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  夏季制冷时,室外机充当冷凝器,室内机充当蒸发器。压缩机出口的高温高压气态冷媒经四通阀进入室外换热器,与室外空气换热冷凝为高压液态,再经单向阀、室外膨胀阀节流为低压液态,进而在分歧管分配后流入各室内机。在室内换热器内,冷媒吸收室内空气热量蒸发为低压气态,再经四通阀、气液分离器回到压缩机吸气口,完成制冷循环[4]。
冬季供热时,循环方向正好相反。室内机变为冷凝器,室外机变为蒸发器。经压缩机压缩的高温高压气态冷媒先流向四通阀,再进入室内换热器与室内空气换热冷凝放热,冷凝后的高压液态冷媒再经室内膨胀阀节流为低压液态,汇入分歧管后流向室外机。在室外换热器内,冷媒吸收室外空气热量蒸发为低压气态,再经四通阀、气液分离器回到压缩机吸气口,完成供热循环[5]。值得注意的是,由于冬季室外温度较低,蒸发温度也相应降低,为防止室外换热器结霜,系统会定期开启除霜模式,通过四通阀换向、电加热等措施清除表面霜层,保证换热效率。  与常规空调系统相比,多联机具有以下优点: 1.灵活组合。一台室外机可最多带16台室内机,满足不同房间的冷热需求,且indoor unit可选择风管式、吊装式、壁挂式等多种形式,灵活性大大提高[6]。 2.独立调节。每台室内机可根据房间实际负荷独立调节温度、风速等参数,满足个性化需求,提高舒适度。 3.节能高效。多联机普遍采用直流变频技术,根据负荷变化实时调速,显著提高压缩机效率和系统能效比,运行费用大幅降低[7]。 4.安装便捷。室内外机之间仅需细小的冷媒管和控制线连接,施工难度和成本相对较低,尤其适合狭小空间和局部改造等场合。 5.维护简单。分散式布置有利于室内外机检修和保养,单点故障不影响全系统,运行可靠性高。 尽管多联机优势明显,但在实际应用中仍存在一定局限性: 1.初投资大。由于采用分布式布置,所需室外机、室内机数量多,加之变频器、电子膨胀阀等精密部件成本高,导致前期投入相对较大[8]。 2.适用面积窄。多联机冷媒管路较长,制冷剂充注量相应增加,易发生冷媒泄漏等安全问题。因此其更适合中小型建筑,在大型商业综合体等场合优势不明显。 3.开停机频繁。多联机末端用户众多,各自独立控制,不可避免出现频繁开停机,压缩机寿命受影响[9]。 4.除湿效果差。制冷时室内机温度较低,表面易结露,但除湿主要靠冷凝器,而非专门的除湿装置,难以良好去湿。 综合多联机的性能特点,其主要应用在以下场合: 1. 中小型办公楼。办公楼内部区域分割多,各房间冷热负荷差异大,且办公时间相对灵活,多联机独立调节、分区控制的优势得以发挥[10]。 2.宾馆酒店。hotel房间数量多且分散,利用多联机可实现各房间独立控制,有人开启、无人关闭,大幅节约能耗。此外,多联机噪音小、舒适性好,也是酒店的重要需求[11]。 3.学校教学楼。教学楼房间功能多样,对温度、湿度要求不一,多联机可对教室、实验室等分别控制。同时其安装灵活、机组布置分散,不占用使用面积[12]。 4.高档别墅。别墅追求高舒适性和个性化体验,多联机末端种类丰富、温度可调,能满足不同房间的冷热需求。 5.改造工程。对于建筑加层、局部调整等改扩建项目,多联机施工简便、与原有系统兼容性好,为建筑节能改造提供了新思路[13]。
"双碳"即"碳达峰、碳中和",是应对气候变化、推进生态文明建设的重大战略决策。在"双碳"目标下,降低建筑物能耗、提高空调系统能效已成为行业共识。据测算,多联机较常规空调系统可节能30%以上[14],在建筑节能领域大有可为。未来多联机的技术创新应紧扣节能、减排、环保三大主线,重点包括以下几个方面。 压缩机是多联机系统的核心,其能效水平直接决定系统性能。未来应进一步提高压缩机的变频调速范围,扩大压缩机运行频率上下限,增强部分负荷工况下的效率[15]。同时,积极采用串联压缩、喷气增焓等新技术,通过中间喷气、气体冷却等措施减小压比,从而降低功耗、提高效率[16]。 多联机内部包含众多可调部件,协调各部件参数设定可在保证舒适性的同时最大限度降低能耗。未来宜借助人工智能、大数据分析等手段,建立端到端的智能控制系统,通过机器学习不断优化室内外机匹配、冷媒流量分配等,因地制宜地制定控制策略[17]。