变频多联机空调系统的设计与安装

摘 要 本文根据变频多联机的发展现状，以影响多联机运行性能的五个因素为研究对象，展开分析和讨论。提出了影响多联机运行性能的五个因素：1. 作用域：①系统配管长度，②室内外机高差；③室内机之间的高度差；2. 室内外机的连接率；3. 室外温度；4. 室外机冬季融霜；5.安装质量。从理论和实践中对这五个因素进行分析，为设计选型计算提供理论依据。

关键词 多联机 多联机作用域 连接率 融霜

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1. 引言

多联式空调( 热泵) 机组(multi-connected air-condition(heat pump) unit)，简称为多联机。有时也称VRF (variable refrigerant flow)空调系统，即可变制冷剂流量空调系统，由日本大金公司于1982 年开发推出，打破了传统的中央空调设计理念，在传统的房间分体空调器由一台室外机连接一台室内机的一对一方式的基础上，研制出了一(多)台室外机连接多台室内机的供暖制冷系统。使设计、安装、运行及维护管理更为简单、方便[1]。

由于科技的进步，多联机广泛应用变频技术，其能耗也逐渐降低。变频多联机系统（VRV）具有安装简单、控制灵活、能量输出调节范围大、室内机布置自由以及节能高效等特点，目前在商用及户式中央空调市场上越来越成为市场热点。在变频多联机系统设计、安装的工程实践中，有一些常见的问题应引起广大变频多联机系统设计、安装人员的注意和重视。

目前影响多联机运行性能的因素有许多，主要是：1. 作用域：①系统配管长度，②室内外机高差；③室内机之间的高度差；2. 室内外机的连接率；3. 室外温度；4. 室外机冬季融霜；5.安装质量。因此在设计、生产和安装过程中，若不充分考虑以上因素，则未必能最大程度发挥多联机的优点，甚至影响机组的正常运行。

2. 多联机作用域的影响

多联机系统的作用域包括系统配管长度、室外机与室内机之间的高度差以及室内机之间的高度差等因素。一般来说,室外机容量越大,系统作用域越大,管路配置越长。但由于直接蒸发式制冷系统本身的特性,系统的作用域不宜过大。

2.1 系统配管长度的影响

流体在管路中流动时总会产生压降,对于直接膨胀式空调系统,制冷剂回路中没有增压泵来补偿吸气管路和排气管路中的压力损失,吸气管路中的压力损失会造成压缩机吸气压力下降,压缩比增大,容积效率下降;同时,吸气比体积增大,导致制冷剂质量流量减小,制冷量减小。所以,如果制冷剂管路过长,则多联机的制冷能力下降得非常明显;同时,较长的管路也会降低多联机空调系统的COP ,并消耗更多的电力。

在设计制冷系统时,一般均对吸气管和排气管的压力损失许可值有限制,对于吸气管来说相当于蒸发温度降低了1 ℃,对于排气管来说相当于冷凝温度升高了1～2 ℃[2] 。

所以，在进行多联机系统的设计选型计算时，要充分考虑到系统配管长度对系统运转性能的影响

2.2 室内外机高差的影响

2.2.1 室外机高于室内机

制冷运行时,室内机的电子膨胀阀起节流作用, 由于重力的作用,电子膨胀阀前的过冷液体的压力要高于冷凝压力,高出的数值取决于室内外机高度差产生的附加压力。因此,室内外机的高度差H应有一定的限制。

制热运行时,室外机的电子膨胀阀起节流作用,室内机电子膨胀阀主要起室内机之间的流量平衡作用。制冷剂在上升管内流动时,必须考虑重力产生的附加压降可能会带来液体闪蒸的问题,保证室外机电子膨胀阀前有一定的过冷度,否则在液体管段内产生气泡,会形成电子膨胀阀前的节流“气阻”,导致膨胀阀可能工作不稳定。另外,制热运行时为保证一定的出风温度,必须对冷凝压力有一定的限制,再加上重力产生的附加压降使得压缩机排气压力必须要提高。也就是说,压缩机对排气压力的限制决定了室内外机高度差不能超过一定范围。

