VRV空调系统的节能性研究与应用.doc

1、VRV 空调系统的节能性研究与应用摘要：介绍 VRV 空调系统的发展状况及特点，该系统的运行节能因素从设计理念创新、传热介质等不同的角度分析，并且作了一系列实验研究变频控制热泵式 VRV 空调系统的冬季、夏季的运行特性和节能性能，从而分析影响室内机制热量、室外机组功率以及制冷量的因素。通过具体的实例分析，在节能性能方面对常规的空调系统与 VRV 空调系统进行比较，该系统最后提出有待解决的一些问题，并进行简单的阐述这种系统产品的应用与前景。 关键词：VRV 空调系统；变频；耗能；节能性能 中图分类号：TU831.3+5 文献标识码： A 目前，空调系统主要分为中央空调和分体式空调两类。中小型中央

2、空调与分体式空调相比，具有节能、舒适、控制简单、噪音小等优点，受到了研发部门和生产厂商的重视，具有较高的市场占有率。从 20 世纪 90 年代以来我国对中小型中央空调的研究取得了较大的成果，国内成熟的品牌主要有海尔、美的、格力等。随着人民生活水平的不断提高和社会经济的快速发展，中小型中央空调将成为空调行业发展的新趋势。变制冷剂流量系统即 VRV（Variable Refrigerant Volume）空调系统是小型中央空调系统中发展最快的一种，主要由室内机、室外机、遥控装置以及冷媒配管等部分组成，为了实现室内冷热负荷的指标要求而通过控制压缩机的制冷剂流量。每台室外机在这种空调系统上为独立系统，

3、独立运行各个空调分区相互之间，无需启动整个系统当空调系统局部运行时，能够有效避免能耗，同时通过采用变频技术，可以使空调系统具有的优点包括节能、舒适以及运行稳定等。VRV 空调系统设计安装方便，占用空间小，不需要增加机房，同时运行成本低。 目前，主要采用电力驱动的空调冷、热源在我国民用和商用的建筑，可以分为冷、热水空调机组、VRV 空调机组、单元式空调机组等。从 20世纪 90 年代开始 VRV 空调系统取得了快速的发展，VRV 空调系统相比其它形式的空调系统，对用户个性化的要求更能满足，这种空调系统于学校、医院、住宅、公寓以及办公楼、别墅等中高档建筑中大量应用。 一、VRV 空调系统的特点 （

4、一） 、节能 通过使用变频技术，根据室内负荷变化可以使 VRV 空调系统自动调整压缩机的转速，从而调整制冷剂的流量，在满足冷量的前提下这样可以使空调系统节能，实现压缩机的高效运行。 （二） 、舒适 VRV 空调系统中的电子膨胀阀对各区域的室内机制冷剂流量可以根据各空调区域的负荷变化进行快速调节，高精度的通过智能控制技术实现温度调整，相比采用传统启停控制的空调系统这种控制方法远远要舒适。（三） 、费用低 中小型 VRV 中央空调系统不需要冷却塔、主机房以及送、回风系统和水输送系统，与传统中央空调系统相比其运行费用节约 30%。 （四） 、噪音低 与传统空调系统相比，由于压缩机在低频范围可以长时间

5、运行，减少对电网的冲击，系统噪声可以减小，空调系统的运行安全有效提高。 二、节能性能分析 （一） 、以制冷剂作为传热介质 VRV 系统直接的传热介质为制冷剂，传送的热量几乎是水的 10 倍，空气的 20 倍，而且使室外机与室内机通过铜管连接，不需要庞大的水管和风管系统，既减少了冷媒输送中的能量损失以及输送能耗，又减少了吊顶空间的占用。表 1 是三种传热介质性能的比较。 表 1 传热介质的比较表 由表 1 可知，同样以制冷剂作为输送介质的输送 100kW 热量，以水和空气作为传热介质所需的输送能耗分别是所需能耗的 53.33%和33.86%，使能量的损耗大大减少。 （二） 、设计理念的创新 从冬

