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数码涡旋技能在VRV空调体系的使用及专业讨论

  1数码涡旋紧缩机作业原理

  相对传统的分散式家用空调型式而言,家用小型中央空调具有节能、舒适、容量调理便利、噪声低、振荡小等突出的长处,现在首要以变制冷剂流量(Varied Refrigerant Volume,简称VRV)空调体系为主。九十年代我国开发的VRV空调体系大多参照日本的变频操控办法,但九十年代后期美国谷轮公司开发了数码涡旋紧缩机,并首要被大金用于VRV空调体系后,我国美的、海尔、新科等空调厂家这两年也纷纷研制开发了数码涡旋VRV空调体系。

  数码涡旋紧缩机是运用轴向“柔性”技能,它的操控循环周期包括一段“负载期”和一段“卸载期”。负载期间,涡旋盘如图1(a)运转,紧缩机像惯例涡旋紧缩机一样作业,传递全部容量,紧缩机输出100%。卸载期间,因为紧缩机的柔性规划,使两个涡旋盘在轴向有一个微量别离(如图1(b)所示),因此不再有制冷剂经过紧缩机,紧缩机输出为0。这样,由负载期和卸载期的时刻均匀便确认了紧缩机的总输出均匀容量。

  紧缩机这两种状况的转化是经过安装在紧缩机上的电磁阀来操控。如图1:一活塞安装于顶部固定涡旋盘处,活塞的顶部有一调理室,经过0.6mm直径的排气孔和排气压力相连通,而外接PWM电磁阀衔接调理室和吸气压力。电磁阀处于常闭方位时,活塞上下侧的压力为排气压力,一绷簧力确保两个涡旋盘一起加载。电磁阀通电时,调理室内的排气被释放至低压吸气管,导致活塞上移,带动了顶部的涡旋盘上移,该动作使两涡旋盘分隔,导致无制冷剂经过涡旋盘。当外接电磁阀断电时,紧缩机再次满载,康复紧缩操作。

  数码涡旋紧缩机一个作业“周期时刻”包括“负载状况”时刻和“卸载状况”时刻,这两个时刻的不同组合决议紧缩机的容量调理。经过改动这两个时刻,就可调理紧缩机的输出容量(10%~100%)。

  2数码涡旋紧缩机与变频紧缩机比较的特点

  2.1容量调理广,温度调理敏捷

  (1)变频紧缩机的调理规模只能在50%-130%,数码涡旋紧缩机是在10%-100%。

  (2)变频紧缩机的容量输出是经过变频器分级到达,而数码涡旋经过负载和卸载时刻的改动获得,容量能敏捷从100%转化至10%(反之亦然),不需分步实现,是属于连续和无级的调理。

  (3)变频紧缩机必须经过中心频率,从低频到高频或反之的转化过程中存在时刻的滞后量,当体系内的负荷突然发生改变时,变频体系无法立即呼应负荷的改变,使得室温的动摇较大。而数码涡旋技能的无级调理和宽广的调理规模确保了室内空气温度的精确操控。

  2.2电控体系简略,体系的可靠性大

  变频操控体系容量调理规模较窄,所以在变频调理的一起一般选用热气旁通和液体旁通的办法来一起呼应负荷的改变。数码涡旋紧缩机调理规模广,不需任何一种能量旁通手法,因此削减了该部分的操控体系,一起其容量调理办法是经过机械活动到达,亦少了变频器及变频操控中杂乱的电控部分,所以其电控体系简易。杂乱的电子设备既娇也贵,削减了变频器、变频操控体系他旁通的操控体系等,无疑添加了体系的可靠性,节省了成本。

  2.3具有杰出的回油特性,安装灵活性更大

  变频VRV体系在低频时,制冷剂流速较低,回油困难,体系一般规划有油别离器和回油循环。数码涡旋紧缩机因为在卸载期间没有排出制冷剂,也就不存在回油的问题,而在负载时紧缩机是满负荷运转,这时气流的速度足以令润滑油较充分地流回紧缩机,所以数码涡旋体系在任一容量输出时回油均杰出,是现在唯一不需油别离器或/和回油循环的体系,相应的操控体系也简练。现在有的厂家为确保体系更安全可靠,规划了一种集电子、机械操控为一体的油位操控器,用于监控和确保紧缩机曲轴箱内的正确油位,这使体系配管更自由,不因配管过长形成紧缩机回油不良而被焚毁,延长了体系的运用寿命。现在数码涡旋VRV体系的单一体系配管最长可达125米,室内、外机之间可答应落差50米,上下层室内机之间高度可达15米。

