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摘要：介绍了热回收多联机的发展前景和几种实现方式，详细分析了热回收空调系统中冷媒切换装置的原理。冷媒切换装置通过对阀体的精确控制实现冷媒的精细化分配和内机不同制冷、制热模式的切换。同时阐述了目前常用的冷媒切换装置的实现方式：四通阀控制、电磁阀控制、电子膨胀阀控制三种技术。通过对三种实现方式的优缺点进行技术比较分析，指出电子膨胀阀控制方式具有最佳的综合优势，代表了热回收空调系统中冷媒切换装置发展的方向。
关键词：两管制；三管制；热回收多联机；冷媒切换装置；同时制冷制热
人们的生活水平正在日益的提高，对于舒适性空调的需求也在不断提高，必然会增加人类对能源消耗的增加。近几年来能源资源日趋紧张，节能环保成为各种技术发展的推动力。在建筑能耗中，中央空调能耗一般占到了一半以上的比例，是暖通空调行业里的耗能大户，因此如何有效降低空调能耗就成为建筑节能的重中之重。
在中央空调领域，多联机组由于能效高（特别是部分负荷下）、安装灵活、易维护、初投资低等优点被越来越多的用户所接受。在中国，多联机产品的市场份额已经占到整个集中空调领域的４０％左右，而且还在呈逐渐上升趋势。
而多联机中的热回收型空调系统不仅能够满足多个房间同时制冷和制热的要求，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。尤其是在混合模式运行时，节能效果极其明显，热回收多联机系统比普通多联机系统节约能耗可达50%：
表一：
热回收多联机所占市场份额随区域不同而不同。在欧美以及拉美市场，由于用户对室内环境的舒适性要求较高热回收多联机所占市场份额较大，英国市场占８０％，美国市场占６５％且呈逐年增加趋势，国内市场由于空调发展的时间较短以及经济发展水平等原因热回收多联机尚处于起步阶段。
1.热回收多联机空调系统的系统组成及实现方式
常用的多联机热回收技术实现方式有3种：两管制热回收多联机技术、三管制热回收多联机技术、四管制热回收多联机技术。
其中四管制热回收多联机技术外机包含两个系统，制冷系统一套，制热系统一套，本质还是普通的多联机系统，室内机的冷（热）负荷都是由室外机提供的，与另外两种热回收多联机技术方式相比，能耗较高，能效相对比较低，市场上应用不多。两管制和三管制热回收多联机空调系统技术已经很成熟，系统组成为室外机、冷媒切换装置、室内机，两管制热回收系统还多了一个气液分离装置。三管制热回收多联机系统在节能性、环保性、系统设计可变性方面比两管制热回收系统有优势，且冷媒切换装置的结构和控制比两管制热回收系统简单，三管制热回收多联机已逐渐成为市场的主流。本文主要介绍三管制热回收系统及其冷媒切换装置，三管制热回收系统由液管、低压气管、高压气管三根管将室外机和冷媒切换装置相连，室内机通过液管和气管与冷媒切换装置相连。冷媒切换装置的作用就是实现内机不同模式的转换，当室内机制冷时，冷媒切换装置将内机液管和外机液管相连，将内机气管和外机低压气管相连，实现内机的制冷运行；当室内机制热时，冷媒切换装置将内机液管和外机液管相连，将内机气管和外机高压气管相连，实现内机的制热运行。
2.冷媒切换装置的类型
冷媒切换装置作为热回收多联机系统模式转换的关键组成部分，技术实现方式主要有三种：四通阀控制、电磁阀控制、电子膨胀阀控制。三种技术的介绍和原理分析如下：
2.1 四通阀控制冷媒切换装置
四通阀冷媒切换装置通过四通阀的换向来控制高压气管和低压气管的切换，将四通阀的一个管口封死并用毛细管短接，通过四通阀的上电和掉电使得内机的气管可以和冷媒切换装置的高压气管或者低压气管相连通，比如内机制热时，冷媒切换装置中的四通阀上电，内机气管和高压气管连通，高温高压的冷媒进入内机，实现内机的制热运行；内机制冷时，四通阀冷媒切换装置中的四通阀掉电，内机气管和低压气管连通，从而实现内机的制冷运行。如下图1所示：
图3：电子膨胀阀控制冷媒切换装置
3. 热回收多联机系统中冷媒切换装置比较分析