2.2.2 室外机低于室内机

制冷运行时,室内机的电子膨胀阀起节流作用。制冷剂在冷凝器中冷凝后,过冷液体在液管中上升,然后进入电子膨胀阀,由于重力的作用,过冷液体在高压液管中需克服上升造成的重力损失。为防止液体压力降低带来的液体闪蒸,室内外机的高度差有一定限制。

制热运行时,室外机电子膨胀阀起节流作用,制冷剂蒸气在竖直管中上升至室内冷凝器,冷凝后的过冷液体在液管中下降,然后进入室外机电子膨胀阀,节流后进入室外蒸发器。如果室内外机高度差过大,高温制冷剂蒸气可能在管路中冷凝,从而减少室内机的制热量。

综合前面的分析,为防止液体制冷剂在竖直上升过程中由重力带来的压降引起的闪蒸,保证室内外机电子膨胀阀的正常工作,防止吸气过热、排气温度过高,保证吸气管顺利回油,室内外机的高度差要尽量减小,最好不要超过40m。

2.3 室内机之间的高度差的影响

制冷运行时,室内机电子膨胀阀起节流作用,并且室内机之间的流量分配也是由电子膨胀阀来完成的。为了使电子膨胀阀能够稳定工作,具有良好的调节作用,电子膨胀阀前制冷剂液体应有一定的过冷度。

多联机一般都可以长配管、大落差,虽然室外机冷凝器具有较大的过冷度,但是为了克服竖直上升的压降已经损失了绝大部分的过冷度。电子膨胀阀安装在最低位时,由于重力作用前后压差最大;安装在最高位时,前后压差最小。如果室内机之间的高度差较大,安装在最高位的电子膨胀阀前过冷度最小,容量最小,全开时容量可能不足,而安装在最低位的电子膨胀阀容量过大,在调节过程中可能会出现振荡现象。

2.4 综述

综上所述，在进行多联机系统的设计选型计算时，应优化室外机与室内机间的配管布置，减少配管长度，配管等效长度不宜超过70米；或通过产品技术资料核定，配管实际长度制冷工况下满负荷的性能系数不应低于2.80[3]。

虽然某些空调公司的多联机系统宣传其最大管长可达165米，等效管长190米，但是随着管长的增加，系统的制冷或制热也会产生衰减，所以在设计时要考虑管长长度带来的影响。

依据多联机厂家提供的管长修正系数以及容量系数修正图，可根据室内外机的最长等效管长以及室内外机的最大高低差来计算得到系统的实际制冷、制热能力。

3. 室内外机的连接率的影响

从经济性和节能性考虑，需根据同时使用率来选择合适的室内外机连接率，其中，连接率=室内机额定制冷能力之和/室外机额定制冷能力。目前，变频多联机系统设计中的存在超配问题。超配指的是室内机总容量超过了主机容量，新一代的变频多联机系统有的甚至允许超配达到150%，这一方面是考虑到变频多联机的变频压缩机、系统结构和控制系统特点，同时也是考虑了空调房间同时使用系数。变频压缩机本身具有很大的能量输出调节范围，尤其是在多台压缩机并联使用的条件下；变频多联机系统中的储液器也允许在一定范围内工质流量的波动；变频多联机系统每个室内机上都有电子膨胀阀，当某个室内机停机时电子膨胀阀可以关闭，把这个室内机从工质流通循环中隔离出来。同时不同建筑的用途和人员状况所形成不同使用系数也影响着变频多联机系统超配的选择。在工程设计实践中，设计人员必须要考虑到变频多联机系统设计中的能量衰减，来选择超配比，不能仅仅按照室内机与室外机标准工况下的样本容量来选择超配。同时必须注意到在超配的设计条件下，机组的容量应该是经过能量修正后的主机的实际容量，如果在进行超配选择时没有注意到上面两个条件，经常会造成系统实际处理与空调房间的不匹配，影响空调使用效果，并带来一系列问题。在变频多联机系统工程设计实践中，有一种不好的现象，即个别设计人员在营销人员的影响下，为了在激烈的市场竞争中拿到订单，忽略变频多联机系统超配的实际规律，一味增加超配比，从而减少主机的容量，从而获得价格竞争优势。这是一种短视的做法，是对客户的不负责任，同时也会降低设计人员自身的专业信誉和所服务公司的品牌形象。