1、TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 1 一、 TVR 产品介绍 及工程业绩 变频技术起源于 20 世纪 60 年代，以日本的“大金”为主要代表，经过 20 几年的发展， 21世纪初进入中国市场。变频技术主要通过改变输入压缩机的电频率来改变压缩机转速来进行容量调节。 当今全封闭变频压缩机的变频调节有交流变频和直流变频两种方式。交流变频压缩机一般指压缩机动力采用交流异步电机，由变频器向电动机定子侧线圈提供三相交流电流、产生回转磁场 ,从而在转子侧产生了二次电流 , 因回转磁场和二次电流产生的电磁作用而产生回转。直流变频压缩机一般指压缩机动力采用直流无刷电机，工作时 ,定 子通入脉冲直流电 ,产
2、生旋转磁场与转子永久磁铁的磁场相互作用 ,产生所需的转矩 ,达到一定转速 5。 变频压缩机调控过程平稳，软启动，软停止，对电网的冲击力小。 变频技术 调控装置复杂，生产制造成本较高，厂家进入门槛高，没有一定的开发背景实力是很难掌握的。 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，主要利用轴向“柔性”技术，其控制循环周期包括一段“负载期”和一段“卸载期”，其核心技术为吸气冷却方式涡旋压缩机的一对涡盘，上方的静盘顶部有一气腔，该气腔通过一带 电 磁 阀的旁通管同压缩机的吸气低压腔相联，当电磁阀处于导通位置，静盘顶部气腔为低压状态，此时压缩机工作时静盘由于压力作用
3、上移 1MM，动盘和静盘之间不能形成有效的压缩腔，此时的压缩为无效压缩，亦称空压缩，压缩机此时不能吸排气，输入电流为额定值的 10%，当旁通管电磁阀处于关闭状态时，静盘上方气腔瞬间变为高压，在重力的作用下，静盘下移 1MM，同动盘密切配合，此时压缩为满负荷压缩，亦称有效压缩，为压缩机的额定吸排气量，此时输入电流为额定值的 100，调节旁通管电磁阀通断的时间比值，就可以连续调节压缩机的吸排气量，近而调节压缩机的容量。这种压缩机容量调节方式的优点是控制方式简单。数码涡旋技术由于开发时间短，应用于空调领域不过 5年左右时间，还没有足够的可靠运行经验。数码涡旋的工作方式为瞬间加载与卸载，对电网冲击较大
4、。 由于变频涡旋压缩机与数码涡旋压缩机在工作原理和结构上的区别，变频空调与数码空调系统有各自不同的应用前景：变频涡旋压缩机可用于一拖一、一拖二、低温热泵、多联机组等多种空调机组中，数码压缩机由于其功率范围而主要应用于多联机组中。由于两种压缩机都主要应用于多联空调机组中，本文主要针对两种多联机组的运行范围及调节性能、能效比、启动及 运行特性、回油、电磁干扰、可靠性等方面详细分析了各自的优势和不足。针对各自系统的不足，变频技术应着重解决低频时提升能效比、电磁干扰等方面的问题，而数码技术应重点解决如何减少压缩机启动电流大以及运行时系统内压力波动等问题 。 1. 数码涡旋技术介绍 1) 数码涡旋压缩机
5、技术 数码涡旋技术的美妙之处在于其内在的简约。标准的谷轮涡旋有一个独特的特征 用非常小的轴向力确保固定涡旋和旋转涡旋总能以最佳作用力加载在一起。这个最佳作用力使两个涡旋在任何工作条件下能TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 2 始终结合在一起，从而保证谷轮涡旋的高效运作。数码涡旋的运行就是建 立在这样的基础上。 右图 说明了数码涡旋的物理 硬件环境。 活塞被固定在涡旋顶部，以保证当它向上运行时，上部的涡旋也能跟着向上运动。在活塞上部有一个调节小室，它通过直径达 0.6mm 的排气孔调节排气压力。外部电磁阀将调节小室与进气端压力相联系。电磁阀正常情况应处于闭合位置，活塞两边的压力为排气压力，弹
