热泵式vrv空调系统制热运行能耗及其影.pdf

热泵式VRV空调系统 制热运行能耗及其影响因素分析上海浦东新区博士后工作站 薛卫华☆同济大学 刘传聚 陈沛霖提要 介绍了在VRV空调系统实验台上进行的热泵式VRV空调系统制热运行能耗及其影响因素的研究,及所得出的室外机功率随室内外温度的变化关系,机组在部分负荷时的能效 比以及影响能效比的因素,并对除霜工况进行了分析 关键词 热泵 VRV 功率 能效比 除霜Analysis of he ating e nergy c onsumption of the VRV air c onditioning syste m a nd its influe ncing f a ctorsBy Xue Weihua★, Liu Chuanju and Chen PeilinAbs t ra c t Pres ent sanexp e rimentofhe a tingene rgyc onsump tionandit sinfluencingf a c t ors on an exp e rimentrig in Tongji Unive rsity and obt aine d rela tionshipofout door unitp owe randout door/ indoort emp e ra t ures ,t heene rgyra tiounde rap a rtialloa dandit sinfluencing va ria bles . Analys es t he def ros ting mode.Keywords he a tpump ,va ria bleref rige rantvolume ,p owe r ,ene rgyefficientra tio ,def ros ting★Pudong New Area Post Doctorial Work Station , Shanghai , China①VRV(variable refrigerant volume)空调系统是在分体式 空调机的基础上发展起来的,具有许多传统的中央空调系 统难以比拟的优点:优良的调节性能,系统充分简化、 空间 充分利用,而且系统的运行成本低[1～3]。

随着VRV空调系统的发展和逐渐普及,人们对其运 行特性越来越关注本文在同济大学VRV空调系统性能 实验台上,对变频控制热泵式VRV空调机组的制热运行 工况作了一系列实验研究1 实验装置及测试仪器1. 1 实验装置 ①1台室外机,型号为RSXY8KY1C ,即为变频控制系 列热泵型产品,功率为6 kW(8 hp)在额定工况下,该室 外机的制冷容量为23. 0 kW ,供热容量为25 kW ②3台室内机,分别为天花板卡式嵌入型(双向气流) (FXYC63KVEC)、 天 花 板 卡 式 嵌 入 型(多 向 气 流)( FXYF63KVEC )和 天 花 板 嵌 入 导 管 内 藏 型(FXYS63KVEC)在额定工况下,3台室内机的制冷容量均为7. 3 kW ,供热容量为8. 0 kW ③3个遥控器以及冷媒管路、 凝水管路和控制信号线路1. 2 测试仪器实验中主要测试各台室内机送回风口的干湿球温度和风量,室外机进风口、 排风口的干湿球温度和风速、 风量,室外机的输入功率和用电量主要测试仪器如下:①DR130型多用打点式记录仪(hybrid recorder) ,可以连续记录并打印所有温度和功率测量值;② 标准热电偶 — — —T型铠装热电偶;③ 热线式风速计;④ 风量罩;⑤ 钳式功率计;⑥ 三相四 线有功电度表。

2 研究方法2. 1 实验系统设计实验台建在同济大学暖通空调实验楼内3台室内机分别安装在实验楼4层北向的3个房间中,其中两间面积·7· 暖通空调HV当室外 温度保持不变时,输入功率随室内设定温度的升高而增大 在冬季,室内侧换热器是冷凝器,室外侧换热器是蒸发器, 因此室内设定温度的变化反映了冷凝温度的变化,而室外图2 不同空气参数下,开3台 室内机的功率变化温度的变化反映 了蒸发温度的变 化在制冷系统 中,当冷凝温度不 变,而蒸发温度升 高时,压缩机功率 减小;当蒸发温度 不变,而冷凝温度 升高时,压缩机功 率则增大由此可知,室外机输入功率随室内、 室外温度的 变化规律也就反映了压缩机输入功率随冷凝温度、 蒸发温 度的变化规律图3 不同空气参数下,开2台 室内机的功率变化3. 2 机组能效比EER及其影响因 素分析 由于VRV空 调机组采用封闭 式压缩机,实验中 测得的功率包括 压缩机输入功率 和风机功率,因此 采用能效比EER 来评价机组的能图4 不同空气参数下,开1台 室内机的功率变化耗,EER可 用下 式计算:EER=qH P(1)式中qH为室内机 的制热量,kW;P 为压缩机及室外 侧风机的输入功 率,kW。

