多联机空调系统技术特点及设计要点分析

　　摘要：多联机俗称“一拖多”，指的是一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式的一次制冷剂空调系统。随着我国空调系统的不断发展,多联机空调系统与传统空调系统相比,多联机系统目前在中小型建筑和部分公共建筑中得到日益广泛的应用。本文笔者介绍了多联机的特点及两种多联机技术并对其进行了技术对比，论述其设计要点。
　　关键词：多联机；VRV；数码涡旋；设计
　　1多联机系统特点分析
　　多联机与传统的中央空调系统相比，具有以下特点：
　　①节约能源、运行费用低。②节省占用空间。③控制先进，运行可靠，维修方便。④机组适应性好，制冷制热温度范围宽。⑤设计自由度高，安装和计费方便。
　　2多联机技术特点分析
　　多联机为了达到节能的目的，通过对制冷工质流量的有效控制实现压缩机和系统的变容量运行。目前，比较成熟的技术有两种：一类是直流变频多联机技术。二类为数码涡旋多联机技术。
　　（1）直流变频多联机技术：
　　直流变频多联机采用无刷直流电机作为压缩机，“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯称“直流变频”，更准确的应该称为直流变速。直流变频压缩机转子永磁材料制作而成，可以通过改变送给电机的直流电压来改变电机的转速，克服了交流变频压缩机的电磁噪音与转子损耗，具有比交流变频压缩机效率高与噪音低特点。该压缩机运用变频控制技术，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。此外，直流涡旋压缩机活动部件少因此振动小、噪音低。技术上主要是通过调节压缩机的转速和压缩机的运行数量来控制制冷剂的流量，从而达到高效节能的效果。室外机调节输出能力方式为：①通过改变投入工作的压缩机的数量来调节主机的容量，进行主机容量的粗调节。②通过变频装置改变变频压缩机输入频率来改变压缩机的转速，进行主机容量的细调节。通过粗细配合，可以使室外主机输出能力连续线性调节，且室外机的压缩机可根据室内负荷的变化，改变转速来调整制冷剂质流量输出，通过室内机的制冷剂也就相应地变化，降低能耗。直流变频多联机生产厂家主要集中在日本，以东芝、大金、三菱、日立等几个著名品牌为代表。国内厂家一般均是与其合作生产，如海尔、海信等。
　　
　　（2）数码涡旋多联机技术：
　　数码涡旋多联机主要是通过电磁阀控制压缩机的“负载”和“卸载”，调节进入压缩机的制冷剂流量。数码涡旋压缩机具有“轴向柔性”性能，使得固定的涡旋盘沿轴向可以有很少量的移动，确保用最佳力使固定涡旋盘和动涡旋盘始终共同加载。在各操作条件下将这两个涡旋盘集合在一起的这一最佳力确保了数码涡旋技术的高效率。在“负载状态”，电磁阀常闭，压缩机象常规涡旋压缩机一样工作，传递全部容量和制冷剂质流量。在“卸载状态”，电磁阀打开，无容量和制冷剂质流量通过压缩机,压缩机空转。通过压缩机周期性的“负载”－“卸载”来实现变容量冷媒控制。卸载功率消耗约为满载功率的10％（谷轮公司数据），从而达到节能效果。数码涡旋压缩机主要由美国谷轮公司生产，采用数码涡旋多联机技术的厂家以三星、麦克维尔、美的、格力为代表。
　　(3)技术比较：
　　直流变频多联机与数码涡旋多联机各有优势，本文从以下几个方面进行比较：
　　（1）容量输出：直流变频压缩机的工作频率一般在20赫兹至110赫兹之间，容量调节范围在50%-130%之间。变频是有极数的，许多采用直流变频技术的厂家样本上写是无级调速，这有欺骗消费者的嫌疑。直流变频多联机容量之所以能够达到130%，是通过提高压缩机的频率实现的。数码涡旋的输出在10%-100%之间，可以通过改变加载时间的比例实现连续的容量输出。数码涡旋多联机容量调节上限小于直流变频多联机，但下限调节范围比直流变频多联机广。
　　（2）能效比：直流变频多联机系统中变频器存在变频损耗，损失大约占功耗的2%-6%，在一定程度上使得系统的COP降低。在60%-90%部分负荷下，直流变频多联机的COP值达到最大值。数码涡旋多联机无需变频器的能量损失，但存在空转损耗，卸载状态时电机仍在工作，约有10％的能量损耗，在部分负荷下COP值低于直流变频多联机。
