变制冷剂流量系统：综述

变制冷剂流量系统：综述Tolga N. Aynur环境能源工程中心，机械工程系，马里兰大学，3157格伦马丁建筑大厅，学院公园，MD 20742，美国文章资讯：文章历史：2009九月13日收到2010一月19日收到修订后的表格2010一月29日接受关键词：变制冷剂流量、变制冷剂流量、空调、热泵、三管、冰蓄冷摘要本次研究提出了一个变制冷剂流量的室外和室内单元的配置（VRF）系统的详细介绍，以及它的销售、应用、市场和成本。

此外，也提供了一个与VRF系统相关的实验和数值模拟研究的详细论述。

这样做的目的是把所有关于VRF系统的分散的信息集中放在一起。

根据详细的论述，发现压缩机频率和电子膨胀阀开度应同时进行控制，并且可以得出结论，VRF系统不仅比普通的空调系统如变风量系统消耗更少的能量，在风机盘管引入新风量相同的条件下，也提供了更好的室内热舒适性，只要它是在单独控制模式下运转。

研究发现：虽然VRF系统的主要缺点是初始成本比一般的空气调节系统高，但由于VRF系统的节能潜力，VRF系统的预计投资回收期相对于风冷冷水机组系统在通用的商业大厦可能是约1.5年。

1. 介绍住宅和商业建筑的空调是生活的必需品，空调的概念已经逐渐从一个房子的一个单元发展到同一个房子不同区域的独立单元。

一个多联机式空调系统，具有可变制冷剂流量（VRV/VRF）技术，所谓的多联机VRF / VRV系统能满足较小空间的几个独立单元的相同安装需求，因为该系统包括一个室外单元和多个室内单元。

（VRV是一家领先的制造商VRF 的商标，VRF是用于所有的VRF厂家的通用术语。

）基本上，多联机的VRF系统是一种在变频压缩机和位于各室内机的电子膨胀阀（EEVs）的帮助下改变制冷剂流量的制冷剂系统，以保证该空间的冷却或加热负荷相匹配，以及保持区域内的空气温室内设定温度。

