是一個(gè)至關(guān)重要的因素， COP 值是以一年的空調(diào)系統(tǒng)制冷制熱容量總和與一年的總耗電量之比。
多聯(lián)機(jī)VRV變頻空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)的節(jié)能效果比較顯著，能效比相對(duì)較高。當(dāng)部分負(fù)荷率在 40％一 60％之間時(shí)，制熱工況的能效比（COP）最高可達(dá)到 4 左右。
圖 3 給出了當(dāng)室內(nèi)溫度為 20 ℃ ，室外溫度為 4 ℃ 時(shí)，日本大金公司多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)機(jī)組的性能系數(shù)（COP）與負(fù)荷率的關(guān)系曲線。多聯(lián)機(jī)VRV的部分負(fù)荷 COP 值較高，最高可達(dá) 4.1 ，而一般風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組的 COP 值滿負(fù)荷時(shí)只有3.0以下，部分負(fù)荷時(shí)會(huì)降低到 2.0 以下。
由圖 3 可以看出，當(dāng)部分負(fù)荷率在55 ％左右時(shí)，多聯(lián)機(jī)VRV機(jī)組的性能系數(shù) COP 最高。隨著部分負(fù)荷率的升高， COP 逐漸下降。一般說來，不論是在冬季還是在夏季多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)的性能都很好。多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的大小，在不同轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)行，減少壓縮機(jī)因頻繁啟停造成的不可逆損失；無論在制冷還是在制熱工況下，能效比COP隨頻率的降低而升高，一般情況下，當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷率為40％一80％時(shí)，其效率較高，制冷效率COP較高，可達(dá)4.27 ，制熱效率COP高達(dá)4.36，故系統(tǒng)的季節(jié)能效比SEER 相對(duì)于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)有很大的提高。采用壓縮機(jī)低頻啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流，電器設(shè)備將大大節(jié)能同時(shí)避免了對(duì)其他用電設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊。
多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)除具有良好的特性，同時(shí)由于室外機(jī)采用多個(gè)壓縮機(jī)，使其回油系統(tǒng)比較復(fù)雜；多聯(lián)機(jī)VRV系統(tǒng)冷媒管道安裝要求高，管路較長，防漏及保溫顯得十分必要；系統(tǒng)內(nèi)容積比較大，因此需要充灌R22或R410A 制冷劑量大，環(huán)境污染大；多數(shù)機(jī)型依賴進(jìn)口，價(jià)格較貴。
3 . 1 多聯(lián)機(jī)VRV系統(tǒng)回油問題
壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，一部分潤滑油連續(xù)地從氣缸中與排氣一起被壓出。因此，必須有同等數(shù)量的潤滑油返回壓縮機(jī)，才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果吸氣管徑選擇不當(dāng)，造成潤滑油回油不良，將使系統(tǒng)的性能充分發(fā)揮受到影響。因此確定吸氣管管徑時(shí)，必須保證最低的氣流速度。由于目前大多數(shù)均為變負(fù)荷工作的系統(tǒng)，為了保證最低負(fù)荷時(shí)，潤滑油也能返回壓縮機(jī)，就應(yīng)縮小吸氣管的管徑，以使在最低負(fù)荷時(shí)管內(nèi)氣流速度也能高于最低帶油流速。
回油是否成功主要是看氣流速度是否能把油帶回來。變頻的機(jī)器在部分負(fù)荷時(shí)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較低，系統(tǒng)處于低流速狀態(tài)，回油比較困難，所以需要增加回油循環(huán)；數(shù)碼壓縮機(jī)的回油性能要分別考察加載和卸載時(shí)的狀態(tài)，如載狀態(tài)相當(dāng)于變頻機(jī)的滿負(fù)荷狀態(tài)，如果此時(shí)也存在回油問題，那么系統(tǒng)的回油循環(huán)也無法解決這個(gè)問題，因?yàn)榛赜脱h(huán)本身就是100％的運(yùn)行循環(huán)，而卸載狀態(tài)壓縮機(jī)不排氣也不排油，油只在壓縮機(jī)內(nèi)部利用離心力從油槽到軸承，再流回汕槽，顯然此時(shí)不需要回油。
