多联式空调制冷系统动态仿真研究

摘要：本文首先对多联式空调系统进行概括性介绍，并在此基础上对多联式空调制冷系统的动态仿真进行研究。期望通过本文的研究，能够对提高空调制冷系统的运行稳定性有所帮助。

关键词：多联式空调；制冷系统；动态仿真

一、多联式空调系统概述

（一）基本工作原理

多联式空调系统是一种通过控制压缩机制冷剂循环量和进入室内换热器制冷剂流量，以满足室内冷热负荷需求的空调系统。在该系统中，主要通过多级压缩机、变频压缩机等，实现对压缩机制冷循环量的控制；通过在制冷系统中设置电子膨胀阀，调节室内外换热器的传热面积或风扇转速，以实现对室内换热器制冷剂流量的控制。多联式空调系统的工作原理为：由控制系统负责采集相关参数，包括室内舒适性参数、室外环境参数、表征制冷系统运行参数等，根据相关参数控制空调系统电子膨胀阀、电磁阀、风扇等部件，以实现对室内制冷量或制热量的适当调节，使室内始终保持舒适的温度环境。

（二）主要特点

1.节能效果好。多联式空调系统的机组最高能效比EER值设计在机组满负荷的50%―75%之间。相比一般单元式空调机而言，若该系统处于满负荷运行状态，则其能效比值并不高，未能显示出节能的优势；若将该系统的运行负荷范围对应于变频压缩机的高效区，使机组在50%―75%负荷范围内运行，那么其能效比值可比满负荷运行状态提高15%―30%，大幅度提升了机组的工作效率。

2.变频调节灵活。多联式空调系统既可以实现各室内机的单独控制，也可以实现室内机与室外机的协调控制，同时还可以通过自动调节压缩机的转速使系统适应负荷的变化，合理分配制冷剂的流量，提高温度控制的精确性。尤其在空调运行时间不规律、负荷变化较大的建筑中，因多联式空调系统具备变频调节灵活的特点，所以与一般中央空调相比能够降低25%左右的能耗。

3.扩展能力强。在多联式空调系统中，室内机和室外机可根据用户的需求，选用不同的机型，并在机型配比范围内进行自由组合。这使得多联式空调系统具备较强的扩展能力，既能够实现分区控制，也能够通过组合实现多种功能，甚至还可以同时满足供热和制冷需求。

4.安装维护简便。多联式空调系统的室外机可布置在阳台、屋顶等空间，无需配置专用制冷机房；该系统的管线部件具备管径细、体积小的特点，加之使用制冷剂作为能量转换介质，所以该系统的占地空间较小；该系统的室外机体积轻巧，安装简便，并且无需配备专人进行维护，可降低运行维护成本。

二、多联式空调制冷系统的动态仿真研究

国内的上海交通大学是最早对制冷系统进行动态仿真研究的机构，该机构从建立动态仿真模型入手，对制冷系统的动态特性与匹配特性进行了深入研究，除该机构之外，还有一些单位也针对制冷系统的开停机特性、压缩机特性以及毛细管特性等方面进行了研究，并取得了一些成果。本文在借鉴前人研究成果的基础上，重点对多联式空调的制冷系统进行研究，下面就此展开详细论述。

（一）仿真模型的建立

在多联式空调制冷系统的动态仿真过程中，相关模型的建立是关键环节，在本文的研究中主要建立了如下模型：

1.压缩机模型。在多联式空调制冷系统中，活塞式压缩机的应用比较普遍，这种压缩机主要是由机体、机壳、油等组成，通常情况下，制冷剂在压缩机中的流动大体上可分为以下三个过程：即吸气升温、汽缸内压缩、排气降温。压缩机的理论容积排气量可用下式表示：

图3 仿真结果与实验结果的比较

其中，图3（a）给出了实验测试中空调室外机与室内机所处的环境温度、压缩机频率变化；图3（b）-图3（d）给出能够表征空调制冷系统运行状态的参数，如压缩机排气温度、蒸汽压力、冷凝压力等等，这些参数全部都是制定空调制冷系统控制策略的依据。由图3的结果比较可得出如下结论：多联式空调制冷系统的运行过程中，其运行状态会随着压缩机频率的变化而发生变化，在该方面仿真结果与实验数据的变化趋势能够基本保持一致。同时，在定量的比较过程中，仿真结果也与实验数据保持了较高的精确度。这说明，本文建立的制冷系统仿真模型能够用于多联机空调制冷系统的动态分析。

结论：

综上所述，本文建立的制冷系统仿真模型能够用于对多联式空调制冷系统的动态变化进行定量分析。本文所提出的仿真模型存在以下不足之处，即仿真结果的稳定时间小于实际系统的稳定时间，这说明该模型还有待于改进和完善，可将此作为未来一段时期的研究重点。

参考文献

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