这个综述论文的目的是把所有关于多联机VRF系统的分散的信息集中放在一起。

2.总体概述图1提供了具有四台室内机的典型多联机VRF系统。

如图1所示，室内机（位于每个区域）用制冷剂管道被并行连接至室外机。

通过调节位于室外机的四通阀，制冷剂路径可以颠倒，以使多联机VRF系统可根据季节同时用于空调（制冷模式）和热泵（制热模式）。

在制冷模式下，排出的制冷剂通过四通阀从压缩机进入室外换热器（通常是冷凝器）。

高压、低温的制冷剂，然后被EEV节流为低压并进入室内机的热交换器（通常是蒸发器）。

因此，室内机从室内空气中吸收热量并使之冷却下来。

然后，低压过热制冷剂返回到压缩机，完成该循环。

在制热模式中，四通阀，如图1，相反的的致冷剂路径。

从压缩机排出的制冷剂进入室内机热交换器（用作冷凝器）。

因此，室内机向室内空气散热并使之加热。

然后，高压、低温的制冷剂被EEV节流成低压状态。

低温、低压的制冷剂进入室外机热交换器（用作蒸发器）。

低压过热制冷剂返回到压缩机，并且完成该循环。

下面的子章节给出的概述关于多联机VRF系统室外和室内机的配置，操作，应用，销售和成本。

图1.具有四个室内单元的多联机VRF系统的示意图。

室外和室内机的配置室外机配置一个多联机的VRF系统的室外机通常包括两个或三个压缩机，其中一个是可变速的。

变频调速压缩机允许对多联机VRF系统高负荷效率的大容量调节。

变频器频率通常从20-30到105-120赫兹变化。

通过改变变频器频率，室外机改变它的效能通过改变排放的制冷剂质量流量来匹配区域所需的总冷或热负荷。

因此，多联机VRF系统可以积极应对空间负荷条件[波动。

目前，室外机的功率可高达70千瓦。

直到2000年，所有的多联机VRV/ VRF系统都是空气冷却，但引入水冷系统能提高应用潜力。

根据该定义，风冷多联机VRF系统是由环境空气冷却，而水冷VRF系统是由水冷却。

不像通常具有翅片管室外机的热交换器的空冷式的多联机VRF系统，水冷式多联机的VRF 系统有片式热交换器。

类似于空冷多联机VRF系统，水冷多联机VRF系统的一个室外机可以与多个室内机连接。

不同于空冷式多联机VRF系统，水冷式多联机VRF系统的室外机需要被连接到冷却塔，并且能够被放置在室内。

对水冷式多联机VRF系统水管的长度没有限制，并且板式换热器提供制冷剂回路和水循环回路的连接。

从冷却塔/干式冷却器提供给板式换热器的水的温度通常是10到45摄氏度。

类似于风冷VRF系统，液体/气体制冷剂管道连接室内机和室外机。

由于水管道不位于空调的空间，所以没有漏水的问题。

室内机配置一个多联机的VRF系统的室内单元通常包括一个热交换器，一个EEV，一个温度传感器和一个风扇。

在多联机VRF技术中，多台室内机可以被连接到一台室外机上。

系统的已经从一台单独的室外机和一台单独的室外机工作，发展到上世纪80年代末的4-8台室内机，到90年代初的16台室内机，到1999年的32台室内机再到2003年的40台室内机。

