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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果浅谈数码涡旋技术在空调系统节能中的应用永洪郑学林卢士勋 摘要： 本文介绍了一种新的变容量技术数码涡旋技术的工作原理，并阐述了其特点及节能机理，详细说明了数码涡旋技术在实际空调系统中的 应用 及节能措施。 关键词： 变容量技术 数码涡旋 多联机 节能 0 前言 004年9月16日，期待已久的空调能耗新标准终于公布，并于XX年3月1日实施。未来的空调产品能否达标，新标准为其划出一条底线最佳能耗比，即能耗比低于的空调产品将不再允许在市面销售。空调系统的节能已经刻不容缓
2、，而变容量技术一直以来都是空调节能的热点。本文将介绍一种新的变容量技术数码涡旋技术及其应用。 自XX年数码涡旋压缩机开始供应 中国 市场以来，数码涡旋技术 目前 已经在家用中央空调系统、商用多联机系统、风管机系统、冷水机组、机房空调系统及北方地区热泵系统中得到广泛应用，其技术优点相当明显。 1 数码涡旋压缩机变容量控制原理 艾默生环境优化技术事业部研发生产的数码涡旋压缩机利用“轴向柔性”技术，“轴向柔性”允许涡旋盘在轴向可以移动非常小的距离，确保涡旋盘始终以最佳的力进行工作。使得两个涡旋盘在任何运行环境下紧密结合在一起，保证涡旋压缩机有很高的能效比。数码涡旋的控制循环周期包括一段“负载期”和一
3、段“卸载期”。负载期间，涡旋盘如图1所示，压缩机像常规涡旋压缩机一样工作，传递全部容量，压缩机输出为100%。卸载期间，由于压缩机的柔性设计，使两个涡旋盘在轴向有一个微量分离所示），因此不再有制冷剂通过压缩机，压缩机输出为0。这样，由负载期和卸载期的时间平均便确定了压缩机的总输出平均容量。 数码涡旋压缩机一个工作“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间，这两个时间的不同组合决定压缩机的容量调节。通过改变这两个时间，就可调节压缩机的输出容量。 所谓“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如：在20s周期时间内，若负载状态时间为10
4、s，卸载状态时间为10s，压缩机调节量为(10s100+10s0)20=50 。若在相同的周期时间内负载状态时间为15s而卸载状态时间为5s，则压缩机调实量为75，容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载状态时间和卸载状态时间，压缩机就可以实现任意大小的容量。周期时间的概念如图2所示。 图周期时间的概念 数码涡旋技术的优点 1 容量范围广、温控精确、调温快 数码涡旋压缩机的运行范围可以从10 到100，并且在这一范围内的输出是连续的和无级的，与变频技术的分级输出容量相比是一大改进。提供无级的容量输出的同时保证了房问温度的控制精度可以大大提高。由于数码涡旋系统可通过改变负载和卸载周期
5、时间迅速将容量从100降到10有效的容量控制，小于数码涡旋压缩机的容量时，只需启动数码涡旋压缩机，大于数码涡旋压缩机的容量时，启动定容涡旋压缩机和数码涡旋压缩机；提高可靠性，较单台大压缩机停开次数减少；启动负荷降低，单台压缩机的启动时间可以分别用时间延迟 方法 分开；备用性，如果一台压缩机损坏，还有部分容量；置换费用减少，如果一台压缩机损坏，可花较少的费用去更换压缩机。 直接输送制冷剂技术 系统直接以制冷剂作为传热介质。传送的热量几乎是水的10倍、空气的20倍，而且不需庞大的风管和水管系统，减少了输送耗能及冷媒输送中能量损失。表1是几种传热介质性能比较表。 种类 利用热 输送冷量kJ/kg 输
6、送100kW冷量时耗能 水 显热 (t=5) .0 空气 显热 (t=10) .3 制冷剂 潜热 0 .1 表1是几种传热介质性能比较表 由表1可知，同样输送100kW的冷量。以制冷剂作为输送介质，所需的输送系统耗能仅为室内风机所耗的分别是以水和空气作为传热介质所需能耗的%和33%由于采用制冷剂直接蒸发制冷，没有传统中央空调系统先把冷量传递结水， 再由冷水传给室内空气这一中间过程，减少了一个能量传递环节，从热量传递的 网络 图上看就是减少了一项传热热阻，当然也就减少了能量的损耗。 制冷剂的智能分配技术 数码变容量压缩机加 电子 膨胀阀组成的制冷系统，可实现大范围内流量的调节，以适应整体负荷的变
