VRV空调系统的特点和设计试验方法

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　简介： 本文针对VRV空调系统，分析各系统部件的工作特点，并在此基础上对其室内机、室外机的设计参数、设计要点和试验方法进行研究探讨，为VRV空调系统的设计研究人员、相关的试验方法以及产品标准的制订提供参考。

　　关键字：VRV 家用中央空调 设备特点

　　1、引言

　　VRV空调系统是家用中央空调的主要机型之一，具有系统简单、结构紧凑、节能、舒适等优点，各房间独立调节、运行，能满足不同房间不同空调负荷的要求。自20世纪80年代诞生以来，在日本和国内市场上获得了广泛的重视和应用，众多公司都开发了类似的空调系统。VRV空调系统也由单室外机、单室内机的结构逐步向多室内机甚至多室外机系统发展。室外机压缩机容量可变，有单台变容量 （如双速、变转速及其他变容技术）压缩机和两台或两台以上定容量压缩机与变容量压缩机的组合等多种型式。在使用功能上有单冷型、热泵型、热回收型以及蓄能型、新风机组等。显然，VRV空调系统在功能上室外机、室内机乃至控制系统是相互独立、可以按需组合，而在目前的相关标准规范中又将其作为单元式机组对待，只对整机进行性能考核。因此，迫切希望针对其系统特点进行研究分析，统一设计和试验标准，制订相应的标准规范，促进VRV空调系统的生产应用。

　　2、VRV空调系统的设备的特点

　　VRV空调系统的工作原理与普通蒸汽压缩式制冷系统相同，由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成。与普通蒸汽压缩式制冷装置不同的是，热泵型（包括热回收型）VRV空调系统室内、室外侧换热器都具有冷凝器和蒸发器的双重功能。

　　在单元式空调（热泵）系统装置中，各组成部件以满足整机功能（如一定的制冷或制热能力）而配置，在同样的工况下不同配置的系统可以有不同的运行参数。对于一定工作能力的空调（热泵）装置，冷凝器、蒸发器乃至压缩机的工作能力是相互影响、相互制衡的，设计时并无统一的工况要求，因此它们也不能作为独立的部件应用于其他系统。

　　2.1 室外机

　　VRV空调系统室外机一般由可变容量的压缩机（组）、可用作冷凝器或蒸发器的换热器、风扇和节流机构组成。可分为以下三种形式：单冷型、热泵型

　　和热回收型。

　　（1）单冷型室外机

　　单冷型室外机由可变容量的压缩机（组）、冷凝器和风扇组成，是一种变容量的风冷压缩冷凝机组功能。其工作参数确定、设计方法和试验方法均可参照风冷压缩冷凝机组。

　　风冷压缩冷凝机组的工况参数包括压缩机吸气温度（过热度）、蒸发温度（吸气压力）、室外环境空气温（湿）度和冷凝器出液温度（过冷度）。同时应标示其制冷剂冷凝温度（冷凝压力），以便于节流机构的设计。可以参照风冷压缩冷凝机组相关标准，根据不同的气候环境确定其具体的设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。

　　（2）热泵型室外机

　　热泵型室外机由可变容量的压缩机（组）、可用作冷凝器或蒸发器的换热器、风扇和节流机构组成。制冷运行时作为风冷压缩冷凝机组使用，热泵运行时其风冷冷凝器作为冷却空气的蒸发器使用。设计试验时需要兼顾风冷压缩冷凝机组和热泵室外机组的工作要求。

　　制冷运行时设计试验工况要求同单冷型室外机。

　　热泵运行时室外机的工况参数包括压缩机排气温度、冷凝温度（排气压力）、室外环境空气温湿度和蒸发器节流前进液温度（过冷度）。同时应标示其制冷剂蒸发温度（蒸发压力），以便于系统配置设计，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。

　　（3）热回收型室外机

　　热回收型室外机由可变容量的压缩机（组）、可用作冷凝器或蒸发器的换热器、风扇和节流机构组成。其运行特点是通过对压缩机的输气量和室外换热器的热（冷）负荷进行调节，控制压缩机的吸排气压力（蒸发温度和冷凝温度），同时满足不同的室内机分别制冷或供热的运行工况要求。

　　热回收型室外机的工况参数主要包括蒸发温度（吸气压力）、冷凝温度（排气压力）和室外环境空气温湿度。室外换热器作为冷凝器时，同时考核其压缩机吸气温度（过热度）。室外换热器作为蒸发器时，同时考核其节流前进液温度（过冷度）。可以根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。

