多联机制冷能力随配管长度衰减的实验研究

doi：多联机制冷能力随配管长度衰减的实验研究刘志胜，石文星，毛守博，何建奇，卢大海，国德防（海尔空调电子有限公司研发部VRF，山东青岛266510）[摘要]直流变频多联机的制冷能力不仅和运行设定参数有关，而且受安装管路长度的影响。本文研究了直流变频多联机在不同管路长度下制冷能力的衰减，分析和验证了制冷能力随管路长度衰减的规律和改善措施。[关键词]多联机；制冷能力；管路等效长度；能力衰减ExperimentalStudyoncoolingCapacityFadingofVRFLIUZhi-sheng*,SHIWenxing，MAOShou-bo,HEJian-qi,LUDa-hai,GUODe-fang(HaierA/CElectronicCo.,Ltd.,Qingdao,Shandong266510,China)[Abstract]ThecoolingcapacityofVRFsystemisaffectednotonlybysystemparametersbutalsobyinstallation.Inthepaper,therelationshipbetweenthefadingofcoolingcapacityandpipeequivalentlengthwasinvestigated.TheregulationforthefadingofcoolingcapacityofVRFwasanalyzedandverified.[Keywords]VRF;Pipeequivalentlength;CapacityFading;Cooling*刘志胜（1980-），男，学士，工程师。研究方向：多联机系统设计。联系地址：青岛经济技术开发区海尔工业园，邮编：266510。联系电话：[phone]。E-mail：[e-mail]。0引言多联机是指一台或数台风冷室外机可连接数台不同或相同形式、容量的直接蒸发式室内机构成的制冷循环系统，也称变制冷剂流量（Variablerefrigerantflow，VRF）空调系统[1]。因其在部分负荷工况下较高的能效比以及便于管理的的特点，逐步成为应用于中小型公共建筑系统中主流的空气调节产品。多联机产品的运行效率和安装有较大的关系，安装设计选型不规范时，常会出现能力不匹配，导致使用效果不佳或者效率偏低的情况[2]。安装过程中影响多联机运行性能的因素主要有：系统配管长度、室内机和室外机高差以及室内机之间的高度差。特别是系统配管长度，对能力的影响较大，安装设计时需根据内机能力的衰减进行选配[3]。海尔空调电子有限公司一直致力于高能效多联机的研究和应用，建有国内第一高度的多联机高落差试验塔，落差高达106m，为安装使用过程的问题分析和研究提供了平台。本文通过简化条件和参数，建立有效数学模型，重点对多联机系统额定制冷工况下能力随配管长度的衰减进行分析和验证。1分析方法多联机系统运行过程中变量比较多，随着管路长度的增加，系统冷媒流量减少，降低了冷凝器的负荷，从冷凝侧流出的制冷剂，焓值也减少，蒸发侧的换热能力相对稍有增加，另外流量的减少也使单位长度的压力损失减少。精确分析衰减规律非常困难，本文通过对系统进行简化，假设室内外环境温度恒定，蒸发测回气过热度为定值，外机无过冷控制，忽略液体长配管的压力损失，设定进入内机的液态冷媒焓值为定值，能力的衰减主要由因回气比容增加，导致的冷媒流量的减少造成。建立相关模型模拟衰减规律，为工程安装提供理论支持。本文依照海尔R410A全直流变频（压缩机、外风机全部为直流变频）多联系统的相关参数，对系统进行建模和验证。室内机空气侧制冷显热换热量Qx[6]：mpaxtCGQ(1)式中：Ga——室内机的风量（kg/s）CP——空气的比热容；mt——室内机换热等效温差室内机换热等效换热温差mt[5-7]：aoeaiaoaimtTeTttttln(2)式中：aot，ait——内机的出风、进风温度；Te——冷媒在室内机的蒸发温度；根据经验，室内机潜热换热量符合如下规律：)()(02/10TTBTTAQqrr(3)式中：rT——室内工况下露点温度；0T——额定值冷工况下，标准管长下连接室内机的蒸发温度。A、B——额定值冷工况下，根据具体机器测定的实参涡旋压缩机制冷剂的实际质量流量MR为[7]：01/RsMfVv(4)式中：——输气效率；f0——频率；Vs——吸气容积；v1——回气比容。