VRV空調系統的節能性研究與應用

劉奇

摘 要：隨著近年來經濟技術的迅速發展，在國內外制冷空調領域新技術、新產品不斷涌現，已呈現一片百家爭鳴的新景象。復雜的單室內機、多室外機以及多室內機、多室外機結構系統逐漸侵占傳統單室內機、單室外機的市場份額，形成一股沖擊主流之勢。其中，具有代表性的一支新勢力便是變制冷劑流量制冷系統（縮寫為VRV）。本文就VRV空調系統的節能性研究與應用進行分析。

關鍵詞：VRV空調；節能；應用

引言

VRV 空調系統是由日本大金（DAIKIN）公司于1982 年開發推出，打破了傳統的中央空調設計理念，在傳統的房間分體空調器由一臺室外機連接一臺室內機的一對一方式的基礎上，研制出了一臺室外機連接多臺室內機的供暖制冷系統。空調系統由室內機、室外機、冷媒配管和遙控裝置等組成。由于每臺室外機獨立成一個小型系統，每一空調分區完全相互獨立運行，加之先進的變頻技術，運行平穩，舒適，節能。

一、VRV空調系統的原理

VRV空調系統是一種冷劑式空調系統，通過1臺室外機向若干室內機輸送制冷劑，通過控制壓縮機制冷劑的循環量和各換熱器的制冷劑流量來實現室內冷、熱負荷的要求。

通常情況下，蒸汽壓縮制冷循環主要由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器4部分組成。各部分之間通過管道連接成全封閉的系統，制冷劑在循環中連續不斷地從蒸發器中吸取熱量并在冷凝器中釋放熱量，從而實現制冷。

蒸發器產生的壓力不等的制冷劑蒸汽被壓縮機吸入，在壓縮機中被壓縮為制冷器壓力后進入冷凝器中，在冷凝器中冷卻凝結成高壓液體。制冷劑液體分流經節流機構絕熱膨脹壓力降低，同時溫度降低為蒸發溫度，此時，制冷劑變為氣液混合物，并分別進入各蒸發器中，在低溫環境中吸收熱量而蒸發，從而完成制冷過程。通過上面的循環，使制冷劑不斷完成蒸發、壓縮、冷凝、節流、再蒸發的循環過程，從而實現連續制冷。

二、VRV空調系統的特點

（1）節能。通過使用變頻技術，可以使VRV空調系統根據室內負荷變化自動調整壓縮機的轉速，從而調整制冷劑的流量，這樣可以使空調系統在滿足冷量的前提下，實現壓縮機的高效運行。

（2）舒適。VRV空調系統中的電子膨脹閥可以根據各空調區域的負荷變化對各區域的室內機制冷劑流量進行快速調節，通過智能控制技術實現高精度的溫度調整，這種控制方法遠遠優于采用傳統啟停控制的空調系統的舒適性。

（3）費用低。中小型VRV中央空調系統不需要主機房、冷卻塔以及水輸送和送回風系統，其前期投資費用與傳統中央空調系統相比節約30%。

（4）噪音低。與傳統空調系統相比，由于壓縮機可以長時間運行在低頻范圍，可以減小系統噪聲，減少對電網的沖擊，有效提高空調系統的運行安全。

三、VRV空調系統的主要節能技術

3.1高新的壓縮機技術

與傳統空調系統作比較，VRV空調系統的核心部件采用具有節能，零部件少等優點的高效密封性渦旋式壓縮機。渦旋式壓縮機由渦旋型定盤、渦旋式動盤、撥動盤（防自轉機構）、主軸電機、機體等少量部件組成。將帶有渦旋形葉片的固定渦盤和具有相同形狀的作公轉的擺動渦盤相嚙合，以相位差180°的兩個渦旋形葉片組合成一些封閉空間。靜盤與機殼固定，動盤由一個偏心距很小的偏心軸帶動，繞固定渦盤的渦旋中心以一定半徑作公轉運動，每轉一個角度，月牙形容積被壓縮，不斷旋轉，使月牙形容積不斷被壓縮。最后壓縮氣體從中心排出。介質的壓力在外圓處比較低，越到中心處壓力越高。這種壓縮過程同時繼續地進行，比較平穩，氣體進口處沒有吸氣閥，出口處沒有排氣閥，沒有余隙容積，因此容積效率高。多聯機VRV空調系統是由多臺高效壓縮機組成，并且有較高的EER。直流變頻空調系統采用的是高壓腔高轉速渦旋式制冷壓縮機。渦旋式制冷壓縮機結構簡單，不需要設置吸、排氣閥片，低溫啟動時預熱冷凍油，具冷媒直接壓縮，更有效利用壓縮腔容積，易損部件較少，運行平穩，噪聲低，而且允許吸入少量濕蒸汽，故特別適用于熱泵式空調。