6、性力保证了两个涡旋始终加载在一起。 当电磁阀通电时，调节小室中的排气就被低压卸载了。于是，活塞上移，上部的涡旋也跟着上移。最后，两个涡旋分离，并且中间没有气流流经。外部电磁阀消电后再次使压缩机满载，恢复压缩过程。值得 注意的是，上部的涡旋移动非常小仅 1.0mm，因此，从高处流向低处的高压气体非常少。 数码涡旋的运作有两个阶段 “ 负载状态 ” ，即电磁阀关闭时，以及 “ 卸 载状态 ” ，即电磁阀开启时。在加载状态期间，压缩机如同一个标准的涡旋运作，传递全容量和质量流量。 卸 载状态则没有容量和质量流量流经压缩器。数码涡旋的两种状态在 下图 中说明。 数码涡旋压缩机运行的 周期时间是 “ 负
7、 载状态 ” 时间与 “ 卸 载状态 ” 时间之和。这两段时间的持续长度决定了压缩机如何进行容量调整。 例如：为时 20 秒的周期时间，如果 负 载状态时间为 10秒， 卸 载时间也为 10秒，那么压缩机的模数即为（ 10 秒 x 100% + 10 秒 x 0%） / 20 = 50%。 如果周期时间相同， 负 载状态时间为 15 秒， 卸 载状态时间为 5 秒，那么压缩机的模数为 75%。容量就是通过 负 载状态和 卸 载状态的平均时间之和计算出来的。随着 负 载状态时间的不同，压缩机可以传送 10%-100%间的任一容量。 TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 3 2) 数码涡旋技术的
8、特点 容量调节范围广 数码涡旋压缩机的运行容量范围是 10%至100%，为业内最大范围。压缩机的启动及停止需要使用大量电力，并对压缩机的元件造成很大的压力。拥有范围较广的容量，压缩机 的启动 -停止次数能够减少，由此功效增加，系统寿命延长。此外，数码涡旋还可以实现该范围内的无级变容，确保对室温进行严格精确的控制。这对其他变容量技术来说是一大进步，因为那些技术仅能分级调节容量的输出，而且容量范围也较小。例如，变频技术在其间断性的阶段容量范围仅可达到 35-100%。 舒适性好 数码涡旋以多种方式提高了舒适度，其中之一便是通过迅速无级地调节容量来精确地控制温度。事实上，数码涡旋能够使温度波动控制在
9、 0.5C 之间，由此确保用户始终置身于舒适的温度环境中。 除了能够精确控制温度之外，数码涡旋还可 以其独特的变容方式迅速为房间制冷和制热。由于容量是通过改变短循环期内的负载和空载时间来进行调节的，因此数码涡旋可迅速从一个输出容量变换到另一个输出容量（如直接从 10%的容量变换到 100%），从而迅速为房间制冷或制热。其他技术无法与之相媲美，不能如此迅速地改变容量。例如，变频技术需要逐步改变电机的频率以避免损害，因此无法迅速改变容量。可见数码涡旋能够比其他技术在更短的时间内创造一个更为舒适的环境。 舒适度同样受到室内湿度的影响，湿度太高会使用户产生不适感。在这一方面，数码涡旋就能提供更大的舒适
10、感，因为它在较 低的蒸发温度下运行，具备卓越的除湿功能。 无电磁干扰 不同于变速压缩机技术，数码涡旋的电机可以在整个运行范围中以恒定的速度运行。归因于这一设计，产生的电磁干扰可以忽略不计，由此增加了其他邻近电器设备的保真度，如音响设备或敏TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 4 感控制系统等。这一独特性能增强了数码涡旋的可靠性和实用性，并使您不再需要为确保电磁兼容而购买昂贵的消电磁电子元件。 数码涡旋技术的这一独特性能 也 可延伸至工业用途 场所：如 拥有敏感设备的行业，如 机场、铁路、电视台和 电信 等通讯 行业，从此无需再为电磁干扰或损坏而烦恼。 可靠性高 数码涡旋的亮点在于 其内在的简
11、约，这为其带来高度可靠性。诸多变容量技术，尤其是变频技术，使用复杂的电子控制件和连接管道系统。这种复杂性给质量控制和维护带来诸多困难，而数码涡旋则以其简约设计避免了这些问题。数码涡旋的系统零部件较少，又没有复杂的电子控制件，因此易于使用，增加了可靠性并简化了维护工作。这对中央空调来说是一个至关重要的优势，因为用户期望其较高的初始投入和复杂的安装能够换来高度的可靠性及简单的维护。 能效比高 采用变频压缩机的多联机由于变频器的损失大约占机组总功耗的 15%，这样就降低了系统的 COP。当室内的总容量要求低 时（如 10%、 20%或 30%），变频系统还必须使用制冷剂的热气旁通进行容量调节。由于制
