摘要：空调系统能耗在日常生活中占有相当比例，在提高空调舒适性的同时，降低空调能耗是空调技术发展的方向和动力。对于具有多个房间的建筑来说，可能在有些房间需要制热的同时，另外一些房间需要制冷，而传统的空调形式均只能同时制冷或同时制热。即使是一室一机的形式能够满足这种要求，室内的冷量和热量也没有被充分利用，不仅空调器的容量大大增加，还会造成能源的巨大浪费。热回收型多联机空调系统不仅能够满足多个房间同时需要制冷和制热的要求，而且能够充分利用室内侧需要由空调系统带走的冷量或热量，即不是简单地将其排放到室外的空气中，而是在系统内部加以转化和利用。热回收型多联机空调系统可以将部分空间的热量有效地转移到其他空间并加以利用，达到热量回收的目的。本文对热回收型多联机的原理、结构、运行模式和节能特性进行详细分析，并通过试验验证热回收工况下机组的能效比最高可达到普通多联机的２倍，在主体制冷及主体制热场合其能效比也远超普通多联机组。
关键词：多联机空调系统；热回收；节能
引言
热回收的基本原理是将部分空间换热的能量有效地转移到其他空间，并加以利用，达到能量回收的目的，实现空调系统内能量的合理转移和利用。在同时需要供冷与供热的建筑物逐渐增多的今天，热回收技术具有广阔的应用前景，是当今空调领域研究的重要课题之一。
１ 热回收型多联机空调系统的结构、原理与运行模式
１．１ 系统结构
热回收型多联机室外机如图１所示，由变频（数码）压缩机、油分离器、气液分离器、储液罐、高压传感器、低压传感器、室外换热器以及一系列电磁阀和电子膨胀阀组成。每台室内机有一个冷热转换器，如图２所示。冷热转换器由电磁阀Ａ１和电磁阀Ａ２组成。整个制冷循环系统由高压气管、中压液管和低压气管构成，因而称为三管式热回收型多联机系统。
１．２ 系统原理
对于制热室内机（假设为室内机Ａ），高温高压的气态制冷剂通过电磁阀进入高压气管，然后通过电磁阀Ａ１进入室内机Ａ进行冷凝放热成为高温的液态制冷剂，再通过电子膨胀阀Ａ进入中压液管，这样就实现了室内机Ａ的制热运行；对于制冷室内机（假设为室内机Ｂ），中压液管中的制冷剂通过电子膨胀阀Ｂ节流后，进入室内机Ｂ进行蒸发吸热成为具有一定过热度的低压气态制冷剂，通过电磁阀Ｂ２进入低压气管，再通过低压气管回到气液分离器，进入压缩机进行下一次制冷循环。室外换热器是用于平衡各室内机的冷热负荷的缓冲设备，根据室内机的运行模式及负荷大小起着冷凝器或蒸发器的作用。由于各室内机的运行模式可以任意选择，这样，热回收型多联机可以满足用户同时需要制冷与制热的要求。
１．３ 运行模式
按照各室内机运行模式及负荷大小的不同，可以将整机的运行模式分为完全制冷、完全制热、主体制冷、主体制热及热回收５种运行模式。在完全制冷与完全制热模式下，热回收型多联机与普通多联机的性能是一致的。在主体制冷、主体制热及热回收模式下，机组能够根据各室内机的运行模式及负荷大小，自动判别并调整整机的运行模式。在主体制冷模式下，室外换热器与制热室内机一起作为系统的冷凝器，各制冷及除湿室内机作为系统的蒸发器。在主体制热模式下，室外换热器与制冷室内机一起作为系统的蒸发器，各制热室内机作为系统的冷凝器。在热回收模式下，制热室内机冷凝负荷与制冷及除湿室内机的蒸发负荷相当，室外换热器基本不需要发挥换热作用。可见，在热回收模式下，系统的能效比可以达到最高点。
２ 热回收型变频多联机在各种运行模式下的性能
２．１ 试验样机
采用的室外机组为一台１０ ｈｐ热回收型变频多联机，室内侧配置总共１０ ｈｐ的室内机，其中１台１ ｈｐ室内机和２台２ ｈｐ室内机共用１个制冷室内侧环境及风口，另外１台１ ｈｐ室内机和２台２ ｈｐ室内机共用１个制热室内侧环境及风口。表１给出了各试验方案对应的室内机启停组合及室外机输出能力。２．２ 能效比随制冷及制热容量的变化试验工况为室外侧环境干／湿球温度１８℃／１２℃，制冷室内侧干／湿球温度２７℃／１９℃，制热室内侧干／湿球温度２０℃／１５℃。对机组进行各项制冷及制热负荷的匹配试验，试验结果如图３所示。当机组处于完全制冷状态时，能效比为４．９；机组处于完全制热状态时，能效比为５．０。这与普通多联机基本保持一致。当机组室内机制冷容量与制热容量达到５：１时，机组能效比为５．６；当室内机制冷容量与制热容量达到１：５时，机组能效比为５．８。这２种运行状态的能效比较完全制冷和完全制热状态提升了近１６％，明显体现热回收型多联机的能效优势。
