变频多联机空调系统的设计与安装

变频多联机空调系统的设计与安装摘要本文根据变频多联机的发展现状，以影响多联机运行性能的五个因素为研究对象，展开分析和讨论。

提出了影响多联机运行性能的五个因素：1. 作用域：①系统配管长度，②室内外机高差；③室内机之间的高度差；2. 室内外机的连接率；3. 室外温度；4. 室外机冬季融霜；5.安装质量。

从理论和实践中对这五个因素进行分析，为设计选型计算提供理论依据。

关键词多联机多联机作用域连接率融霜1. 引言多联式空调( 热泵) 机组(multi-connected air-condition(heat pump) unit)，简称为多联机。

有时也称VRF (variable refrigerant flow)空调系统，即可变制冷剂流量空调系统，由日本大金公司于1982 年开发推出，打破了传统的中央空调设计理念，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(多)台室外机连接多台室内机的供暖制冷系统。

使设计、安装、运行及维护管理更为简单、方便[1]。

由于科技的进步，多联机广泛应用变频技术，其能耗也逐渐降低。

变频多联机系统（VRV）具有安装简单、控制灵活、能量输出调节范围大、室内机布置自由以及节能高效等特点，目前在商用及户式中央空调市场上越来越成为市场热点。

在变频多联机系统设计、安装的工程实践中，有一些常见的问题应引起广大变频多联机系统设计、安装人员的注意和重视。

目前影响多联机运行性能的因素有许多，主要是：1. 作用域：①系统配管长度，②室内外机高差；③室内机之间的高度差；2. 室内外机的连接率；3. 室外温度；4. 室外机冬季融霜；5.安装质量。

因此在设计、生产和安装过程中，若不充分考虑以上因素，则未必能最大程度发挥多联机的优点，甚至影响机组的正常运行。

2. 多联机作用域的影响多联机系统的作用域包括系统配管长度、室外机与室内机之间的高度差以及室内机之间的高度差等因素。

一般来说,室外机容量越大,系统作用域越大,管路配置越长。

但由于直接蒸发式制冷系统本身的特性,系统的作用域不宜过大。

2.1 系统配管长度的影响流体在管路中流动时总会产生压降,对于直接膨胀式空调系统,制冷剂回路中没有增压泵来补偿吸气管路和排气管路中的压力损失,吸气管路中的压力损失会造成压缩机吸气压力下降,压缩比增大,容积效率下降;同时,吸气比体积增大,导致制冷剂质量流量减小,制冷量减小。

所以,如果制冷剂管路过长,则多联机的制冷能力下降得非常明显;同时,较长的管路也会降低多联机空调系统的COP ,并消耗更多的电力。

在设计制冷系统时,一般均对吸气管和排气管的压力损失许可值有限制,对于吸气管来说相当于蒸发温度降低了1 ℃,对于排气管来说相当于冷凝温度升高了1～2 ℃[2] 。

所以，在进行多联机系统的设计选型计算时，要充分考虑到系统配管长度对系统运转性能的影响2.2 室内外机高差的影响2.2.1 室外机高于室内机制冷运行时,室内机的电子膨胀阀起节流作用, 由于重力的作用,电子膨胀阀前的过冷液体的压力要高于冷凝压力,高出的数值取决于室内外机高度差产生的附加压力。

因此,室内外机的高度差H应有一定的限制。

制热运行时,室外机的电子膨胀阀起节流作用,室内机电子膨胀阀主要起室内机之间的流量平衡作用。

制冷剂在上升管内流动时,必须考虑重力产生的附加压降可能会带来液体闪蒸的问题,保证室外机电子膨胀阀前有一定的过冷度,否则在液体管段内产生气泡,会形成电子膨胀阀前的节流“气阻”,导致膨胀阀可能工作不稳定。

