热回收型变频多联空调系统冬季运行的分析.docx

热回收型变频多联空调系统冬季运行的分析 热回收型变频多联空调系统冬季运行的分析 来源：中国空调制冷网 吴静怡 引言 商业建筑随着功能与形式的多样化，其建筑体积与使用面积也在不断增大。由于人员及各种设备负荷，相对不易散热的建筑内区往往形成温度较高的热区，即使在冬季，位于该区的人员均明显感到温暖过热，从而该区需要制冷，而同时其周边外区的房间需要供热。然而传统的中央空调形式一般不能在一个系统内同时供热和制冷，因此不能满足冬季建筑同时制冷供热的需求。针对该问题，20 世纪 90 年代初研制出的高效热回收型变频多联空调系统（HR-VRF），可以在一个系统内同时供热和制冷，且可以回收各室内机的热量和冷量，从而同时达到热舒适性和节能的目的 [1-3] 。 近几年，国内学者[4-9]先后从实验分析和软件模拟方面开始着手研究 VRF 系统的能耗仿真与分析。在文献[4-7]中，建立了结合建筑能耗的变频多联空调 VRF 的仿真模型，实现了 VRF 系统与建筑一体化的全年动态模拟。然而这些仿真模型均是以热泵型 VRF（HP-VRF）系统为基础，并未考虑可以同时制冷供热的热回收型 VRF 系统的能耗特性。文献[1-3]对于热回收型的 VRF 系统进行了定性的能耗特性分析或者进行了部分测试分析，但是对于其结合建筑能耗的全年动态模拟的研究相对较少。 本文在之前开发的热泵型水冷（热）VRF 变频多联空调的能耗计算模块的基础上[4-7]，添加了新的计算逻辑，开发了热回收型 VRF 计算模型，并以一商业建筑为例，对该模型的计算结果进行了分析。以此为基础，分析了该类空调系统的节能性。 热回收型 VRF 系统 多元变频多联空调俗称一拖多，即由一个室外机和多个室内机组成。室外机主要包括压缩机，换热器，风扇等部件，室内机则由换热器及风扇等主要设备组成。该系统主要包括单冷型、热泵型和热回收型等三种型式。单冷型以制冷为主，热泵型则可以单独制冷或者单独供热，热回收型则可以同时制冷和供热，并且具备热回收的功能。 文献[1-3]均给出了热回收 VRF 空调系统的基本工作原理。热回收系统各室内机可以处于不同的工作工况，其具体工况取决于各房间的实际负荷需求。假定各室内机对应不同的房间，房间温度较低需要制热，则室内机 处于制热工况，同时房间温度较高需要制冷，则室内机处于制冷工况。热回收功能则体现于各室内机的冷凝热或者蒸发热可以回收再利用，即室内机的换热器成为整个系统的冷凝器，而室内机的换热器则为蒸发器。如果室内机冷凝热恰好与室内机的蒸发热相平衡，则室外换热器停止工作，即此时整个系统无需向室外环境排出冷凝热或者蒸发热；而如果二者不能达到平衡的时候，室外换热器与室外换热从而补充冷凝热或者蒸发热，其具体工作模式由各室内机的制冷制热负荷的大小决定[3]。 2 热回收型 VRF 系统的能耗模拟模型 第 1 页第 1 页 热回收型变频多联空调系统冬季运行的分析 热回收型 VRF 计算模型是以热泵型 VRF 变频多联空调的能耗计算模块为基础[4-7]进行开发的，主要的计算公式和数学模型参见参考文献[4-7]。制冷工况下，一个室外机对应的所有室内机的制冷负荷是相应的所有 DX（直接膨胀式）盘管的制冷负荷之和。基于这一负荷，压缩机电耗可以用数学模型计算得到[4-7]。制热工况的计算理论基本与制冷工况相同[7]。 根据系统实际工作原理，我们制定仿真逻辑如下：该模型首先比较所有制冷模式室内机负荷和所需电耗之和与所有制热模式下的室内机热负荷之和的大小，从而决定该时刻室外机的工作模式。如果前者大于或者等于后者，则室外机为制冷模式，反之，则室外机为制热模式。通过判断室外机的负荷模式之后，再输出相应的制冷或者制热负荷所需的压缩机电耗。 建筑模型和空调系统参数设置 本文采取一个简化的标准单层办公建筑进行冬季热回收 VRF 系统同时制冷制热的能耗仿真分析计算。建筑物呈轴对称，其平面示意图见图 3。建筑物墙体材料参数见参考文献[6]，建筑物内部人员及设备负荷参考国标(GB50189-2005)设定。其中空调机组的气象参数为上海标准年气象数据（Shanghai.CTYW）。 冬季工况下基于热舒适性的各区温度确定 4.1 典型冬季日无空调处理下建筑各区温度 为了说明热回收系统的必要性，首先对冬季建筑各区的温度及热舒适性进行比较分析。 热舒适性指标 PMV 的计算公式如下： PMV = (0.303e?0.036M + 0.028)(H ? L) 式中，M——每平方米的代谢率（W/m2）；H——每平方米每人内部产热量（W/m2）；L——人体的各种能量损失（W/m2）。 PMV 的值与人体活动情况，人体周围空气的水蒸气分压力，人体周围空气温度，人体着装情况等参数有关。随着气象条件的变化，各参数值会有所变化，比如冬季服装热阻一般要