第5章 直接蒸发式空气源热泵
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第5章 直接蒸发式空气源热泵
Direct evaporative air-source heat pump
掌握多联式空调系统工作原理与结构 掌握空气源热泵空调机组设计特点
2011-9-15
5.1 热泵型空调器
家用空调（热泵）机组 风管送风式空调（热泵）机组 屋顶式风冷空调（热泵）机组
2011-9-15
2011-9-15
系统润滑油平衡和低压回气平衡技术
多联式空调系统属于一种负荷变化宽的氟利昂制冷系统，使用单台压缩 机仅采用启停控制作为能量调节措施往往不能适应负荷剧烈变化的需 要，所以通常将多台压缩机并联使用在同一制冷系统中，这不仅可以拓 宽制冷系统的容量范围，降低启动电流，延长压缩机的使用寿命，还可 以大幅度地简化系 统，降低投资成本 在一制冷系统中使用多台压缩机并联，存在着冷冻油能否顺利返回各台 压缩机的问题。为此，在制冷系统中一般采取的措施是在多台压缩机壳 体间连接有管径较大的均油管和管径较小的均压管，或在或在此基础上 在每台压缩机的排气管上增设一个油分离器，大部分冷冻油经油分离器 分离后通过减压毛细管流回压缩机吸气管，以减少进入系统管路及蒸发 器的油量，而使各压缩机间均油
2011-9-15
对于变容量压缩机和定容量压缩机的混合压缩机系统来说，压缩机的低 压回气问题同样非常关键。对于多联式空调系统来说，由于室内机组的 多样性（不同的室内机组的发器中的沿程压力损失也就较大，不同的室 内机组制冷剂回气管路的长度也不一 样，其压力损失也是变化的），会 造成低压回气管路的压力不平衡，而低压回气管路中的压力波动直接影 响到压缩机的吸气压力，也就会影响到压缩机压比的变化，进而引起系 统耗功的增加，于是就达不到系统优化节能的目的。因此必须要对不同 室内机组蒸发器以及回气管路的阻抗进行仔细的核算和平衡，而采用流 体网络理论就可以达到这样的设计目标，在多联式空调系统的设计过程 中仔细预算各室内机组管路及相应的阀门和回气管路等的阻力，使各室 内机组的阻抗基本一致，满足压缩机吸入口处回气压力基本一致的要 求，这样也就达到低压回气压力平衡的目的
2011-9-15
压 缩 机
y y y
压 缩 机
油 分 离 器
至 冷 凝 器
y
y
y
毛细管
来自蒸发器
2011-9-15
y
y
对于多台压缩机的均油方法是在各压缩机排气管上设置油分离器，油分 离器与设置的电磁阀相接形成油路平衡管，再通过压缩机的内置油面传 感器来的信息控制电磁阀的开闭，以控制冷冻油油面，压缩机富油时对 应电磁阀关闭，缺油时开启，前面富油压缩机的油分离器中的冷冻油将 向缺油的后压缩机供油，反之亦然。但这种方法需要对制造商提出压缩 机内设置油面传感器要求后才能实现，同时需要与电磁阀配合使用，其 可靠性取决于油面传感器和电磁阀的品质，因而使成本大幅度提高
商标
海尔、三菱重工、三菱重工海尔 三菱 Mitsubishi 东芝 Toshiba LG 三洋 Sanyo 大金 Daikin Fujitsu 朗进 美的 Midea
多联机政府采购名册（续）
序号
11 12 13 14 15 16 17 18
公司名称
广州松下空调器有限公司 深圳麦克维尔空调有限公司 珠海格力电器股份有限公司 约克广州空调冷冻设备有限公司 苏州三星电子有限公司 青岛海信日立空调系统有限公司 青岛海尔空调电子有限公司 广东志高空调有限公司 Panasonic
室内换热器
储液器
室内换热器
室外换热器
多联机空调系统示意图
2011-9-15
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室外机
室内机组
冷 凝 器
压 缩 机
气 液 分 离 器
冷 凝 器
蒸 发 器
蒸 发 器
EV0
EV1
EV2
EV3
2011-9-15
优点
每台室内机组可以自由开启和停止，而室外机组可以根据室内机组负荷 的变化自动调整输出负荷，使得整个系统消耗的能量最低，一般较中央 空调节能15%~25% 室内机组与室外机组都是通过制冷剂管道相连，无冷却水和冷热水系 统，减少换热损失 机组应用范围很广，制冷、制热温度范围宽 由制冷剂作为输送介质，单位工质传输热量大（R22单位工质传输热量为 水的10倍，空气的20倍） 室外机组易于布置，无需专用的机房 整个系统可以实现智能控制和自适应故障诊断，便于维护管理，可实现 无人值守，运行成本可以大大降低