12、冷剂的热气旁通，能量会有损耗，系统的 COP 降低。 数码涡旋多联机组因为没有变频器损失，同样也没有制冷剂的热气旁通，因此在 10%到 100%负荷范围内， COP 性能良好。空载时的能量损耗很低（仅为 10%），这也使得数码涡旋在部分负荷的情况下 COP也会更高。 回油性能 变频机组：当冷负荷低时，因为变频压缩机转速很低，回油难度提高。因此，回气的低流速就造成了回油因难。为解决这个问题，变频系统在每隔一段时间的运行后必须加入许多的回油循 环。这对于容量越大的室外机组来说更加明显，因为回气管径很大，在部分负荷情况下回气速度很低。因此需要更频繁的回油循环，并消耗更多电力。 数码涡旋机组：回油性好
13、，在每一个循环周期（如 20s）中，还是有几秒钟的满负荷运行状态。这使得回气的速度成波状起伏，因此回油较好。同时，在每个空载期内，压缩机中无排气，所以此时无润滑油排出。 3) 数码涡旋技术与变频技术比较 1.1 工作原理 1.1.1 变频：压缩机的容量是通过变频压缩机马达的转速改变的。当室内负荷要求提高时，压缩机马达的频率随之增大，从而导致马达转速更快，容量 更高。同样地，当室内负荷要求随之降低时，压缩机的频率减小，从而使容量降低。 1.1.2 数码涡旋 :压缩机容量是通过涡旋盘的周期性啮合与脱开来改变的。当外部电磁阀关闭TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 5 时，数码涡旋象标准型压缩机
14、一样工作，容量达到 100%，当外部电磁阀打开时，两个涡旋稍微脱离。此时压缩机无制冷剂被压缩，从而也无容量输出。以一个 20s 的循环周期为例，如果 PWM阀（数码涡旋无级能量调节阀）关闭（涡旋盘加载） 2s，打开（卸载） 18s，其容量输出就是 10%；如果 PWM 阀关闭 10s，打开 10s，其容量输出就是 50%；如果 PWM 阀关闭 20s，其容量输出就是100%。加载时间占循环周期的比例可以在 10%到 100%范围内任意改变，从而引起输出容量的改变。 1.2 容量输出 1.2.1 变频压缩机的工作频率级别范围在 30赫兹到 117赫兹间，调节范围在 50%-130%之间。以一台
15、10P的变频室外机为例 ,内部有两个 5P压缩机，一台为普通的定速控制，一台为变频控制 .。当负荷在 5P 以下时，变频压缩机启动并根据容量大小变化调节其输出量。当负荷逐渐增大到 5P以上时，定速压缩机全负荷运转，变频压缩机仅输出其不足部分。当负荷在 10P 以上时，室外机为几台 8P或 10P 模块并联而成，仅有一台变频室外机，其它的室外机内均为定速压缩机。这样，当 5P 压缩机的最小容量级别为 25%时， 10P 的最小容量级别则为 12.5%， 20P 则为 6.25%，即存在模块越多，其最小容 量级别越小的特点。但其负荷可调容量级别是有限的，其输出是间断的。而且，当室内负荷突然从小变大
16、时，压缩机的频率增加需要经过中间过渡段。这就意味着，当室内负荷需求变化时，压缩机则要对新的负荷有一段响应的时间。 1.2.2 数码涡旋的输出在 10%到 100%之间。由于通过改变加载时间的比例即可改变压缩机输出，从而实现了连续的容量输出，即无级输出。由于提供了连续的容量输出，压缩机能够更精确的控制室内温度，并且更加节能。 1.3 能效比 /COP 1.3.1 变频 :变频器的损失大约占功耗的 15%，这样就降低了系统的 COP。当室内的总容量要求低时（如 10%、 20%或 30%），变频系统必须使用制冷剂的热气旁通进行容量调节。在室内的总容量要求较低的情况下，由于制冷剂的热气旁通，能量会有
