VRV空调系统的节能性研究与应用

刘奇

摘 要：随着近年来经济技术的迅速发展，在国内外制冷空调领域新技术、新产品不断涌现，已呈现一片百家争鸣的新景象。复杂的单室内机、多室外机以及多室内机、多室外机结构系统逐渐侵占传统单室内机、单室外机的市场份额，形成一股冲击主流之势。其中，具有代表性的一支新势力便是变制冷剂流量制冷系统（缩写为VRV）。本文就VRV空调系统的节能性研究与应用进行分析。

关键词：VRV空调；节能；应用

引言

VRV 空调系统是由日本大金（DAIKIN）公司于1982 年开发推出，打破了传统的中央空调设计理念，在传统的房间分体空调器由一台室外机连接一台室内机的一对一方式的基础上，研制出了一台室外机连接多台室内机的供暖制冷系统。空调系统由室内机、室外机、冷媒配管和遥控装置等组成。由于每台室外机独立成一个小型系统，每一空调分区完全相互独立运行，加之先进的变频技术，运行平稳，舒适，节能。

一、VRV空调系统的原理

VRV空调系统是一种冷剂式空调系统，通过1台室外机向若干室内机输送制冷剂，通过控制压缩机制冷剂的循环量和各换热器的制冷剂流量来实现室内冷、热负荷的要求。

通常情况下，蒸汽压缩制冷循环主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器4部分组成。各部分之间通过管道连接成全封閉的系统，制冷剂在循环中连续不断地从蒸发器中吸取热量并在冷凝器中释放热量，从而实现制冷。

蒸发器产生的压力不等的制冷剂蒸汽被压缩机吸入，在压缩机中被压缩为制冷器压力后进入冷凝器中，在冷凝器中冷却凝结成高压液体。制冷剂液体分流经节流机构绝热膨胀压力降低，同时温度降低为蒸发温度，此时，制冷剂变为气液混合物，并分别进入各蒸发器中，在低温环境中吸收热量而蒸发，从而完成制冷过程。通过上面的循环，使制冷剂不断完成蒸发、压缩、冷凝、节流、再蒸发的循环过程，从而实现连续制冷。

二、VRV空调系统的特点

（1）节能。通过使用变频技术，可以使VRV空调系统根据室内负荷变化自动调整压缩机的转速，从而调整制冷剂的流量，这样可以使空调系统在满足冷量的前提下，实现压缩机的高效运行。

（2）舒适。VRV空调系统中的电子膨胀阀可以根据各空调区域的负荷变化对各区域的室内机制冷剂流量进行快速调节，通过智能控制技术实现高精度的温度调整，这种控制方法远远优于采用传统启停控制的空调系统的舒适性。

（3）费用低。中小型VRV中央空调系统不需要主机房、冷却塔以及水输送和送回风系统，其前期投资费用与传统中央空调系统相比节约30%。

（4）噪音低。与传统空调系统相比，由于压缩机可以长时间运行在低频范围，可以减小系统噪声，减少对电网的冲击，有效提高空调系统的运行安全。

三、VRV空调系统的主要节能技术

3.1高新的压缩机技术

与传统空调系统作比较，VRV空调系统的核心部件采用具有节能，零部件少等优点的高效密封性涡旋式压缩机。涡旋式压缩机由涡旋型定盘、涡旋式动盘、拨动盘（防自转机构）、主轴电机、机体等少量部件组成。将带有涡旋形叶片的固定涡盘和具有相同形状的作公转的摆动涡盘相啮合，以相位差180°的两个涡旋形叶片组合成一些封闭空间。静盘与机壳固定，动盘由一个偏心距很小的偏心轴带动，绕固定涡盘的涡旋中心以一定半径作公转运动，每转一个角度，月牙形容积被压缩，不断旋转，使月牙形容积不断被压缩。最后压缩气体从中心排出。介质的压力在外圆处比较低，越到中心处压力越高。这种压缩过程同时继续地进行，比较平稳，气体进口处没有吸气阀，出口处没有排气阀，没有余隙容积，因此容积效率高。多联机VRV空调系统是由多台高效压缩机组成，并且有较高的EER。直流变频空调系统采用的是高压腔高转速涡旋式制冷压缩机。涡旋式制冷压缩机结构简单，不需要设置吸、排气阀片，低温启动时预热冷冻油，具冷媒直接压缩，更有效利用压缩腔容积，易损部件较少，运行平稳，噪声低，而且允许吸入少量湿蒸汽，故特别适用于热泵式空调。