同时,积极推动自适应控制、远程控制、语音控制等新型控制模式,提高系统的灵活性和便利性。 目前多联机使用的R410A、R134a等制冷剂均属于氢氟碳化物(HFCs),GWP值高,面临淘汰压力。为响应《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》,未来应加快开发GWP值更低的环保型冷媒,如HFOs类的R1234yf、R1234ze等[18],在确保安全性的前提下实现制冷剂的绿色替代。同时,优化冷媒管路设计,减少充注量,最大限度降低泄漏风险。 多联机在制热模式下室外机会释放大量冷凝热,若能加以回收利用,可显著提升系统能效。未来应大力推动余热回收技术,通过"冷热电"三联供等方式,将室外机冷凝热用于生活热水、供暖等,实现能源的梯级利用[19]。同时,积极发展水环热泵技术,利用地表水、污水源等作为冷热源,代替空气源,在夏季制冷、冬季制热模式下均可提高效率[20]。 [1]庞明.Variable Refrigerant Flow (VRF) 技术的发展现状[J].制冷与空调,2018,32(5):1-7. [2]张寅刚,冯刚,马最良,等.多联式空调(VRF)系统在工程中的应用研究[J].暖通空调,2007(11):81-85. [3]袁训科,董重成,陈渭泉.多联式空调机组的实验研究[J].华中建筑,1999(6):56-59. [4]陆亚俊,郎四维.多联式空调系统及其在文莱项目中的应用[J].暖通空调,2003(5):55-59. [5]李先庭,文传孝.制冷空调原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2011. [6]刘金兰,陈永涛.变频多联式空调机组在大型公共建筑中的应用[J].建筑节能,2005(6):48-50. [7]S.M.Zubair. Design and rating of an integrated mechanical-subcooling vapor-compression refrigeration system[J]. Energy Conversion and Management, 2000, 41(11):1201-1222. [8]任鹏,代彦军,刘晓梅.多联机系统设计中的节能措施研究[J].制冷与空调,2009,23(5):72-76. [9]金永生,李雪飞,李建华.地源热泵多联机系统的应用现状[J].制冷与空调,2012,26(4):366-369. [10]代彦军,任鹏,余燕妮.多联机在办公建筑的应用分析[J].建筑节能,2009,37(8):66-68. [11]潘云,赵新元.多联式空调在宾馆中的应用[J].制冷与空调,2001(2):22-24. [12]岳耀华,张冰,孙剑飞.浅析多联式空调系统在高校中的节能应用[J].山西建筑,2016 ,42(11):205-207. [13]张智,杨杰,李宏.多联式空调机组在建筑节能改造中的应用[J].制冷与空调,2007(4):88-92. [14]杨平,刘晋州,林波荣.多联式空调系统的节能优化控制策略研究[J].制冷学报,2012,33(6):68-75. [15]李霖,陈默,陈建明.喷气增焓压缩机在多联机中的应用研究[J].制冷与空调,2019,33(2):151-156. [16]唐晓明,周远.多级压缩多联式空调系统的节能新技术[J].制冷,2011,30(3):33-39. [17]杨洪强,王如竹,金永生,等.VRV空调系统的自适应控制研究[J].暖通空调,2007(10):38-42. [18]王如竹,陈钢,张华君.制冷空调替代工质的研究进展[J].制冷学报,2012,33(3):68-75. [19]刘金国,刘蕴诚,赫连宏图,等.空调冷凝热回收技术的研究进展[J].建筑科学与工程学报,2018,35(5):26-41. [20]张寅刚,张晓东,刘金国.水环热泵在建筑空调中的应用现状及发展趋势[J].暖通空调,2018,48(4):27-31.
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