7、化。通过电子膨胀阀的制冷剂流量由以下两个因素决定：蒸发器进口和出口的温差；室内温度和空调设定温度的温差。室内电子膨胀阀是一个反馈元件。在使用电子膨胀阀进行流量调节时，一般有以下两种 方法 ：一是控制蒸发器出口的真实过热度，用一只压力传感器和一只温度传感器置于出口处，分别检测蒸发器出口处的压力p 和温度t ，p 为蒸发压力p e ，换算p e 对应的制冷剂饱和温度即蒸发温度t e ，再 计算 温差t=t -t e ，将其作为控制参数，见图4(a)；另一种情况是用两只温度传感器分别检测制冷剂在蒸发器进口和出口的温度t 1 和t ，计算温差t=t 1 -t ，并以其为控制参数，见图4(b)。t的数值
8、决定了电子膨胀阀的开度，即控制过热度，通过电子膨胀阀的调节使蒸发器始终保持最佳状态。 图电子膨胀阀控制过热 电子膨胀阀按理想方式分配各个房间的制冷剂流速，由模糊控制将舒适度调整至最佳，通过图5空调系统得到蒸发器进口和出口温差，再加上室温和设定温度的温差，计算出过热量和室温状态，然后启动阀门来控制制冷剂流量。通过对电子膨胀阀开度的控制可以实现制冷剂在各室内机蒸发器的智能分配。 图电子膨胀阀对制冷剂流量的控制 风机调速技术 数码多联机组可以实现能量10%100%范围内的无级变换，随着室内负荷的降低，室外冷凝器的能力变得很大，为实现节能和系统的合理匹配，室外换热器的风机采用调速技术。 节能效果 分析
9、 41 能效比 数码多联机组由于采用了数码涡旋压缩机等新技术措施，系统具有很高的部分负荷能效比.三星某数码多联机组能效比的测试结果见图6，从图不同机组的能效比比较可以看出，在整个运行过程中三星DVM空调系统的能效比都要高于传统的整体空调系统。 4运行费用 数码多联机组具有高能效比和高季节能效比，系统运行时可以大幅度节约能源和运行能源费用。从表2可以看出，与冷水机组相比，数码多联机组可以节约费用21%，与整体系统相比，数码多联机组可以节约费用48%。表2的比较进一步说明了数码多联机组具有优良的节能潜力。 项目 三星DVM系统 冷水机组 整体系统 能耗，kW 数码涡旋压缩机 3 .5 月能耗，kW
10、h 1290 15 191 年能耗， kWh 743 4170 11497 一年费用，US￥ 57 780 7 三年费用，US￥ 1072 0340 483 五年费用，US￥ 787 3900 138 费用比较 100 121 148 表2运行费用比较 *热负荷： *总面积：750 *运行时间：夏季和冬季各运行三个月 结论 数码多联机具有节能、舒适等一系列优点，是中央空调的一个很有潜力的 发展 方向。 容量调节系统在市场上的需求正呈现出快速增长的势头，数码涡旋是这一领域内一个很好的选择。数码涡旋系统提供了独特的优点，低负荷时更好的除湿性能，宽容量调节范围，长连管也能保证正常回油，使用简单，系统
11、元件少，没有电磁干扰 问题 ，因此，谷轮数码涡旋技术能设计出可靠、节能、简单的空调系统。 数码多联机采用了数码变容涡旋压缩机技术、双压缩机技术、制冷剂直接输送技术、制冷剂的智能分配技术、风机调速技术等多项节能技术，具有高能效比、节能的特点。与水系统比较，可节约运行费用20%与传统整体系统比较，可节约运行费用48% 。 参考 文献 ： 【1】吴业正,韩宝琦. 制冷原理与设备M.西安:西安 交通 大学出版社,1997. 【2】廖全平,李红旗. 涡旋变频压缩机. 流体机械,002,30(2):5一37. 【3】张智力,吴喜平. VRV空调系统节能因素分析. 能源技术,002年23(2):9一61. 【4】金培耕,伍光辉. MDV系统在建筑物节能中的 应用 . 制冷与空调,002,(l):1一44. 【5】薛勃,顾中平,黄国强等. 电子膨胀阀在小型中央空调系统中的应用 研究 .制冷与空调XX,2. 课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