  2.4制冷体系简略,保护便利

  定速空调体系和变频空调体系大多规划有热气旁通和液体旁通设备,而数码涡旋体系因能使容量最低调至10%,无需这些旁通体系,一起因为杰出的回油特性,不需油别离器或/和回油体系。这样,制冷体系、回油体系及电气操控体系的简略化,使体系部件较变频体系削减,设备结构简略,进步了运转的安全性和可靠性,并为安装和保护供给了便利。

  2.5无电磁干与问题,运用场所更广泛

  变频器作业时会产生高频谐波,会使供电体系的正弦电压波形发生歪变,导致比如:下降电网的功率要素、使电容器和变压器过热、在荧光屏和示波器等上产生闪点、影响精密仪器的精度等不良后果,并会引起高电设备电容量等发热焚毁等到风险。以欧洲为中心的许多区域都有严厉限制高频波的EMC规则,有些区域还因上述理由制止出售和安装变频空调。我国虽没出台有关的规则,但对电源搅扰要求很高的精密实验室、通讯机房、电站、电视台等场合,变频体系受限用。而数码涡旋的负载和卸载仅仅一个简略的机械运动,不会产生高次谐波,克服了对电网的搅扰,扩展了适用规模。

  2.6确保杰出的除湿才能,进步了舒适性

  图2所示是五匹变频空调和五匹数码涡旋空调在不同容量时的蒸腾温度比较。变频体系在低容量(低频)运转时,蒸腾温度较低,跟着运转频率的下降,蒸腾温度逐渐升高,整个运转阶段均匀蒸腾温度较高,而一般的空调体系多在部分负荷下运转,这就导致了除湿才能下降。而数码体系不管在何种运转份额时,其负载运转时均是全负荷,所以如图所示能在整个运转阶段坚持较低的蒸腾温度,特别容量在40%至80%规模内(较常运用的容量区间),数码涡旋表现了明显的优势,所以其显热比较少,除湿才能较强,确保了高精度的湿度要求。数码涡旋空调这种在低容量情况下能有效供给较好的湿度操控功能,关于相对湿度较高的区域及一些特别场合尤为适用。

  3问题的讨论

  因为数码涡旋体系在VRV空调体系上述这些共同的长处,现在我国的多个空调厂家纷纷把数码涡旋体系使用于VRV空调体系中。但在开发数码涡旋VRV空调体系时,因为每个厂家的电气操控、制冷体系、油体系等有所区别,产品的节能性、设备的简易性及安全性,亦有所不同。在分析研讨数码涡旋技能在VRV空调体系中的使用时,有以下几个方面值得沉思和讨论。

  3.1 中心技能问题

  在VRV空调技能方面,日、美公司再度充当了中心技能的操控者,在进入商用空调初期,国内家用空调企业分别挑选大金、东芝等日本企业的变频空调技能,2000年美国艾默生旗下的谷轮公司开发了数码涡旋紧缩机,并供给亚洲市场,因为数码技能具有的优势,咱们几大空调厂家在2002年前后开始与谷轮公司合作,很多购买谷轮公司的数码涡旋紧缩机及选用谷轮公司供给的技能。因为技能的保密性,国内厂家难以理解一些技能规划的真实用意,更难以进行深入的开发研制。如数码涡旋紧缩机的周期时刻,是数码涡旋运转中的一个重要参数,其相同的容量可用不同的周期时刻而获得,即同一容量份额,周期时刻能够是多样的,谷轮公司在10%至90%的容量份额,规划的周期时刻是10秒至25秒,如表2所示,其间周期时刻是呈曲线改变。咱们只知周期时刻过长(超越60秒)会影响润滑油回来紧缩机的效果,但为何选用这样的时刻改变却有待作更进一步的研讨。相似要素,一方面使国内数码空调价格难以下降,另一方面也制约了咱们数码涡旋技能的发展。

  容量百分比 周期地间(秒) 容量百分比 周期地间(秒)

  10%      20       60%    12

  20%      20       70%    10

  30%      18       80%    15

  40%      16       90%    25

  50%      14

  3.2容量调理问题

  现在我国的数码涡旋VRV空调体系,一般是选用一台数码紧缩机并联合一台或多台定速涡旋紧缩机的启停,在一个制冷体系内进行容量操控,以到达对室内机的单独和线性操控。如果是一个10匹数码VRV空调,是由一个五匹数码涡旋紧缩机和一个同功率的定速涡旋紧缩机并联成一个室外机组合亦即一个模块,这个10匹的数码模块与2至3个十匹的定速机模块(每个定速机模块是由两台五匹定速机组成)并联,便形成20匹或30匹机。因为数码涡旋紧缩机的最小容量是10%,那么10匹机的最少容量就是5%,20匹是2.5%,30匹是1.7%,所以便具有模块越多最小容量越小的杰出特点。