当前的多联机VRF技术允许多达60台或更多的室内机与一台室外机器共同工作。

室内机可以具有不同的容量和构造。

传统的配置是壁挂式室内机。

此外，天花板安装盒，内置式吊顶安装，吊顶式风道和落地式室内机，都在应用。

室内机可具有冷却和加热能力为1.4至17.5千瓦。

位于室内机的空气温度传感器，被用于与实际空气温度的比较和恒温器温度的设定。

根据该温度差，通过室内机的热交换器的制冷剂的流速是通过调节EEV来调节的。

因此，基于恒温室内设定的温度与实际室内空气的温度，各室内机可以单独操作，即其中一些可以被关闭，而其它的还在工作中[12]。

因此，许多区域都可以个别设定温度。

室外和室内机被制冷剂配管连接。

目前，采用先进的供油电路，反馈和控制，系统总管道长度增加到1000米[ 4 ]。

操作一般来说，多联机VRF系统有两管或三管结构并且它们的不管有没有蓄冰罐都可运作。

两管（高压气体管，低压液管）多联机VRF系统是通用的，可根据不同的季节用于冷却或加热。

另一方面，三管（高压气体管，低压气体管和低压液管）的VRF系统的工作性能是最好的，当在同一个季节期间，需要对一些空间进行冷却而另一些空间进行加热。

这通常发生在冬季的大中型商业建筑的核心部门，如计算机机房[10]。

三管多联机VRF系统使用分支选择框（位于各室内机前），他们可以在五种不同的模式进行操作：A.冷却模式：所有室内单元的冷却操作。

B.加热模式：所有室内单元处于加热操作。

C.冷却为主模式：冷却是主要模式，加热和冷却同时操作。

D.加热为主模式：加热是主要模式，加热和冷却同时操作。

E.热回收模式：室内机之间热平衡，而室外机热交换器关闭。

热回收可以通过室内机冷却和加热之间的传热完成。

一种方法是在制冷模式下使用换热器来从机器中提取过热，并引导它进入制冷剂进入加热区。

一个制造商首先把制冷剂送到需要供暖的室内机，使得制冷剂冷凝，在中央点收集它，然后将其发送到室内机热交换器冷却。

大多数的厂家有一个专门的热回收管道设计和特殊的阀门操作安排，换热器，控制器，接收器，和配电箱[ 10 ]。

尽管三管多联机VRF系统被知道可以同时提供加热和冷却以及热回收操作，一个制造商有一个双管系统也可以同时提供加热和冷却以及热回收操作[10]。

有几种不同的方式来存储的热能，包括冰。

对电力的需求随着时间很少是恒定的，在低需求时期的过量生产可以被用于高需求期来生产冰以供使用。

多联机VRF系统操作与蓄冰罐连接可以通过充电（形成）冰减少高峰时间电力需求在非高峰时间（夜间），在高峰时间（白天）放电（使用）它。

冰在充电期间，蓄冰罐作为室内机（实际室内机制冰期间关闭）相比实际冷却方式具有明显较低的蒸发温度，在排冰的时期，室外机换热器出口制冷剂有一个额外的过冷度。

因此，压缩机的功率消耗能够在高峰时间段被明显减少，以使电费减少。

蓄冰罐也可以在供暖季节使用。

在供热充电模式下，在非高峰时间水箱中的水加热到50摄氏度来存储能量，在排热时，制冷剂流经罐使蒸发温度升高以使压缩机消耗功率减少。

2.3应用适合于多联机VRF系统的应用包括，任何有优势提供个性化的舒适性空调的地方，如办公楼，学校，酒店和旅馆[6,10] ..医院和养老院，也是多联机VRF系统很好的候选地，因为它们需要避免区域之间的空气混合。

银行看重系统的安全性，因为出口路径进入银行要最小化由于最小直径较小的管道系统。

多联机VRF系统也可以用于豪华的单户住宅，以及公寓和多户住宅建筑。

此外，历史建筑都得益于需要增加一个联机VRF系统小改变。

改造的情况下也可以是好的应用，可以为无管系统，因为相比于管道系统，使用多联机VRF系统，额外的管道系统能够被最小化。

另一方面，水冷多联机VRF系统适用于新的和现有的没有屋顶的高层商业建筑或外部空间没有常规的风冷室外机的情况。

它们也可以被安装到有严格噪音规定的建筑物中。

2.4销售大约25年前，第一台多联机VRF系统在日本推出，之后，他们已经在许多国家流行，特别是在亚洲和欧洲。

在日本，该多联机VRF系统被用于约50％的中型商业建筑（高达6500平方米）和三分之一的大型商业建筑（6500多平方米）[6]。

然而，它们在美国没有被广为知晓。

无管产品在80年代初进入美国市场，但市场渗透率很小。

是因为缺少日本制造商的支持，以及不熟悉技术。

此外，臭氧损耗在当时成为人们日益关注的问题，多联机系统的制冷剂充注量的问题可能是一个强烈的否定[ 10 ]。

在2003年年度财政，领先的VRF制造商之一，共在世界各地售出85,500 VRF产品：其中亚洲69％（46.8％在日本，22.2％在中国），欧洲21.9％，大洋洲只有6.3％，世界的其他地区2.8％[19]，这也显示在美国有限的市场。

然而，制冷剂的发展，充电管理的优势，控制，和换热器技术已经改变了这项技术。

因此，亚洲制造商已经单独重新进入美国市场或在过去几年与美国的制造商建立合作伙伴关系。

此后，多联机VRF系统的技术已经逐步扩大其在美国的市场。

在2007年，在美国已经卖了不到10000台VRF系统[10]。

2.5成本多联机VRF系统的成本，是这些系统的主要缺点之一。

尽管安装成本高度依赖于建筑物上的应用，结构和布局，并且是否安装新型或改型，不熟悉技术，将增加在美国的多联机VRF系统的成本[6,10]。

此外，该多联机的VRF系统不具有任何通风能力，这就是为什么额外的通风系统是必要的，这也增加了成本。

有几个可用的成本比较：多联机VRF系统的总成本可能比同等容量的冷却水系统高出约5％至20％。

多联机VRF系统的成本比同等容量单个封装13 SEER至14管道系统更高约30％至50％，而超过两倍包装终端机[10]。

从VRF制造商的数据相比一组意大利14个建筑物安装和运营成本，冷水机/锅炉系统和多联机VRF系统是在1998年分别安装在七个建筑和另外七个建筑物上。