3.2直接使用制冷剂作为传热介质

从传热介质比较来看，输送同样的冷量，水冷冷水机组系统需要水泵、空调末端风机、冷却塔等附属空调设备消耗能量，而VRV空调系统以制冷剂作为输送介质，传送的热量几乎是水的10倍、空气的20倍，并且由于采用制冷剂直接蒸发制冷，不需要像一般中央空调系统先制冷水，再由冷水传给室内空气这一中间过程，减少了一个能量传递环节，相当于减少了一项传热热阻，当然也就减少了能量的损耗。有数据显示，输送同样的冷量，以制冷剂作为输送介质所需的输送系统耗能仅为以水作为输送介质所需耗能的52.7%。

四、新技术探究

4.1变频节能技术

VRV空调系统普遍采用变频压缩机和电子膨胀阀。VRV空调系统先进的变频技术，可在15%～100%的容量范围内进行控制，根据负荷变化进行稳定的运转控制，满足不同季节负荷的调节要求。压缩机在不同转速下连续运行，减少了因压缩机频繁启停造成的能量损失；通常室外机组有多个压缩机，采用变频控制，并在负荷较低时先启动，当负荷增加到一定程度，其它压缩机相继启动运行，达到调节室外机的供冷能力的目的。且采用压缩机低频启动，降低了启动电流，电气设备将大大节能，同时避免了对其它用电设备和电网的冲击。

VRV空调系统中多处应用了电子膨胀阀，可以随时根据室内机负荷变化自动调节冷媒供应量，同时与变频控制系统相结合，使压缩机的排量也随负荷作相应的变化，从而达到了很好的节能效果。VRV空调系统组合方便、灵活，可以根据不同的使用要求组织系统，满足不同工况房间的使用要求。而且热回收VRV空调系统，一个系统内，部分室内机在制冷的同时，另一部分室内机可以供热运行，能在冬季和过渡季节，向需要同时供冷和供热的建筑物提供冷、热源，将制冷系统的冷凝负荷和蒸发负荷同时利用，可以实现内区供冷，外区供热，把内区的热量转移到外区，充分利用能源，大大提高能源利用效率，降低能耗，满足不同区域空调要求。

4.2二级压缩技术

所谓二级压缩技术，指的是在两台压缩机之间设置中间冷却器和旁通回路，使每台压缩机分别进行有效压缩，似的设备在室外气温很低的条件下也能实现高效的制热运转。

室外气温低至一定温度时，为了获得同样的能量，从前只能增加压缩机的工作量，时期运转效率大为降低，如采用二级压缩方式，2台压缩机串联设置，可减少每台压缩机的工作量，保证其高效率运转。

冷媒经中间冷却器实现企业分离后，气态冷媒通过旁通回路直接进入了高压侧压缩机，从而提高了蒸发器的效率，同时提高了低压侧压缩机的效率。高压侧压缩机吸入中间压力气体，排气温度降低可减少热损失，提高效率。因此，无论是低压侧还是高压侧的压缩机效率都得到提高，从而实现整个系统的cop值的提高。

气态冷媒通过中间冷却器供向高压侧压缩机，即能防止启动时的液击，有具有快速启动制热的性能，大幅度的提升了可靠性和舒适性。又能将中间压力的气态冷媒直接供向高压侧压缩机，消除了除霜运转时常易发生的冷媒不足现象，实现了快速可靠的除霜运转。

五、结束语

VRV 空调系统能够满足空调市场对于节能、环保、经济、舒适性的要求，受到空调用户的广泛认可。随着VRV 空调系统生产技术的不断进步，其系统容量将不断提高，工程造价也将不断下降，其将成为空调技术发展的新趋势。

参考文献：

[1]郑晓蕾，刘传聚.高效节能的冰蓄冷VRV空调系统[J].能源技术，2001（02）：72-74.

[2]介鹏飞，李德英.VRV空调系统的节能性研究与应用[J].节能与环保，2009（02）：32-34.