  数码涡旋紧缩机是属于无级调理,具有调温敏捷温度动摇小的长处,但如果国内厂家在开发VRV空调时,根据室内的总负荷而确认对应的数码涡旋紧缩机的运转容量时,操控体系规划为有级的容量调理办法,那么在容量的调理精度上便与变频空调器的相仿。假设还是上述的组合形式,但五匹数码涡旋紧缩机的容量调理划分为10%、20%、30%等至100%十级,那么在十匹机时就可分为20级,在20匹不时分为40级,30匹将是60级,这样尽管最小容量如上述不变,但能量的调理出现了有级,并且跟着并联台数的削减而容量级数削减,操控精度削弱,这时便与变频VRV非常相似,表现不出数码涡旋技能在容量调理中操控精度乃至温度精度的优势,所以咱们厂家如果是在出产变频VRV的根底上开发数码涡旋产品的,需注意有关问题。

  3.3能效比的评价

  变频体系中,因为变频紧缩机在沟通直流变换器中将会有10%的损耗,加上马达损耗约5%-10%,总变换损耗将到达15%-20%,一起,在变频体系中因为需要注入很多的润滑油,这些都使得变频体系的能效比变得较低。数码涡旋紧缩机不管是负载或卸载,电机始终运转,卸载时所耗功率约是负载的10%,此外,因为数码涡旋紧缩机的操作容量规模很宽,它的启停次数很少,这些使得数码涡旋紧缩机具有优秀的能效比(EER),一起它在部分负荷运转时也具有杰出的能效比。经过比较谷轮公司的各种类型数码涡旋紧缩机的EER值发现,不管是采有R22冷剂或R407C冷剂,所有类型的EER值都在3.0 W/W以上,最高到达3.3W/W。

  韩国三星一个五匹数码涡旋紧缩机和一个五匹定速涡旋紧缩机组成的十匹VRV空调体系与两家公司出产的变频VRV在制冷和制热情况下的能效比的比较。从图中能够看到在整个调理规模内,数码涡旋都具有较好的能效比,在制冷状况,负荷在35%以上时,能效比大于变频空调,在制热状况,负荷在30%至80%时能效比较佳,而这些区间正是空调运用较多的区域。从两图能够明显知道,数码涡旋在制冷情况时EER值更具优势。所以数码涡旋的季节能耗比(SEER)值亦是较大,谷轮数码涡旋技能按 JIS & ARI 规范进行了评价,下降年能量消耗 40%。

  但一个空调体系的能效比大小,不只由紧缩机决议,而是由制冷体系、电子操控体系等归纳要素决议,所以数码涡旋紧缩机的出现仅仅供给了一个节能的渠道。如同数码涡旋技能的无级调理才能一样,若空调体系规划为多级调理,亦难表现这一技能的优越性。

  3.4为新的操控原理和技能供给了硬件

  现在空调体系的首要研讨是节能性和舒适性,在评价热舒适性方面曩昔是选用操控室内温度的单一的操控办法,现在评价空调环境的热舒适办法有很多,其中有国际规范PMV指标和SET*指标。在一些国家和区域已研讨以PMV或SET*值作为空调体系的操控目标;另一方面,现在操控理论的含糊操控理论和神经网络操控已很多被引入空调操控范畴,这些操控理论和技能在空调体系的运用,无疑使空调体系更节能、更舒适,但现时的变频紧缩机,在负荷适时调理方面,因为是有级调理,并且从低级至更高档要经过中心频率,相郊频率的改变,亦有一个安全时刻,这使得(1)运转容量的改变与负荷的改变间存在时刻的滞后;(2)运转容量的调理精度小;一起低频时除湿才能差等问题,这些令先进的操控技能难以更好地表现。而现在数码涡旋技能的有关优势在空调体系的使用上为含糊操控理论、神经网络操控及热舒适指标等技能在空调范畴的使用供给了杰出的根底,所以空调体系的节能和舒适性的进步是一个归纳问题。

  3.5数码涡旋技能的未来发展方向

  现在谷轮公司数码涡旋体系使用的是R22和R407C制冷剂,因为R410A具有体系能量效率好,TEWI指数高,热转化系数大,除湿效果好,热泵功能好,传热功能佳,无温度滑移现象,制冷剂充灌量小等长处,所以该公司正把R410A开发使用此项技能上。

  另外,数码涡旋技能可扩展至数码涡旋EVI(增强喷汽增焓)技能的使用,喷汽增焓是经过增强过冷而进步蒸腾器容量,相似过冷器的一个双级周期,但级间蒸汽被注入同一个紧缩机。因此能够看到传统的添加排汽量是经过添加吸气压力,而喷汽增焓是经过中心压力的添加而加大排气量的,因此喷汽增焓的效率高,因为关于涡旋盘来说,这很容易在“分级”紧缩过程中注入蒸汽,所以较易在数码涡旋技能中使用。

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