管路的压力损失△P：[8-9]dLufP221(5)式中：f——摩擦系数；——冷媒密度；u——管路内冷媒平均速度；L——管路长度d——管路的内径管路的摩擦系数f：25.0Re3164.0f(6)式中：Re——冷媒流动的雷诺数R410a冷媒状态参数，选用Clelend的R410a热力性质公式[10]312))ln(/TeaaPae(7)satsatsatsatvTaTaTaaTaav32422322212019())15.273/(exp((8)satshsatshsatshsatshshshvTTaTTaTTaTTaTaTavv223022922827226251/(9)式中：Pe——室内侧蒸发压力，数值上等于吸气压力Ps和管路压力损失的和；v，vv为对应压力下的比容和饱和温度下的比容satT,shT为对应压力的饱和温度和过热度1a,2a，……30a为Clelend公式的状态参数。本文还使用到其他Clelend公式R410a公式，在此不再列出。由公式（1）（2）（3）建立内机制冷能力衰减在不同蒸发温度的关系模型I，根据比容变换一直（4）（5）（6）(7)（8）（9）确认系统压力损失和管路长度2实验方法本实验采用1台RFC280MX6外机（具有过冷却器）连接4台7.1kW的室内机，如图1连接。通过改变主配管(外机到第一分支管)长度，调整管路长度，并在配管上装有压力检测接口，可以对主配管压力损失进行测算。图1多联机系统安装方式长配管3实验数据根据国标18837额定制冷工况和安装要求，测试机组名义制冷能力。然后在设定管路长度下按照额定制冷工况测试机组能力（过冷去却器关闭和过冷却器使用的两种情况都进行测试，以确认过冷却器对能力衰减的影响）。系统每次安装完成，都进行抽空，重新追加冷媒，并根据安装说明书要求追加冷媒。记录相关数据，进行对比分析。测试压力损失如图2所示。图2管路等效长度和压力损失对照图从图中可以看出，无过冷控制时，压力损失和理论计算大致一致。过冷控制时，可降低系统压力损失。测试不同管路长度下内机蒸发压力如图3所示。图3管路等效长度和内机蒸发压力对照图额定制冷工况下，长配管机组的能力衰减对照表，如图4。图4管路等效长度和能力的衰减对照图从图中可以看出，随管路长度的增加，系统回气压力损失增大，压力降低，内机蒸发温度升高，制冷能力有较大衰减。通过增加对液管路过冷，利用回气压力降低的情况，加深液管过冷度，可降低内机蒸发温度，有效减少制冷能力的衰减。4结论1）多联机系统制冷能力和管路的安装情况有较大关系。管路的等效长度越大，能力的衰减越大。2）实验过程中，冷媒冲注量对能力衰减也有较大影响，会影响系统运行的稳定状态。3）多联机系统利用管路长度增加时，回气压力降低，增大对液体管路的过冷，可有效较少衰减。多联机在安装设计时推荐使用带过冷却器的产品。参考文献：[1]刘志胜,李凤凤,杜京昌,等.热泵空调器制热量衰减以及改善措施的研究[J].制冷与空调：四川,2012,26(1):24-27.DOI:10.3969/j.issn.1671-6612.2012.01.005.[2]刘志胜,杜京昌,魏爱国,等.冷媒流量与四通阀可靠换向关系的分析[J].制冷与空调（四川）,2012,25(5):493-496.[3]刘志胜,毛守博,卢大海,等.多联机空调系统能效实验研究[J].制冷技术2015,v.35;No.140(02)26-28）,[4]李树云,代彦军.大型风冷热泵机组性能实验台节能设计与分析[J].制冷技术,2013,33(2):1-5.[5]马最良,姚杨,姜益强,等.热泵技术应用理论基础与实践[M].北京:中国建筑工业出版,2010.[6]彭斌,刘振全,李海生.变频涡旋压缩机测试系统的研究[J].化工自动化及仪表,2005,32(3):58-61.[7]邓斌,廖清高,林澜,等.流程布置对R410A冷凝器性能的影响研究[J].制冷技术,2006,26(2):8-12.[8]姚奕,徐柏兴,邵翌旻,等.R1234yf微通道平行流冷凝器仿真模型[J].制冷技术,2013,33(3):34-38.[9]ECKELSSJ.EvaporationandcondensationofHFC-134aandCFC-12inasmoothtubeandamictube[J].ASHRAETrans,1991,197(2):71-81.[10]郁夏夏,路阳,张维加,等.空气焓差法测量制冷量不确定度的理论与实验分析[J].制冷技术,2013,33(4):15-1