另外,制热运行时为保证一定的出风温度,必须对冷凝压力有一定的限制,再加上重力产生的附加压降使得压缩机排气压力必须要提高。

也就是说,压缩机对排气压力的限制决定了室内外机高度差不能超过一定范围。

2.2.2 室外机低于室内机制冷运行时,室内机的电子膨胀阀起节流作用。

制冷剂在冷凝器中冷凝后,过冷液体在液管中上升,然后进入电子膨胀阀,由于重力的作用,过冷液体在高压液管中需克服上升造成的重力损失。

为防止液体压力降低带来的液体闪蒸,室内外机的高度差有一定限制。

制热运行时,室外机电子膨胀阀起节流作用,制冷剂蒸气在竖直管中上升至室内冷凝器,冷凝后的过冷液体在液管中下降,然后进入室外机电子膨胀阀,节流后进入室外蒸发器。

如果室内外机高度差过大,高温制冷剂蒸气可能在管路中冷凝,从而减少室内机的制热量。

综合前面的分析,为防止液体制冷剂在竖直上升过程中由重力带来的压降引起的闪蒸,保证室内外机电子膨胀阀的正常工作,防止吸气过热、排气温度过高,保证吸气管顺利回油,室内外机的高度差要尽量减小,最好不要超过40m。

2.3 室内机之间的高度差的影响制冷运行时,室内机电子膨胀阀起节流作用,并且室内机之间的流量分配也是由电子膨胀阀来完成的。

为了使电子膨胀阀能够稳定工作,具有良好的调节作用,电子膨胀阀前制冷剂液体应有一定的过冷度。

多联机一般都可以长配管、大落差,虽然室外机冷凝器具有较大的过冷度,但是为了克服竖直上升的压降已经损失了绝大部分的过冷度。

电子膨胀阀安装在最低位时,由于重力作用前后压差最大;安装在最高位时,前后压差最小。

如果室内机之间的高度差较大,安装在最高位的电子膨胀阀前过冷度最小,容量最小,全开时容量可能不足,而安装在最低位的电子膨胀阀容量过大,在调节过程中可能会出现振荡现象。

2.4 综述综上所述，在进行多联机系统的设计选型计算时，应优化室外机与室内机间的配管布置，减少配管长度，配管等效长度不宜超过70米；或通过产品技术资料核定，配管实际长度制冷工况下满负荷的性能系数不应低于2.80[3]。

虽然某些空调公司的多联机系统宣传其最大管长可达165米，等效管长190米，但是随着管长的增加，系统的制冷或制热也会产生衰减，所以在设计时要考虑管长长度带来的影响。

依据多联机厂家提供的管长修正系数以及容量系数修正图，可根据室内外机的最长等效管长以及室内外机的最大高低差来计算得到系统的实际制冷、制热能力。

3. 室内外机的连接率的影响从经济性和节能性考虑，需根据同时使用率来选择合适的室内外机连接率，其中，连接率=室内机额定制冷能力之和/室外机额定制冷能力。

目前，变频多联机系统设计中的存在超配问题。

超配指的是室内机总容量超过了主机容量，新一代的变频多联机系统有的甚至允许超配达到150%，这一方面是考虑到变频多联机的变频压缩机、系统结构和控制系统特点，同时也是考虑了空调房间同时使用系数。

变频压缩机本身具有很大的能量输出调节范围，尤其是在多台压缩机并联使用的条件下；变频多联机系统中的储液器也允许在一定范围内工质流量的波动；变频多联机系统每个室内机上都有电子膨胀阀，当某个室内机停机时电子膨胀阀可以关闭，把这个室内机从工质流通循环中隔离出来。

同时不同建筑的用途和人员状况所形成不同使用系数也影响着变频多联机系统超配的选择。

在工程设计实践中，设计人员必须要考虑到变频多联机系统设计中的能量衰减，来选择超配比，不能仅仅按照室内机与室外机标准工况下的样本容量来选择超配。

同时必须注意到在超配的设计条件下，机组的容量应该是经过能量修正后的主机的实际容量，如果在进行超配选择时没有注意到上面两个条件，经常会造成系统实际处理与空调房间的不匹配，影响空调使用效果，并带来一系列问题。