　　（3）回油性能：直流变频多联机在低负荷的状态下，制冷剂流速较低，回油困难，系统一般设计有油分离器和回油循环，设油分离器和回油循环可以弥补解决变频多联机在低负荷状态下的制冷剂流速问题。对于容量越大的室外机组来说，由于回气管径大，在部分负荷情况下需要频繁的回油循环。数码涡旋多联机在每一个循环中，会有几秒钟的满负荷运行状态回油较好，数码涡旋多联机在空载时，压缩机无排气，无润滑油排出。
　　（4）对其他设备的干扰：直流变频多联机采用变频手段调节容量,在变频时会产生电磁干扰和高次谐波,变频多联机对精密仪器和电子设备都会产生影响，但由于采用变频启动，启动电流对电网冲击小。数码涡旋不存在电磁干扰问题，但瞬间加载和瞬间卸载的工作方式，使得电流瞬间发生剧烈变化,对电网及电网中的设备会产生冲击。
　　（5）运行可靠性：变频压缩机及变频技术是一项成熟技术，在日本已有20年以上的成功经验，目前几乎世界上每一个国家都有该机在运行，可靠高已经经过实践检验。零部件寿命要求远小于数码涡旋，并且都经过了寿命试验。数码涡旋技术是谷轮公司于2001年8月推向市场的一种压缩机变容量技术，这种压缩机容量调节方式的优点一是控制方式简单，二是没有谐波成分的存在。但该压缩机要求的寿命为20年，这种面世不久，目前机械结构非常复杂的数码涡旋压缩机，还没有经过足够时间可靠性的运行体验。数码涡旋多联机中的电磁阀以及控制电磁阀的继电器需要频繁动作，容易损坏，需要更长的使用寿命。
　　
　　3多联机系统设计应注意问题
　　（1）内机容量与外机容量的匹配
　　室内外机的容量匹配比应根据该系统中各室内机同时使用率、各室内机所在房间冷热负荷峰值的时间分布等因素而确定。对于如公共建筑这样大型空调系统，建议直流变频多联机在保护系统运行安全的前提下超配比不宜超过110％。对于家用多联机系统，在保护系统运行安全的前提下超配比可以增大至130％。数码涡旋多联机的配比不应超过100％。
　　（2）冷量修正
　　由于管路加长后冷媒的沿程阻力损失增大，出现闪发，末端室内机制冷/制热效率降低。另外，管路过长，对于VRV系统，部分润滑油会沉积在冷媒管道内，长期运行造成润滑油回油困难。多联机空调系统室内机与室外机的额定制冷量是在标准工况下测得的数据，实际工程条件往往偏差加大。因此，产品样本中所提供的技术参数与实际工程条件（室内外温度、内外机高差、管道长度）不同时，应对冷量进行修正，否则达不到使用要求。
　　（3）新风采集
　　相对于传统的中央空调系统，多联机系统更接近房间空调器。新风处理不如常规中央空调系统容易做到，目前常用的新风处理方式有以下几种：
　　（1）室内机作为新风机来处理新风。未经过处理的新风直接接入室内机，由室内机负担了部分新风负荷，因此室内机型号加大，噪音也增大，在室外温度较高时，会使室外机长时间超负荷运转，出现过流保护。而且在室外空气湿度较大时，室内机除湿量增大，室内相对湿度无法保证要求。
　　（2）使用专用的新风机。这类新风机通常是按新风状态设计，加大了机组盘管的排数，可将新风处理到室内状态点。但此种方法工程造价较高，影响在工程中的应用。另一方面，在室外温度较高时，压缩机长时间不间断运行，会影响机组的寿命。
　　（3）用全热交换器处理新风。使用全热交换机在向房间补充新风的同时，利用室内排风的冷量来预冷新风，大大降低新风负荷，非常节能，这种方式适合有排风要求的场合。但需要注意新风口和排风口的布置一定要合理，该系统较复杂，且有新风和排风交叉污染的问题。
　　在进行设计时，应根据上述特点合理选择新风处理方式。
　　
　　4结束语
　　总之，随着社会的发展和城市建设的不断的深入，尤其是多联机市场发展的速度非常快，多联式空调系统应用不断增加，多联机在大型项目的应用也已经成为一种趋势，在设计过程中必须注意诸多问题。同时需要我们设计者给以更多的关心、指导，也需要规范的施工、科学的监理、完善的管理,只有这样才能更好的服务我们的社会。
　　参考文献：
　　[1]包向忠.VRV空调设计中的几个问题[J].中国建设信息供热制冷
　　[2]石磊数码涡旋与变频技术的对比分析[J]制冷技术
　　[3]潘云钢高层民用建筑空调设计中国建筑工业出版社
　　[4]各多联机厂家样本
　　[3]Emerson．http：//www.digitalscroll.com.cn/sb300cn/，2008