热回收多联机系统冷媒切换装置的三种方式各有优缺点，从以下几个方面进行对比分析：切换噪音、冷媒分流、可靠性、安装便利性、成本。
3.1切换噪音
在同时制冷制热模式下，当系统压力较高时，四通阀冷媒切换装置的切换噪音最大，这是由四通阀本身的特性所决定的，因为四通阀换向必须要有一定压差才可以换向，而高压气管和低压气管的压力差越大，切换时的噪音就越大（比如我们常见的外机除霜时四通阀换向声音就很大）；电磁阀冷媒切换装置的切换噪音次之，因为高压气管和低压气管存在压差，电磁阀切换时也是一步切换到位，虽然部分厂家在电磁阀切换前使用卸压电磁阀先平衡高低压差，但切换噪音仍不能完全消除；电子膨胀阀冷媒切换装置的切换噪音最小，因为在模式切换时，是通过电子膨胀阀的开和关来实现的，有别于前面两种的通断电控制，电子膨胀阀一般都有一定的步数，在切换时可以控制电子膨胀阀打开和关闭的速度，缓慢的由一种模式过渡到另外一种模式，基本上没有切换噪音。
3.2冷媒分流
一个四通阀冷媒切换装置控制一组内机，不会出现冷媒分流不均的情况；电磁阀冷媒切换装置和电子膨胀阀冷媒切换装置内置多组阀体，每组阀体控制一组内机，市场上常见的有一分六、一分十二、一分十六等，有的甚至一分二十，即一个冷媒切换装置可以控制二十组内机运行，所以容易出现各组内机冷媒分流不均的问题，导致部分内机的制冷或制热效果差，影响用户的舒适性体验，在开发设计时需要大量的实验验证。但电子膨胀阀冷媒切换装置在出现冷媒分流不均时还可以通过调节电子膨胀阀的开度使得冷媒均匀分配，要优于电磁阀冷媒切换装置。
3.3 可靠性
四通阀冷媒切换装置中的四通阀需要一定的换向压差和流量才能换向，当流量不足或压差建立不起来时，容易出现四通阀不能换向，导致模式切换失败；电磁阀冷媒切换装置通过对阀体的通断电来控制冷媒的切换，可靠性比四通阀较高；电子膨胀阀冷媒切换装置通过开关电子膨胀阀来控制冷媒的切换，在电子膨胀阀前后都装有过滤器，不必担心杂质卡死阀体，控制上在关死阀体时都会有一个过度关死的过程，不必担心阀体关不死而泄漏，可靠性也比四通阀要高。
3.4 安装便利性
四通阀冷媒切换装置一对一控制内机（四通阀太大，很难像电磁阀或电子膨胀阀那样一个切换装置匹配多组阀体），多个内机就需要多个四通阀冷媒切换装置，安装工作量巨大，占用空间也大，需要的铜管连接管也多；电磁阀和电子膨胀阀冷媒切换装置内置多组阀体，每组阀体控制一组内机，当内机数量较多时，可以选用多组管的冷媒切换装置，如十六组内机的话连接一个一分十六的冷媒切换装置就满足要求了，安装简单，占用空间小，组合灵活。
3.5 成本
四通阀冷媒切换装置只需要一个四通阀就可以满足冷媒的切换，成本较低；电磁阀冷媒切换装置需要AB两个阀体来控制一组内机的模式切换，成本较高；电子膨胀阀冷媒切换装置需要2个阀体来控制一组内机的模式切换，相比四通阀切换装置成本也较高。
综上所述，电子膨胀阀冷媒切换装置在切换噪音、冷媒分流、可靠性、安装便利性方面具有比较大的优势，四通阀冷媒切换装置在成本方面有一定优势。总体而言，电子膨胀阀冷媒切换装置具有较大的综合优势。
4.结语
热回收多联机越来越受到市场的认可和关注，冷媒切换装置作为热回收多联机系统的关键部件，其控制方式在热回收多联机系统中起着决定的作用。目前，电子膨胀阀控制方式具有最佳的综合优势，代表着热回收空调系统中冷媒切换装置发展的方向。
参考文献：
[1]詹跃航．热回收型多联机空调系统节能分析［Ｊ］．制冷与空调，２０１４，１４（１０）：６２－６４
[2]熊美兵．多联机热回收技术应用研究［Ｊ］．暖通空调，２０１４（１１）：１－３
[3]李元阳．变频两管制热回收多联机的技术研究［Ｊ］．制冷与空调，2017，6（6）：67－74．
论文作者:宁长连
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第24期
论文发表时间:2019/6/25
标签：冷媒论文; 装置论文; 气管论文; 阀体论文; 系统论文; 膨胀阀论文; 电子论文; 《建筑细部》2018年第24期论文;