当机组室内机制冷容量与制热容量达到５：２时，机组能效为６．５；当室内机制冷容量与制热容量达到２：５时，机组能效为６．７，远超普通多联机的能效范围。当机组室内机制冷容量与制热容量达到５：５时，机组能效比为８．３，达到最高，此时发挥出热回收型多联机的最大优势。依据此试验可以得出结论：热回收型多联机的能效在室内机制冷和制热容量接近时能够达到最高效率，而且，只要在一个系统内同时存在制冷和制热的室内机，热回收型多联机都能够充分发挥能量回收的作用，实现能效比的大幅度提升。
２．３ 室外运行工况
对热回收型多联机能效比的影响试验工况为制冷室内侧干／湿球温度２７／１９℃，制热室内侧干／湿球温度２０／１５℃。分别进行小偏差主体制冷、大偏差主体制冷、小偏差主体制热和大偏差主体制热４组室内机负荷组合试验。分别如下：１）小偏差主体制冷———开启５ ｈｐ室内机制冷和４ ｈｐ室内机制热（制冷：制热＝５：４）；２）大偏差主体制冷———开启５ ｈｐ室内机制冷和１ ｈｐ室内机制热（制冷：制热＝５：１）；３）小偏差主体制热———开启４ ｈｐ室内机制冷和５ ｈｐ室内机制热（制冷：制热＝４：５）；４）大偏差主体制热———开启１ ｈｐ室内机制冷和５ ｈｐ室内机制热（制冷：制热＝１：５）。在这４种室内机组合情况下对机组进行各项室外温湿度条件下的能效试验，试验结果如图４所示。
在小偏差主体制冷条件下，系统能效比的最高点在室外温度１８℃／１２℃时出现，达到７．６。系统能效比的最低点在室外温度－５℃／－６℃时出现为５．９。在室外温度从－５℃／－６℃向１８℃／１２℃变化过程中，系统能效比呈现均衡上升趋势，继续升温时，系统能效比呈现较为平缓的下降趋势。
在小偏差主体制热条件下，系统能效比的最高点在室外温度２７℃／１９℃时出现，达到８．２。系统能效比的最低点在室外温度－５℃／－６℃时出现为５．９。在室外温度从－５℃／－６℃向１８℃／１２℃变化过程中，系统能效比呈现均衡上升趋势，室外温度至１８℃／１２℃时，系统能效比已经达到８．１，继续升温时，系统能效比变化较小。
在大偏差主体制冷和大偏差主体制热的条件下，系统能效比随室外环境温度的变化趋势与其他试验基本一致，但由于室内侧开启的制冷室内机和制热室内机的容量相差较大，整体能效比相对较低，表明此时系统能够用于回收的热量相对较少，系统的能效比更接近普通制冷和普通制热的状态。由此可以得出结论：热回收型多联机的能效比在室外干／湿球温度１８℃／１２℃左右达到最高点，表明在过渡季节能够发挥热回收型多联机的最大能效。对比普通多联机，当室外干／湿球温度在－５℃／－６℃时，热回收型多联机仍然表现出优越的节能性，因此热回收型多联机适合应用于－５℃以上的需低温制冷的场合。
３ 结束语
热回收型多联机可以实现同时制冷和制热的要求，提高能源利用效率，是目前空调领域的前沿技术。热回收型多联机在如过渡季节、低温制冷、冷热负荷变化较大的建筑等众多应用场合均可发挥其显著的节能优势。
参考文献：
［１］ 倪小静，周赵凤，陈华江．变频技术空调的节能分析———热回收型多元ＶＲＶ空调系统［Ｊ］．浙江树人大学学报，２００４，４（３）：７９－８２．
［２］ 石文星，邵双全，彭晓峰，等．热回收型多元变制冷剂流量空调系统控制策略仿真研究［Ｊ］．暖通空调，２００３，３３（１）：１２－１７．
［３］ 石文星，成建宏，赵伟，等．多联式空调技术及相关标准实施指南［Ｍ］．北京：中国标准出版社，２０１１：５１－６１．
论文作者:李骏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
标签：室内论文; 能效论文; 室外论文; 主体论文; 机组论文; 系统论文; 偏差论文; 《电力设备》2018年第33期论文;