缺点
系统控制复杂，对管材材质、制造工艺、现场焊接等方面要求高
2011-9-15
5.2.2 多联式空调（热泵）系统关键技术
压缩机容量控制技术
要实现多联式空调系统的容量控制，关键就是采用可变容量的制冷压缩 机，要求压缩机的容量可根据负荷的变化而连续变化。现有的变容量方 式有
交流变频压缩机 变频压缩机 可变容量压缩机 “直流变频”压缩机
2011-9-15
风冷模块，全称为模块化风冷冷（热）水机组，其基本工作原理与其 他所有的电制冷机型一样都是以电力作为驱动能源，以氟里昂为制冷 工质，通过热力循环达到制冷制热效果 由于当时大陆市场大型中央空调占据绝对优势，风冷模块由于模块化 设计、自由组合，主机与风盘连接管道没有局限，便于管理和维护， 不需冷却塔和专用机房，具有传统集中控制中央空调的优点而又避免 大型中央空调耗电量大的缺点 20 世纪90 年代风冷模块刚刚进入大陆市场的时候就受到欢迎 近10 多年来，风管机组无论是结构、工艺、外观还是市场总容量都取 得了长足的进步。2007 年风管机组销售额30 亿元。模块机组广泛应 用于无专用机房位置或空调改造加装工程项目中
2011-9-15
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5.2 多联式空调（热泵）系统
多联式空调（热泵）机组【Multi-connected air-condition（heat pump） unit】：一台或数台风冷室外机可连接数台不同或相同型式、容量的直 接蒸发式室内机构成单一制冷循环系统，它可以向一个或数个区域直接 提供处理后的空气【GB/T 18837-2002《多联式空调（热泵）机组》】 学术名称：可变制冷剂流量空调系统 VRF（Variable Refrigerant Flowrate） 多联机的原理：多联机通过控制压缩机制冷剂循环量和进入室内换热器 的制冷剂流量，以适应室内冷、热负荷的要求 属于空气源热泵，属于空气－空气热泵 大金公司多联机名称：VRV（Varied Refrigerant Volume）
2011-9-15
多联机政府采购名册
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2011-9-15
公司名称
TCL空调器（中山）有限公司 三菱重工海尔（青岛）空调机有限公司 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 东芝开利株式会社 乐金电子（天津）电器有限公司 大连三洋空调机有限公司 大金空调（上海）有限公司 富士通将军有限公司 山东朗进科技股份有限公司 广东美的商用空调设备有限公司 TCL
室内部分
室外部分
2 截止阀 1 3 压缩机 四通换向阀 4
室 内 换 热 器
截止阀
室 外 换 热 器
主节流阀
单向阀
副节流阀
2011-9-15
室内部分
室外部分
2 截止阀 1 3 压缩机 四通换向阀（3-4、1-2通） 4
室 内 换 热 器
截止阀
室 外 换 热 器
主节流阀பைடு நூலகம்
单向阀
副节流阀
2011-9-15
商标
麦克维尔 McQuay 格力 Gree 约克 York 三星 海信、日立、海信日立 海尔 Haier 志高 Chigo
2011-9-15
5.2.1 多联机的结构形式及特点
多联机由日本大金（DAIKIN）公司于1982年开发推出，打破了传统 的中央空调（水冷冷水机组+热水锅炉+空调末端）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或多台室外机连接多台室内机的供暖、制冷 系统 多联空调机组是一次冷媒系统，由冷媒配管直接传递冷量 分类
单转子压缩机 双转子压缩机 涡旋压缩机
数码涡旋压缩机
2011-9-15
涡旋压缩机
通过可变容量压缩机系列的不同型号、不同规格、不同配置的选择，使 得压缩机的整个容量范围既要满足系统最大的制冷量要求，同时又要在 只有部分室内机组工作时使系统的功率消耗达到最小。这两 者之间就需 要一套很好的压缩机容量控制技术，主要包括变容量压缩机的之间的匹 配以及变容量压缩机和定容量压缩机之间的匹配等
夏季供冷工况
室内部分
室外部分
2 截止阀 1 3 压缩机 四通换向阀（1-3、2-4通） 4