6、、夏季空调室外设计参数出发在设计建筑物空调系统时，主要是进行方案设计、负荷计算和设备选型，即设计依据为全年中气候条件最不利的情况。但只占全年时间的 1%出现这种情况，见表 2。 表 2 全年空调负荷比例表 由表 2 可见，在全年的绝大部分时间空调系统是处于部分负荷运行状态，因此，设计人员在机组的实际负荷为满负荷的 40% 时设计 VRV 机组的最高 COP 值出现，见图 1。 图 1 大金 VRV 部分负荷运转特 因此，当在 40%左右时，部分负荷率机组的 COP 值最高，可达 4.1 以上，节能性能最好。而在满负荷时一般的 COP 值在 3.0 以下，部分时会降低到 2.0 以下。 三、实验

7、研究 （一） 、研究方法 选用一台室外机带三台室内机的实验型式，室内机型号FXYF63KVEC，制热量为 8.0kW，额定制冷量为 7.3kW ，室外机的型号为RSXY8KY1C，额定制热量 25kW，额定制冷量 23kW，主要研究在冬夏季工况下 VRV 空调机组的部分负荷的能耗情况和运行特性（制热量、制冷及其影响因素） 。在每种实验工况下，始终设定在高风量档将各台室内机的风量，各台室内机和室外机的各项性能参数一天 24 小时内连续测出其变化规律。 （二） 、实验结果分析 在 VRV 空调系统的专用实验台上数据来源于同济大学实验人员对其进行测试后所得的实验数据。 室内机瞬时制热量、制冷量影响因

8、素分析（见图 2、图 3） 图 2 FXYF 型室内机制冷量随室内外空气温度变化规律图 图 3 FXYF 型室内机制热量随室内外空气温度变化规律图 据图 2 、图 3 可知，当室内温度保持不变，在夏季工况时，随室外温度的升高室内机制冷量而降低；当保持室外温度不变时，随室内温度的升高室内机的制冷量而升高。当保持室内温度不变，在冬季工况时，随室外温度的升高室内机的制热量而增大；当保持室外温度不变时，随室内温度的升高室内机的制热量而降低。 通常一个采用变频控制的 VRV 系统，其在室外机组有多个压缩机，在负荷较低时，并先启动一台压缩机，当增加到一定程度的负荷，相继启动其它压缩机运行，使得调节室外机的

9、供冷供热能力目的达到。而且，应用了电子膨胀阀于 VRV 系统中，根据室内机负荷变化可以随时自动调节制冷剂供应量，同时随负荷作相应的变化也使压缩机的排量变化，与变频控制系统相结合，从而达到的节能效果良好。 四、实例分析 以某大厦为例，该建筑物面积为 5104m2，全年制冷运行时间用作办公，为 511 月份，每月 20 天，每天运行 7 小时。在其前期空调方案选择的过程中，我们曾对 VRV、风冷热泵以及水冷螺杆式冷水机组+锅炉三种方案进行了研究，见表 3。 表 3 三种空调系统一年耗电量和 COP 值比较 注：1.电费以 0.5283 元/kWh； 2 . 全年总 COP 值以一年的机器制冷制热容

10、量总和除以一年总耗电量。 从以上例子可以看出，VRV 相比与传统冷水机组可节能 40 50，这主要是由于 VRV 空调系统是一种超级节能的空调系统，采用变频控制的 VRV 系统室外机，可根据室内负荷的大小自动调节室外机的输出，而且在部分负荷时 VRV 空调能效比（COP 值）相当高；而大型冷水机组只能通过有限的卸载来进行能量调节，尤其相对在低负荷时的运行能耗较大。再者，采用冷媒直接蒸发制冷方式的 VRV 空调系统，热量和冷量传递到室内只有一次热交换，而水冷冷水机组或传统风冷热泵冷热水机组能量的传递方式为两次热交换，在传递同样冷量或热量时能量的不必要损耗大很多。 总之，在节能方面的优势 VRV 空调系统是很明显的，但也存在着诸如价格较贵、压缩机油系统的平衡问题、安装冷媒管道要求较高等问题。近些年来，随着生产技术在不断提高的 VRV 空调系统，设计和工程中的问题不断得到解决，容量也在不断的加大，而工程造价也在不断降低，VRV 空调系统会有一个广阔的前景。 参考文献 1 滕英武.变频控制 VRV 空调系统节能性能试验研究D.同济大学,2000. 2 王兴富,蒋金生.VRV 空调系统技术性能特点及设计施工中应注意的问题J.建筑施工,2004,26（3):261