在实际运行 中,空调机组在大部分时间内,都是在部分负荷下运行的, 因此,空调部分负荷特性的好坏,直接影响到了其节能性 根据实验结果,可以得到该实验用空调机组在冬季部分负 荷时能效比的变化情况当室内温度为20℃,室外温度为4℃ 时,能效比随部分负荷的变化如图5所示,图中,EER 用公式(1)计算,部分负荷率为实际制热量与该工况下满负图5 变频控制热泵式VRV空调系统 冬季部分负荷运转特性荷 时 的 制 热 量[2]之比 由该图可 以看出,当部分 负荷率在45 % ～70 %之间变 化 时, VRV空 调系统的能效 比 相 对 最 高 当部分负荷率·8·专题研讨 2001年第31卷第4期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.低于45 %或高于70 %时,能效比降低幅度较大由此可以 说明,VRV空调机组在部分负荷时具有很好的节能特性 而对于空调系统而言,其处于部分负荷条件下的运行时间占 全部运行时间的比例很大,因此,VRV空调系统的上述特性 使得其在实际运行中能够很好地节约能量。

由实验结果分析可知,影响VRV空调机组能效比EER的因素主要是室外温度和室内温度图6显示了当图6 不同部分负荷率下,EER随室外 温度的变化部 分 负 荷 率 为20 %,50 %和90 %, 室内设定温度均为20℃时,EER随 室外温度的变化规 律由图中可以看出,EER随室外温 度的升高而升高 由前述分析可知, 在冬季,室外温度 反映蒸发温度的变化,室内温度反映冷凝温度的变化由 此说明,当冷凝温度保持不变时,能效比EER随蒸发温度 的升高而升高 能效比EER随室内温度的变化也发生变化,图7中绘图7 相同部分负荷率下,EER随室内外 温度的变化出了部分负荷率 为20 %左 右 时,EER随室内外温 度的 变 化 规 律 从图中可以看出, 当室外温度不变 时,EER随室内 温度的升高而降 低由此说明,在 冬季运行工况下, 当蒸发温度保持不变时,能效比EER随冷凝温度的升高 而降低3. 3 除霜工况分析 空气源热泵在冬季运行过程中,室外侧换热盘管表面 会因结冰或结霜减小换热面积,并降低可通过的风量,影响 到空气和盘管的热交换效果因此,除霜是空气源热泵在 冬季特有的现象,热泵式VRV空调机组也不例外。

热泵式VRV空调机组采用如下方式来作为除霜与否 的判断[1～3]:如果室外机盘管的温度(tcoil)与室外大气温度 (tair)之间的关系连续5 min满足下列条件时,则进行除霜循环:tcoil≤Ctair-α(2)上式中,C为常数,当tcoil< 0℃ 时,C= 0. 8 ;当tcoil≥0 ℃ 时,C= 0. 6 α根据除霜温度切换开关的设定值而定 由实验观察发现,在晴朗的天气里,一天中的除霜次数 相对较少,大约8 h除一次霜,一天除3次左右;而在雨雪 的天气中,一天中除霜次数较多,大约2～3 h除霜一次;最 恶劣的工况是0～5℃之间的雨雪天气,有时甚至会1～1. 5 h除霜一次由此可知,除霜的时间间隔主要由室外 空气的相对湿度决定,室外空气的相对湿度越高,除霜次数 越多,反之则越少由实验结果,我们也可以纠正一个错误 的概念,即并不是室外温度越低除霜次数就越多,有时情况 正好相反实验观察发现,在室外温度- 2℃ 的晴朗天气 中,除霜时间间隔为8 h左右;而在室外温度5℃ 的雨雪天 气中,除霜时间间隔只有2 h 由上述实验结果可知,热泵式VRV空调机组所采用 的除霜控制方式优于一般风冷热泵式空调机组所采用的除 霜时间控制方式,后者的化霜完全由时间控制,例如4 h除 霜一次,一天除霜6次,无论结霜与否,只要到设定时间,就 进行除霜运转,大大浪费了能量;而VRV空调机组的除霜 时间间隔可以根据实际情况改变,这样就节约了能量,提高了舒适感。

4 结论4. 1 当保持室内设定温度不变时,输入功率随室外温度的 升高而减小;当室外温度保持不变时,输入功率随室内设定 温度的升高而增大4. 2 当部分负荷率在45 %～70 %之间变化时,VRV空调 系统的能效比相对最高由此可以说明,VRV空调机组在 部分负荷时具有很好的节能特性4. 3 影响VRV空调机组能效比EER的因素主要是室外 温度和室内温度当室内温度不变时,EER随室外温度的 升高而升高;当室外温度不变时,EER随室内温度的升高 而降低4.4 热泵式VRV空调机组所采用的除霜控制方式优于 一般风冷热泵式空调机组所采用的除霜时间控制方式,空 调机组的除霜时间间隔可以根据实际情况改变,这样就节 约了能量,提高了舒适感 参考文献1 刘传聚,编. VRV空调技术及其应用讲义.同济大学,1998.2 Daikin Industries Ltd.VRV系统热泵、 单 冷、 热 回 收 超 级VRV+ TM系列技术资料.3 张永铨,巨永平.变频控制的VRV空调系统.暖通空调,1994 ,24(3) .·9· 暖通空调HV&AC 专题研讨© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.。