室 内 换 热 器
截止阀
室 外 换 热 器
主节流阀
单向阀
副节流阀
2011-9-15
冬季供暖工况
5.1.1 家用空调（热泵）机组
窗式空调（热泵）机组
制冷量范围一般为1500~6000W 电源为220V，50Hz 组成：压缩机、风机电机、离心风叶(室内侧)、轴流风叶(室外侧)、 换热器
2011-9-15
2011-9-15
2011-9-15
2011-9-15
2011-9-15
风管机组技术诞生于国外，20 世纪90 年代经台湾传入大陆以后，大 陆最早涉足风冷模块的吉佳演变成了美意，当时从台湾引进风冷模块 的台佳中国代表处也演变成了今天的台佳实业，风冷模块在大陆市场 已经经历了10 多年的风风雨雨 风管机组的主要厂家有：约克、开利、特灵、麦克维尔、顿汉布什、 扬子、惠州大金、吉荣、劳特斯、富田、五洲、台佳、盾安、王牌、 申菱、格力、美的、海尔、志高、捷丰、荏原、LS、天加、瀚艺、美 意、台佳、恒星、清华同方、五洲、九鼎、江苏精亚等100 多个品牌
2011-9-15
按功能分为
风冷冷风型 空气源热泵型 风冷冷风电热型：制冷 、电加热器制热 风冷冷风热水盘管型：制冷 、热水盘管制热 风冷冷风加电加热器与热水盘管（Heat water coil）装置型：包括 制冷、电加热器或（和）热水盘管一起制热，制冷和以转换电加 热器或（和）热水盘管一起使用的装置 热泵辅助热水盘管型 热泵辅助电加热器与热水盘管装置型：包括制冷、热泵与电加热 器或（和）热水盘管一起制热，制冷、热泵和以转换电加热器或 （和）热水盘管与热泵一起使用的装置
2011-9-15
多台制冷压缩机自动均油回路结构原理是利用流体网络理论来预算各台 压缩机回油管路的流阻，合理配置回油管路的布置。多台压缩机机组内 为高压油的油分离器、单向阀、节流阀、贮油器、油压信号指示仪等组 成，其结构特点是根据各压缩机壳体内的油面信息（油压变化）及时由 回油网络的各均油管向缺油的压缩机供油。回油网络的回油管路均为交 错相连，压缩机壳体上的油压指示仪提供给回油网络反馈信息，回油网 络根据油压反馈信息及时给出压缩机的供油信息，从而保证各压缩机油 压正常和及时回油
分体空调（热泵）机组
制冷或制热量范围一般为2500~7000W 电源为220v，50Hz 室内机设有操作开关、室内换热器、贯流风机、电器控制箱等 室外机设有压缩机、轴流风机、室外换热器、换向阀、毛细管或膨 胀阀等
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5.1.2 风管送风式空调（热泵）机组
风管送风式空调（热泵）机组【Ducted air-conditioning （heat pump）units】：一种通过风管向密闭空间、房间或 区域直接提供集中处理空气的设备 主要包括制冷系统以及空气循环和净化装置，还可以包括 加热、加湿和通风装置
2011-9-15
5.1.3 屋顶式风冷空调（热泵）机组
屋顶式风冷空调（热泵）机组【Rooftop air-source condition（heat pump）unit】制冷量一般为28~420 kW、热 泵制热量为33~460 kW的集中送风的机组 按机组功能分类
单冷式机组 热装置同时使用的机组及热泵制热和电加热装置切换使用的机组 制冷及电加热制热兼用机组
单冷型 热泵型 热回收型：两管制、三管制
2011-9-15
2011-9-15
08年多联机（变频+数码）市场占有率25%以上，超越传统冷水机组
2011-9-15
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制冷时制冷剂流向 制热时制冷剂流向 室内机 电子膨胀阀 室外机 室内换热器
四通换向阀 压 缩 机
Direct evaporative air-source heat pump
掌握多联式空调系统工作原理与结构 掌握空气源热泵空调机组设计特点
2011-9-15
5.1 热泵型空调器
家用空调（热泵）机组 风管送风式空调（热泵）机组 屋顶式风冷空调（热泵）机组
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系统润滑油平衡和低压回气平衡技术