17、损耗，系统的 COP降低。 1.3.2 数码涡旋 :没有变频器损失，同样也没有制冷剂的热气旁通，因此在 10%到 100%负荷范围内， COP 性能良好。空载时的能量损耗很低（仅为 10%），这也使得数码涡旋在部分负荷的情况下 COP 也会更高。 1.4 综合部分负荷系数 IPLV 1.4.1 变频 :COP 系数表示的是机组满负荷运行时的性能。而实际工况中，空调机在制冷 或制热时往往是在部分负荷下工作的。美国制冷空调学会提出了计算 IPLV 的计算公式： IPLV 0.17A+0.39B+0.33C+0.11D(kW/kW) 式中 A、 B、 C、 D分别为 100%、 75%、 50%、
18、25%负荷时机组的性能系数 COP（或 EER）。 由于变频系统在低容量时转为旁通控制， IPLV 因此降低。 1.4.2 数码涡旋 :由于没有制冷剂的热气旁通，同时没有变频器损失，数码涡旋系统的 IPLV性能良好。 TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 6 1.5 室内温度控制 1.5.1 变频 :室温控制一般。在长时间运行后，室内温度趋于稳定并接近设定温度。 但是如果需要一个新的容量变化（如在同一个制冷系统中多开了几台室内机），变频器控制就需要逐渐地提高频率，在此过渡期室内温度控制不稳定。 1.5.2 数码涡旋 :室温控制优良。在整个运行范围中（ 10%-100%），数码涡旋压缩机能够实
19、现连续、无级的容量调节。如果需要一个新的容量变化（如在同一个制冷系统中多开了几台室内机），压缩机的输出容量能迅速地从一个比例调节到另一个比例。数码涡旋压缩机使得系统能够对负荷变化作出更迅速的反应。 1.6 除湿性能 1.6.1 变频 :在闷热的梅雨季节，冷负荷可能会很低 .这种情况下，变 频压缩机的转速会很低，回气的速度也会很低。这样就造成了较高的蒸发压力和蒸发温度。因此，此时的除湿能力降低。 1.6.2 数码涡旋 :在闷热的梅雨季节，尽管冷负荷可能会很低。在每一个循环（如 10s）中，还是有几秒钟的满负荷运行状态。使得回气的速度成波状起伏，这使得平均蒸发压力和温度更低，除湿性能更佳。 1.7
20、 回油性能 1.7.1 变频 :当冷负荷低时，回油难度提高，因为变频压缩机转速很低。因此，回气的低速就造成了回油因难。为解决这个问题，变频系统在每隔一段时间的运行后必须加入许多的回油循环。这对于容量越大的室外 机组来说更加明显，因为回气管径很大，在部分负荷情况下回气速度很低。因此需要更频繁的回油循环，并消耗更多电力。系统的稳定性差。室外机的 PCB（印刷电路板）和管路十分复杂。 PCB包括成千上万个部件，管路呈迷宫状，包括油分离器、旁通回路等。变频器控制板产生大量的发热，夏季容易烧毁。 1.7.2 数码涡旋 :回油性好，在每一个循环（如 10s）中，还是有几秒钟的满负荷运行状态。这使得回气的速
21、度成波状起伏，因此回油较好。同时，在每个空载期内，压缩机中无排气，所以此时无润滑油排出。运行寿命长。室外机的 PCB和管路与变频多联 系统相比，显得极为简单 无旁通回路。一个 PCB就足够了。 1.8 环保 1.8.1 变频 :不符合 EMC（电磁兼容）要求。变频控制器会产生高次谐波，造成一些问题，如变压器 /电容器过热、精密仪器的精度降低以及干扰电视信号、移动信号和地铁站信号的传送等。为解决电磁干扰问题，室外机 /室内机都需添加噪音过滤器或扼流圈，从而提高了系统的造价。 1.8.2 数码涡旋 :符合 EMC 电磁兼容要求，无变频系统产生的高次谐波等带来的一系列问题。 2.1 结论 变频技术与
22、数码涡旋技术是可变制冷剂流量空调系统中目前采用的两种典型技术 。变频技术出现较早，目前在工程中运用较多。数码涡旋技术出现相对较晚，其本身有着不同于变频技术的特点。TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 7 以上 从工作原理、能效比、综合部分负荷系数等方面对这两种技术进行了分析和比较，指出了变频技术与数码涡旋技术的异同点，对于正确设计和运用这两种空调系统形式，具有一定的参考价值。 TVR 系列采用了更新的变容量技术 -数码涡旋技术，摒弃的变转速技术中的电磁干扰源 -变频器，采用负载与卸载交替控制技术，杜绝了产生大量高次谐波的可能性。而且，当安装数量较多的设备时，因设备产生干扰波叠加而引起电磁干扰