在变频多联机系统工程设计实践中，有一种不好的现象，即个别设计人员在营销人员的影响下，为了在激烈的市场竞争中拿到订单，忽略变频多联机系统超配的实际规律，一味增加超配比，从而减少主机的容量，从而获得价格竞争优势。

这是一种短视的做法，是对客户的不负责任，同时也会降低设计人员自身的专业信誉和所服务公司的品牌形象。

4. 室外温度的影响室外机运行时,进风温度通常是周边环境空气温度。

当室外机冷凝器进口温度升高时,势必将减小室外机的冷凝器散热量,而冷凝器散热量的减小将直接导致机组冷凝温度和压力的升高。

多联机的工作原理是建立在单级压缩制冷循环的基础之上的, 于是由室外进风温度升高引起的室外机冷凝温度的升高,将使多联机制冷系统的制冷性能系数下降及压缩机功耗增加。

因此在工程设计中，为了提高系统的效率，室外机必须设置在通风良好的场所，避免设置在通风条件不良的半封闭空间等场所[3]。

5. 室外机冬季融霜的影响空气源热泵机组在冬季运行过程中，当空气通过室外侧换热盘管时，会有水凝结在盘管表面，进而结成了冰，结在盘管上的冰不仅会减小换热面积，而且会降低可通过的风量。

随着结霜的不断增加，会影响到空气和盘管的热交换效果，也就是和制冷剂的热交换效果。

因此，融霜是空气源热泵在冬季特有的现象。

融霜的时间间隔主要由室外空气的相对湿度决定的，室外空气的相对湿度越高，融霜次数越多，反之则越少。

由于室外机进行融霜时是不进行制热运转的，故在进行室外机实际制热容量计算时，应该考虑由于融霜所导致的制热损失。

在计算融霜所导致的制热损失时，通常可以根据不同的室外温度，通过查询厂家提供的融霜修正系数来计算得到。

6.安装质量对于变频多联机的安装施工中存在的问题首先是施工现场的材料搬运及管理不够规范，这就导致施工材料的污染与破损，轻则影响后面的施工，重则影响机组的正常使用，甚至导致严重故障。

在现场管理上，一般没有明确的现场管理计划，导致现场管理凌乱，这就为机器未来的高故障率埋下了很大的隐患。

在安装施工工艺上，主要存在着不能严格按照施工图施工，不能严格按照施工工艺规范施工等问题。

如随意更改管路走向以及室内机及室外机位置，室外机减震措施不到位，室内机安装高度过高等原因导致机组性能不能完全达到效果；施工规范上的问题主要是不用氮气保护焊或焊接时氮气流量不足；焊接时，铜管扩孔操作不规范，有的直接用尖嘴钳扩管，致使焊接部位连接强度不足，容易脱焊或折断；管道保温之间的间隙较多，穿保温管时，普遍不对铜管端口实施保护，这就容易使铜管内部遭到二次污染；某些管道或零部件处，尤其是与机器的连接处、分支管处保温经常做得不到位；管道保压实验时，压力不够或保压时间不足，使用后导致管道容易泄漏；内机不做排水实验，排水管系统倾斜度设计随意，排水管最高处不设置排气装置，导致水管漏水、排水不畅等现象的产生；主机电气连接时，接线端子不按要求接线卡，导致接口不够牢固，这就会使机器运行时容易产生接触不良的现象；主机加工质时，不能严格按计量添加量，经常凭感觉加，使机器的故障率上升，使用效果下降；系统安装结束进行调试时，开机前经常不进行电源、接口端子以及信号端电阻的检查，这很危险，轻则机组无法正常工作，重则会使机组控制系统及内部装置损坏；机组调试的规范程序没有很好地被遵守，要么全部不做，要么只是捡其中一部分简单的测试项目做，这样一些故障隐患在安装时就已埋下。

另外，变频多联机很重要的冷媒管道系统安装应当遵循以下原则：6.1 多联机冷媒管道安装总体要求：1、冷媒管道长度应该在设备允许的范围之内；室内机与室外机之间的高差应该在允许的范围之内。