多联式空调系统属于一种负荷变化宽的氟利昂制冷系统，使用单台压缩 机仅采用启停控制作为能量调节措施往往不能适应负荷剧烈变化的需 要，所以通常将多台压缩机并联使用在同一制冷系统中，这不仅可以拓 宽制冷系统的容量范围，降低启动电流，延长压缩机的使用寿命，还可 以大幅度地简化系 统，降低投资成本 在一制冷系统中使用多台压缩机并联，存在着冷冻油能否顺利返回各台 压缩机的问题。为此，在制冷系统中一般采取的措施是在多台压缩机壳 体间连接有管径较大的均油管和管径较小的均压管，或在或在此基础上 在每台压缩机的排气管上增设一个油分离器，大部分冷冻油经油分离器 分离后通过减压毛细管流回压缩机吸气管，以减少进入系统管路及蒸发 器的油量，而使各压缩机间均油
2011-9-15
对于变容量压缩机和定容量压缩机的混合压缩机系统来说，压缩机的低 压回气问题同样非常关键。对于多联式空调系统来说，由于室内机组的 多样性（不同的室内机组的发器中的沿程压力损失也就较大，不同的室 内机组制冷剂回气管路的长度也不一 样，其压力损失也是变化的），会 造成低压回气管路的压力不平衡，而低压回气管路中的压力波动直接影 响到压缩机的吸气压力，也就会影响到压缩机压比的变化，进而引起系 统耗功的增加，于是就达不到系统优化节能的目的。因此必须要对不同 室内机组蒸发器以及回气管路的阻抗进行仔细的核算和平衡，而采用流 体网络理论就可以达到这样的设计目标，在多联式空调系统的设计过程 中仔细预算各室内机组管路及相应的阀门和回气管路等的阻力，使各室 内机组的阻抗基本一致，满足压缩机吸入口处回气压力基本一致的要 求，这样也就达到低压回气压力平衡的目的
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压 缩 机
y y y
压 缩 机
油 分 离 器
至 冷 凝 器
y
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毛细管
来自蒸发器
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y
y
对于多台压缩机的均油方法是在各压缩机排气管上设置油分离器，油分 离器与设置的电磁阀相接形成油路平衡管，再通过压缩机的内置油面传 感器来的信息控制电磁阀的开闭，以控制冷冻油油面，压缩机富油时对 应电磁阀关闭，缺油时开启，前面富油压缩机的油分离器中的冷冻油将 向缺油的后压缩机供油，反之亦然。但这种方法需要对制造商提出压缩 机内设置油面传感器要求后才能实现，同时需要与电磁阀配合使用，其 可靠性取决于油面传感器和电磁阀的品质，因而使成本大幅度提高
商标
海尔、三菱重工、三菱重工海尔 三菱 Mitsubishi 东芝 Toshiba LG 三洋 Sanyo 大金 Daikin Fujitsu 朗进 美的 Midea
多联机政府采购名册（续）
序号
11 12 13 14 15 16 17 18
公司名称
广州松下空调器有限公司 深圳麦克维尔空调有限公司 珠海格力电器股份有限公司 约克广州空调冷冻设备有限公司 苏州三星电子有限公司 青岛海信日立空调系统有限公司 青岛海尔空调电子有限公司 广东志高空调有限公司 Panasonic
室内换热器
储液器
室内换热器
室外换热器
多联机空调系统示意图
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室外机
室内机组
冷 凝 器
压 缩 机
气 液 分 离 器
冷 凝 器
蒸 发 器
蒸 发 器
EV0
EV1
EV2
EV3
2011-9-15
优点
每台室内机组可以自由开启和停止，而室外机组可以根据室内机组负荷 的变化自动调整输出负荷，使得整个系统消耗的能量最低，一般较中央 空调节能15%~25% 室内机组与室外机组都是通过制冷剂管道相连，无冷却水和冷热水系 统，减少换热损失 机组应用范围很广，制冷、制热温度范围宽 由制冷剂作为输送介质，单位工质传输热量大（R22单位工质传输热量为 水的10倍，空气的20倍） 室外机组易于布置，无需专用的机房 整个系统可以实现智能控制和自适应故障诊断，便于维护管理，可实现 无人值守，运行成本可以大大降低
缺点
系统控制复杂，对管材材质、制造工艺、现场焊接等方面要求高
2011-9-15
5.2.2 多联式空调（热泵）系统关键技术
压缩机容量控制技术
要实现多联式空调系统的容量控制，关键就是采用可变容量的制冷压缩 机，要求压缩机的容量可根据负荷的变化而连续变化。现有的变容量方 式有
