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如何提升多联机变频多联机制热量?中国VS日本

发布时间:2021-05-11 13:59 作者:admin 来源:未知 点击:168 字号:

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       日本多联机应用较多,研究时间也较长,尤其是大金这样的品牌,经过多年的积累,他们拥有了先进的多联机压缩机驱动技术、智能化控制平台、冷媒节流技术和冷凝器分流方式技术,在很多方面都值得国内品牌去研究和学习。

    而在国内,以格力美的海尔等品牌为代表,为了提高空调的能力和能效,国内也不断地通过采用喷气增焓压缩机、优化室外机冷凝器分流、精确控制系统冷媒流量等措施不断提升自我技术水平。

    提升变频多联机制热量到底有哪些方法?我们一起来看!

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中国相关国家标准要求:

首先我们来看一下国内对多联机制热标准的要求:

我国在 2015 年颁布了一套针对多联机的标准 GB/T 18837-2015, 提出了季节能效 APF 的概念。所谓的 APF 便是考虑了空调全年的综合季节能效比,具体对制热量和功率的要求如下:

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标准对制热量的要求如下:

在表 1 工况下实测多联机组的制热量不能低于标称制热量的 95%;

注:标称制热量指多联机室外机铭牌中标称的机组制热量,例如:一台 10 匹的多联机室外机铭牌标称制热量为 31.5kW,则在焓差法实验室中测试时,其实测的制热量必须≥31.5kW*95%,否则判定为不合格。

对制热消耗的功率要求如下:

在表 1 工况下实测多联机组的制热消耗功率不能大于标称制热消耗功率的 110%;

注:标称制热消耗指多联机室外机铭牌中标称的机组制热消耗功率,例如:一台 10匹的多联机室外机铭牌标称制热功率为 8kW,则在焓差法实验室中测试时,其实测的制热消耗功率必须≤88kW*110%,否则判定为不合格。

提升变频多联机制热量的理论方法

现有的主要提升变频多联机制热量方法现有提升变频多联机制热量方法多种多样,理论来看,无外乎的主要方法如下:

1、增大压缩机排气量

众所周知,压缩机是空调的心脏部件,是空调动力的源泉,从一定程度上来讲,压缩机排气量的大小就决定了空调制热量的大小,也就是说,压缩机排气量选型越大,则空调的制热量也越大,按照经验公式计算空调的制热量:

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从式中可看出变频多联机空调的制热量与压缩机的排气量是成正比的,所以压缩机排气量选型越大,则空调的制热量也越大。选用大排量的压缩机固然可提高变频多联机的制热量,但同时也提高了空调的耗功率,其能效比 COP 是会明显下降的,从这一角度出发是不专业的,而且也不符合节能减排的大势所趋。所以依据空调制热量要求的大小选择合适排气量的压缩机才是正规的做法。

2、增大多联机室外机冷凝器的散热面积

冷凝器为重要的换热部件,要实现较好的换热效果,需要设计合适的流路数量、流程长度、翅片的片距以及片型等,使有限的换热面积达到最佳的换热效果。在空调制热时,冷凝器是为与外界换热的唯一部件,其换热面积越大,则从室外空气中吸收的热量也越大,理所当然空调的制热效果也会越好。

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从式中可看出,传热量与传热面积是成正比的,也就是冷凝器做得越大,则其传热面积越大,当然其传热量也会更大。但现实空调设计中,铜管价格一路飙升,冷凝器选择越大,则意味着空调的成本越高,任何一家企业都会综合考虑性能和成本,是自己的空调品牌性价比最高。

3、增大多联机室外风机的风量

室外机在制热状态运行时,其制热量的大小与风机的风量也是成正比关系的,室外风机风量越大,则冷凝器从室外吸收的热量越多,风量越小则从室外吸收的热量越少,所以目前各大厂家都会尽量选用大风量的风机。其理论计算方式式如下:传热方程式如下:

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传热系数以前称总传热系数,国家现行标准规范命名为传热系数。传热系数 K 值与流经冷凝器翅片表面的风速成正比,风量越大则风速越高,风速越高则传热系数越大,最终导致多联机的制热量越大。但增大风量的同时会带来另外的一个问题就是,风量大了,空调制热效果好了,可因为风量过大会导致室外机的噪音过大,影响用户使用的舒适性。

实际应用的几项技术( 中国VS日本 )

比如,在实际应用中,国内外为了提升多联机制热量,会采用这样一些技术:

     日本   

1、压缩机驱动正弦波矢量控制精准

一般大匹数、大能力段直流变频压缩机控制难度相对比较大,尤其是单台压缩机能力达到 28kW 以上的控制更是复杂,所以为实现变频压缩机的精准控制,国外有企业采用矢量正弦波控制。比如DJ 品牌,他们的资料就显示,其控制曲线完全实现非常平滑的 360°正弦波,整个波形平滑、完整,基本无任何毛刺、突变问题。

2、变频模块采用冷媒冷却技术

要实现压缩机的变频控制就离不开变频模块的使用,在压缩机运行的同时,变频模块也在高频的运行,其运行部件学术名为 IGBT,IGBT 由六个高速开关管组合而成,在高速开关的过程中需要消耗功率并产生热量,为了保证变频模块的可靠运行,则必须给其散热。常规的散热方式是采用风来冷却,风冷有个较大的缺点就是,风量难以完全保证,并且其散热效果被外界空气的温度影响较大。为了保证散热效果,所以国外采用了空调系统本身的低温冷媒来进行冷却,这样既保证了散热效果,又具备了较高的可靠性。

3、电子膨胀阀精确调节技术

电子膨胀阀对系统冷媒流量的调节起到关键性的作用,电子膨胀阀调节的级数就决定了冷媒调节的精确度。为了保证超高的调节精度,国外使用的膨胀阀调节级数由原来的 500级升级到现有的 3000 级,保证了空调系统冷媒的精确调节。

     中国    

1、采用大排量的直流变频喷气增焓压缩机

十几年前的第一代多联机采用的还是交流变频压缩机,当时压缩机的最大排量为42CC,最高运行频率为 100Hz,为了提高制热量,一般都会增加一台定频压机与变频压机并联使用,导致成本较高,但最新的一代 GMV6 则直接采用了一台大的喷气增焓压机取代原来两台压机,其压缩机排量达到 80CC,最高运行频率达到 120Hz,压缩机数量减少了,成本降低了,但其制热量反而升高了。

2、冷凝器流路改进方面

十几年前的冷凝器流路设计简单,流程设计也不是很合理,为了满足制热量的要求,一般都采用较大面积的冷凝器设计思路,此方式虽然达到了提升制热量的要求,但带来的缺点是成本较高,机身重量偏重。随着分流技术的进步,冷凝器的选用面积越来越小,成本越来越低。面积偏小后带来的后果就是室外机在制热运行状态容易结霜,甚至出现化霜不干净的现象,导致制热效果奇差。

为了解决制热化霜问题,国内某品牌目前采用的最新技术是把冷凝器的最下两根铜管通过一个电磁阀直接与排气管相连,在冬季比较恶劣的环境下,当空调系统进入化霜周期后,强行打开该电磁阀,让高温、高压的气态冷媒进入冷凝器最下两根铜管,使化霜周期变得更短,同时化霜也变得更干净。变相的就延长了有效的制热时间,提升了整机系统的制热量。

3、电子膨胀阀节流技术改进方面

受技术和国内加工水平的限制,十几年前我国的所有电子膨胀阀都只能采购外资品牌的,而且价格居高不下,同时可以选择的膨胀阀的型号也非常少,膨胀阀的口径最大只有 3.2mm,单个膨胀阀最大最能满足 10 匹、制冷量为 28kW 机型的使用要求,如果要在更大匹数上使用的话,就只能采用两个或更多个电子膨胀阀并联的形式来使用。第一代变频多联机产品当时 10 匹机型就是选用一个 3.2 口径的电子膨胀阀,一旦制冷能力匹数达到 14 匹及以上就只能选用两个 3.2 口径的膨胀阀并联使用了。

这十几年来我国电子膨胀阀实现了国产化,而且生产技术和加工水平都实现了突飞猛进,口径从最小 1.2 到 6.5 均有生产。 目前最大口径的电子膨胀阀可达 6.5,能满足32 匹能力的需求,而且其调节级数也从原来的 500 级扩大到 3000 级,调节级数越多,说明系统冷媒流量的调节就越精确,控制就越精细,用户的舒适度就越高。目前国内品牌新推出的大匹数变频多联机就是采用 3000 级的电子膨胀阀,对多联机整机的制热量的提高起到了非常大的作用。

版权声明:本文内容主体内容来源《喷气增焓变频多联机系统性能提升的方法与实验研究》,作者高 德 福,由制冷空调换热器技术联盟编辑整理,转载请注明来源。

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