　　2.2 室内机

　　VR空调系统室内机一般由风扇、可用作冷凝器或蒸发器的换热器和节流机构组成。可分为以下三种形式：单冷型、热泵型和热回收型。

　　（1）单冷型室内机

　　单冷型室内机由风机、蒸发器和节流机构组成。

　　单冷型室内机的工况参数包括节流前进液温度（过冷度）、蒸发温度（蒸发压力）、冷凝温度（冷凝压力）和室内环境空气温湿度。需根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。

　　（2）热泵型室内机

　　热泵型室内机由风机、可用作冷凝器或蒸发器的换热器和节流机构组成。制冷运行时，具有一定过冷度的高压液态制冷剂经节流后进入蒸发器制冷，使得室内空气降温降湿。制热运行时，高温高压的气态进入冷凝器冷凝放热，使得室内空气加热升温，制冷剂液化。

　　制冷运行时设计试验工况要求同单冷型室内机。

　　热泵运行时室内机的工况参数包括冷凝器进气温度、压力（冷凝温度）、冷凝器出液温度（过冷度）和室内环境空气温度。需根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。

　　（3）热回收室内机

　　热回收型室内机由风机、可用作冷凝器或蒸发器的换热器和节流机构组成。制冷、制热时工作过程与热泵型室内机相同。

　　热回收型室内机的工况要求除满足热泵型室内机的要求外，热回收工作模式下的工况参数主要包括室内环境空气温湿度以及与热回收型室外机工况相对应的制冷剂蒸发温度和冷凝温度。需根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。

　　2.3 控制系统

　　VRV空调控制系统可分为三类。

　　（1）集中控制

　　集中控制目前广泛用于小型VRV空调系统，如一拖一、一拖二和一拖三系统。控制成本，可以不同层次的控制要求，适合固定配置的机组。

　　（2）独立式控制

　　室外机、室内机根据功能不同自带相对独立的控制系统。通过相对简单的通讯实现机组的模式控制，适用于非固定配置的机组。应用特点是通用性好，便于产品的标准化和系列化。

　　（3）集散式控制

　　集散式控制是在独立式控制的基础上进行功能升级。一是在模式控制的基础上实现系统运行参数的控制，提高系统的运行效率，二是将空调系统作为建筑环境的子系统，融人楼宇自动控制系统。

　　3、设计及试验方法

　　VRV空调系统是一个功能、容量可按需配置的组合系统，室外机、室内机作为独立的部件可以应用于不同的系统。在产品设计和性能测试中必须根据其功能明确相应的设计和试验工况，实现其作为独立的产品功能需求。

　　具体工况参数的确定取决于气候条件、系统和能效指标要求。

　　在全球化的大背景下，空调应用的气候条件差异很大。影响空调器设计的除了当地温度、湿度以外还包括大气的洁净度、盐分等物理化学指标。

　　由于制冷空调业在地球环保中的特殊地位，空调系统以制冷剂替代为焦点的技术更新当然直接影响系统的设计运行参数。

　　能效指标要求来自于经济和环保，是制冷空调第4卷技术发展的永恒目标。在一定的技术条件下，能效指标也直接取决于系统的设计运行参数。

　　因此，VRV空调系统室外机、室内机等作为独立的部件的设计运行参数是随应用场所甚至应用要求不同而不同的。一方面它们要能在一定工况范围内正常工作，同时又要通过特性图表反映其工作性能，甚至有明确的名义工况进行其工作能力的标示和试验，以便于系统的有效配置。

　　VRV空调系统的性能试验必须在整机性能试验的基础上细化、深化，针对零部件如压缩机、换热器、节流机构、控制系统以及它们的各种组合进行性能试验和性能评价。这些数据的获得和处理既是产品研发的基础，也是产品的核心技术所在。

　　4、结论

　　（1）VRV空调系统具有典型的中央空调系统的特征，室外机、室内机乃至控制系统是相互独立、按需组合的。VRV空调系统需分部件按功能不同确定设计试验工况参数，进行产品设计和性能试验，实现部件的标准化、系列化，降低生产、应用成本。

　　（2）对于固定配置的VRV空调系统，如一拖二、一拖三系统，用作家用空调时在安装规范方面宜以整机对待。可归于房间空调器类进行管理，以最大限度的控制应用成本。

　　（3）对于非固定配置的VRV空调系统，必需分部件按功能不同明示甚至统一相应的设计试验工况参数。在工程应用上，制订相应的设计、安装规范，纳入建筑设备工程项目管理范畴。

　　（4）VRV空调系统内部工况参数取决于气候条件、系统和能效指标要求，应在全面系统研究的基础上确定。