對(duì)于一拖一的長連管系統(tǒng)，長時(shí)問部分負(fù)荷運(yùn)行也是需要回油循環(huán)。對(duì)于壓縮機(jī)并聯(lián)或多外機(jī)模塊并聯(lián)的系統(tǒng)，其管路的尺寸較大，造成回流氣體速度降低，從而在部分負(fù)荷狀態(tài)下造成回油問題。因此，大型多聯(lián)機(jī)VRV系統(tǒng)必須在運(yùn)行一段時(shí)間后，增加強(qiáng)制回油循環(huán)。
一定程度而言，數(shù)碼相對(duì)于變頻的回油存在優(yōu)勢(shì)。一方面，油液僅在負(fù)載狀態(tài)下才離開壓縮機(jī)，在卸載狀態(tài)下，因制冷劑沒有質(zhì)量速度，油液不離開壓縮機(jī)。因此在低負(fù)荷過程中，當(dāng)卸載時(shí)間較長時(shí)，只有很少的油液離開壓縮機(jī)。
另外，當(dāng)油液在負(fù)載狀態(tài)下離開壓縮機(jī)時(shí)，氣體速度足以使油液返回到壓縮機(jī)中。當(dāng)然，并不是變頻系統(tǒng)100％滿負(fù)荷運(yùn)行都解決不了回油問題，只是在相同容量的數(shù)碼系統(tǒng)中不存在相應(yīng)問題而已。
3 . 2 配管長度與室外氣溫對(duì)制冷量的影響
制冷劑管路的長度、室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的高差，都會(huì)影響多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的性能。蒸發(fā)溫度每升高1 ℃ ，制冷量約降低 3 %。舉個(gè)例子，日本某公司某型號(hào)的制冷機(jī)組，當(dāng)室內(nèi)機(jī)處于室外機(jī)下方時(shí)，高差小于 10 m ，等效管長小于10m 時(shí)，容量修正系數(shù)為1 . 0，當(dāng)高差達(dá)到50 m，等效管長為60m時(shí)，容量修正系數(shù)為0.87 ,即冷量衰減達(dá)13％。此型號(hào)的10HP多聯(lián)機(jī)VRV系統(tǒng)，當(dāng)管長為 5 0M時(shí)，冷量衰減為8％。室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)之間的高差越大，等效管長越長，其冷量衰減越大。所以，雖然多聯(lián)機(jī)組允許鼓大制冷劑管長為150m ，但是，從保證有效供冷（熱）及節(jié)能角度出發(fā)，建議實(shí)際應(yīng)用時(shí)其管長最好不超過100mm。資料表明，最大配管等效長度超過90m時(shí)，主制冷劑管的直徑必須增加。和其他的空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)－樣，多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)組樣本中標(biāo)注的制熱量是額定條件下測(cè)得的。當(dāng)室外溫度較低時(shí)，制熱量有較大的衰減，還必須乘以相應(yīng)的修正系數(shù)。
3 . 3 大量制冷劑充灌負(fù)面效應(yīng)
由于多聯(lián)機(jī)VRV空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)容積過大，增大了制冷劑充灌量；系統(tǒng)的管道接頭較多，增加了制冷劑泄漏的可能性。大量制冷劑泄漏，導(dǎo)致臭氧層破壞。隨著引起臭氧層破壞和溫室效應(yīng)的限用，開展環(huán)保型工質(zhì)的替代工作顯得十分必要和緊迫。
VRV和風(fēng)冷熱泵空調(diào)方案初投資和年運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比見表4 、5。
選用設(shè)備的品牌可信度大致相當(dāng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：
① 沒計(jì)方案為長江中下游地區(qū)；
② 年制冷天數(shù)120天，供暖120天；
③ 電價(jià)為0.68元/Kwh ;
④ 制冷、供熱時(shí)間12h/天，平均負(fù)荷率0.7。
可見，當(dāng)建筑規(guī)模較大時(shí)，VRV空調(diào)方案的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)逐步喪失，而風(fēng)冷熱泵方案等大型制冷設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性顯著提高，采用傳統(tǒng)的集中空調(diào)系統(tǒng)更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
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