交流变频压缩机 变频压缩机 可变容量压缩机 “直流变频”压缩机
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风冷模块，全称为模块化风冷冷（热）水机组，其基本工作原理与其 他所有的电制冷机型一样都是以电力作为驱动能源，以氟里昂为制冷 工质，通过热力循环达到制冷制热效果 由于当时大陆市场大型中央空调占据绝对优势，风冷模块由于模块化 设计、自由组合，主机与风盘连接管道没有局限，便于管理和维护， 不需冷却塔和专用机房，具有传统集中控制中央空调的优点而又避免 大型中央空调耗电量大的缺点 20 世纪90 年代风冷模块刚刚进入大陆市场的时候就受到欢迎 近10 多年来，风管机组无论是结构、工艺、外观还是市场总容量都取 得了长足的进步。2007 年风管机组销售额30 亿元。模块机组广泛应 用于无专用机房位置或空调改造加装工程项目中
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5.2 多联式空调（热泵）系统
多联式空调（热泵）机组【Multi-connected air-condition（heat pump） unit】：一台或数台风冷室外机可连接数台不同或相同型式、容量的直 接蒸发式室内机构成单一制冷循环系统，它可以向一个或数个区域直接 提供处理后的空气【GB/T 18837-2002《多联式空调（热泵）机组》】 学术名称：可变制冷剂流量空调系统 VRF（Variable Refrigerant Flowrate） 多联机的原理：多联机通过控制压缩机制冷剂循环量和进入室内换热器 的制冷剂流量，以适应室内冷、热负荷的要求 属于空气源热泵，属于空气－空气热泵 大金公司多联机名称：VRV（Varied Refrigerant Volume）
2011-9-15
多联机政府采购名册
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
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公司名称
TCL空调器（中山）有限公司 三菱重工海尔（青岛）空调机有限公司 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 东芝开利株式会社 乐金电子（天津）电器有限公司 大连三洋空调机有限公司 大金空调（上海）有限公司 富士通将军有限公司 山东朗进科技股份有限公司 广东美的商用空调设备有限公司 TCL
室内部分
室外部分
2 截止阀 1 3 压缩机 四通换向阀 4
室 内 换 热 器
截止阀
室 外 换 热 器
主节流阀
单向阀
副节流阀
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室内部分
室外部分
2 截止阀 1 3 压缩机 四通换向阀（3-4、1-2通） 4
室 内 换 热 器
截止阀
室 外 换 热 器
主节流阀பைடு நூலகம்
单向阀
副节流阀
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商标
麦克维尔 McQuay 格力 Gree 约克 York 三星 海信、日立、海信日立 海尔 Haier 志高 Chigo
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5.2.1 多联机的结构形式及特点
多联机由日本大金（DAIKIN）公司于1982年开发推出，打破了传统 的中央空调（水冷冷水机组+热水锅炉+空调末端）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或多台室外机连接多台室内机的供暖、制冷 系统 多联空调机组是一次冷媒系统，由冷媒配管直接传递冷量 分类
单转子压缩机 双转子压缩机 涡旋压缩机
数码涡旋压缩机
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涡旋压缩机
通过可变容量压缩机系列的不同型号、不同规格、不同配置的选择，使 得压缩机的整个容量范围既要满足系统最大的制冷量要求，同时又要在 只有部分室内机组工作时使系统的功率消耗达到最小。这两 者之间就需 要一套很好的压缩机容量控制技术，主要包括变容量压缩机的之间的匹 配以及变容量压缩机和定容量压缩机之间的匹配等