3.2直接使用制冷劑作為傳熱介質

從傳熱介質比較來看，輸送同樣的冷量，水冷冷水機組系統需要水泵、空調末端風機、冷卻塔等附屬空調設備消耗能量，而VRV空調系統以制冷劑作為輸送介質，傳送的熱量幾乎是水的10倍、空氣的20倍，并且由于采用制冷劑直接蒸發制冷，不需要像一般中央空調系統先制冷水，再由冷水傳給室內空氣這一中間過程，減少了一個能量傳遞環節，相當于減少了一項傳熱熱阻，當然也就減少了能量的損耗。有數據顯示，輸送同樣的冷量，以制冷劑作為輸送介質所需的輸送系統耗能僅為以水作為輸送介質所需耗能的52.7%。

四、新技術探究

4.1變頻節能技術

VRV空調系統普遍采用變頻壓縮機和電子膨脹閥。VRV空調系統先進的變頻技術，可在15%～100%的容量范圍內進行控制，根據負荷變化進行穩定的運轉控制，滿足不同季節負荷的調節要求。壓縮機在不同轉速下連續運行，減少了因壓縮機頻繁啟停造成的能量損失；通常室外機組有多個壓縮機，采用變頻控制，并在負荷較低時先啟動，當負荷增加到一定程度，其它壓縮機相繼啟動運行，達到調節室外機的供冷能力的目的。且采用壓縮機低頻啟動，降低了啟動電流，電氣設備將大大節能，同時避免了對其它用電設備和電網的沖擊。

VRV空調系統中多處應用了電子膨脹閥，可以隨時根據室內機負荷變化自動調節冷媒供應量，同時與變頻控制系統相結合，使壓縮機的排量也隨負荷作相應的變化，從而達到了很好的節能效果。VRV空調系統組合方便、靈活，可以根據不同的使用要求組織系統，滿足不同工況房間的使用要求。而且熱回收VRV空調系統，一個系統內，部分室內機在制冷的同時，另一部分室內機可以供熱運行，能在冬季和過渡季節，向需要同時供冷和供熱的建筑物提供冷、熱源，將制冷系統的冷凝負荷和蒸發負荷同時利用，可以實現內區供冷，外區供熱，把內區的熱量轉移到外區，充分利用能源，大大提高能源利用效率，降低能耗，滿足不同區域空調要求。

4.2二級壓縮技術

所謂二級壓縮技術，指的是在兩臺壓縮機之間設置中間冷卻器和旁通回路，使每臺壓縮機分別進行有效壓縮，似的設備在室外氣溫很低的條件下也能實現高效的制熱運轉。

室外氣溫低至一定溫度時，為了獲得同樣的能量，從前只能增加壓縮機的工作量，時期運轉效率大為降低，如采用二級壓縮方式，2臺壓縮機串聯設置，可減少每臺壓縮機的工作量，保證其高效率運轉。

冷媒經中間冷卻器實現企業分離后，氣態冷媒通過旁通回路直接進入了高壓側壓縮機，從而提高了蒸發器的效率，同時提高了低壓側壓縮機的效率。高壓側壓縮機吸入中間壓力氣體，排氣溫度降低可減少熱損失，提高效率。因此，無論是低壓側還是高壓側的壓縮機效率都得到提高，從而實現整個系統的cop值的提高。

氣態冷媒通過中間冷卻器供向高壓側壓縮機，即能防止啟動時的液擊，有具有快速啟動制熱的性能，大幅度的提升了可靠性和舒適性。又能將中間壓力的氣態冷媒直接供向高壓側壓縮機，消除了除霜運轉時常易發生的冷媒不足現象，實現了快速可靠的除霜運轉。

五、結束語

VRV 空調系統能夠滿足空調市場對于節能、環保、經濟、舒適性的要求，受到空調用戶的廣泛認可。隨著VRV 空調系統生產技術的不斷進步，其系統容量將不斷提高，工程造價也將不斷下降，其將成為空調技術發展的新趨勢。

參考文獻：

[1]鄭曉蕾，劉傳聚.高效節能的冰蓄冷VRV空調系統[J].能源技術，2001（02）：72-74.

[2]介鵬飛，李德英.VRV空調系統的節能性研究與應用[J].節能與環保，2009（02）：32-34.