23、加强以致影响其它设备正 常运作的风险也大大降低，给生活、工作、科研、医疗、航空等带来更健康、更安全的环境保障。据有关研究表明，电磁干扰对信号发射接收设备、程控交换设备、精密仪器、音响影响设备、医疗成像设备、航空导航等产生不利影响，甚至影响人体健康。 3.1 技术对比表 比较项目 变频中央空调系统 TVR 中央空调系统 运行原理 通过改变电源的频率来控制压缩机转子的速度，从而达到控制容量输出的目的。 通过控制压缩机定涡旋盘和动涡旋盘的啮合和分离的时间来达到控制容量输出的目的。 容量调节范围 50 130 10 100 容量输出 方式 分级输出 无级输出 运转极限 制冷 0 43 ,制热 -15
24、15.5 制冷 0 48 ,制热 -15 16 健康抗菌性能 室内机仅采用一般蒸发器，由于蒸发器在潮湿环境下，容易滋生细菌和病毒，长时间不用还会产生异味，影响室内环境的清洁。 所有室内机均采用处理过的抗菌蒸发器和抗菌滤片，各种细菌和病毒不能在内部繁殖，可以有效的保护室内环境的清洁。 对其他设备的干扰 变频多联中央空调系统由于采用变频手段调节容量，在变频时会产生很强的电磁干扰，对精密仪器和电子设备都会产生影响。 采用了 PWM(脉冲宽度调 节）技术的数码涡旋压缩机，只产生非常小的电磁干扰，对精密仪器和电子设备不会产生影响，大大提高了设备的安全性和可靠性。 温度响应 变频过程复杂，对系统需求的变化
25、反应较慢，温度响应也慢。 数码涡旋系统可以通过改变负载和卸载的周期时间来实现容量瞬时从10%达到 100%，或者相反，所以它能对系统需求的变化迅速地作出反应，而不需要经过变频系统所需的中间速度过渡，温度响应快。 TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 8 变换损耗 交流直流交换器在交直流变换中会有 10%的损耗，加上电机损耗约5%-10%，总变换损耗达到15%-20%。 容量变换时只有 10%损耗 （包括马达损耗）。 噪音 变频时会产生额外的高频噪音。 数码涡旋压缩机以单一速度运行，不会产生额外的噪音和振动 ,噪音低 。 除湿性 在较低负荷的情况下，除湿性能明显下降。 在任何负荷的情况下，都可
26、以保持较低的平均吸气压力，得到较低的显热比，因而可提供非常好的除湿性，尤其是在低负荷运行时。 TVR 变容量多联空调系统 2.1 - 9 特灵 TVR 空调系统大连近期工程业绩说明 序号 工程名称 工程地址 建筑规模 竣工时间 完成质量 1 大连怡亚通仓储配送 中心 大连市开发区怡亚通 工厂 15000m2 2010 年 12月 优良 2 顶 十八娱乐中心 大连市沙河口区会展 路 2号 5000m2 2010 年 12月 优良 3 亿达房地产第五郡展 示区 大连市甘井子区辛寨 子 2000m2 2010 年 6月 优良 4 城建房地产城市旋律 售楼处 大连市甘井子区机场 路 900m2 2009 年 12月 优良 5 哈尔滨银行星海支行 大连市沙河口区星海 湾 1600m2 2010 年 8月 优良 6 哈尔滨银行解放路支 行 大连市中山区解放路 1200m2 2011 年 3月 优良 7 哈尔滨银行甘井子支 行 大连市甘井子区华南 广场 1200m2 2011 年 7月 优良 8 百年城集团办公楼 大连市沙河口区百年 汇 B座 4300m2 2011 年 7月 优良 9 亿达蓝湾售楼处 大连市旅顺区塔河湾 2000m2 2009 年 10月 优良 10 长兴岛经理办公室 大连市长兴岛管委会 1500m3 2011 年 9月 优良