夏季供冷工况
室内部分
室外部分
2 截止阀 1 3 压缩机 四通换向阀（1-3、2-4通） 4
室 内 换 热 器
截止阀
室 外 换 热 器
主节流阀
单向阀
副节流阀
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冬季供暖工况
5.1.1 家用空调（热泵）机组
窗式空调（热泵）机组
制冷量范围一般为1500~6000W 电源为220V，50Hz 组成：压缩机、风机电机、离心风叶(室内侧)、轴流风叶(室外侧)、 换热器
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风管机组技术诞生于国外，20 世纪90 年代经台湾传入大陆以后，大 陆最早涉足风冷模块的吉佳演变成了美意，当时从台湾引进风冷模块 的台佳中国代表处也演变成了今天的台佳实业，风冷模块在大陆市场 已经经历了10 多年的风风雨雨 风管机组的主要厂家有：约克、开利、特灵、麦克维尔、顿汉布什、 扬子、惠州大金、吉荣、劳特斯、富田、五洲、台佳、盾安、王牌、 申菱、格力、美的、海尔、志高、捷丰、荏原、LS、天加、瀚艺、美 意、台佳、恒星、清华同方、五洲、九鼎、江苏精亚等100 多个品牌
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按功能分为
风冷冷风型 空气源热泵型 风冷冷风电热型：制冷 、电加热器制热 风冷冷风热水盘管型：制冷 、热水盘管制热 风冷冷风加电加热器与热水盘管（Heat water coil）装置型：包括 制冷、电加热器或（和）热水盘管一起制热，制冷和以转换电加 热器或（和）热水盘管一起使用的装置 热泵辅助热水盘管型 热泵辅助电加热器与热水盘管装置型：包括制冷、热泵与电加热 器或（和）热水盘管一起制热，制冷、热泵和以转换电加热器或 （和）热水盘管与热泵一起使用的装置
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多台制冷压缩机自动均油回路结构原理是利用流体网络理论来预算各台 压缩机回油管路的流阻，合理配置回油管路的布置。多台压缩机机组内 为高压油的油分离器、单向阀、节流阀、贮油器、油压信号指示仪等组 成，其结构特点是根据各压缩机壳体内的油面信息（油压变化）及时由 回油网络的各均油管向缺油的压缩机供油。回油网络的回油管路均为交 错相连，压缩机壳体上的油压指示仪提供给回油网络反馈信息，回油网 络根据油压反馈信息及时给出压缩机的供油信息，从而保证各压缩机油 压正常和及时回油
分体空调（热泵）机组
制冷或制热量范围一般为2500~7000W 电源为220v，50Hz 室内机设有操作开关、室内换热器、贯流风机、电器控制箱等 室外机设有压缩机、轴流风机、室外换热器、换向阀、毛细管或膨 胀阀等
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5.1.2 风管送风式空调（热泵）机组
风管送风式空调（热泵）机组【Ducted air-conditioning （heat pump）units】：一种通过风管向密闭空间、房间或 区域直接提供集中处理空气的设备 主要包括制冷系统以及空气循环和净化装置，还可以包括 加热、加湿和通风装置
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5.1.3 屋顶式风冷空调（热泵）机组
屋顶式风冷空调（热泵）机组【Rooftop air-source condition（heat pump）unit】制冷量一般为28~420 kW、热 泵制热量为33~460 kW的集中送风的机组 按机组功能分类
单冷式机组 热装置同时使用的机组及热泵制热和电加热装置切换使用的机组 制冷及电加热制热兼用机组
单冷型 热泵型 热回收型：两管制、三管制
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08年多联机（变频+数码）市场占有率25%以上，超越传统冷水机组
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2011-9-15
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