多联式空调系统电子膨胀阀开度和制冷剂充灌量的试验研究

狄春红

摘 要：变频多联机系统，又称为变制冷剂流量的直接蒸发式空调系统，简称VRV空调系统[1]。该文以一拖四工质为R410A的多联机系统为例，通过试验的方法确定最佳电子膨胀阀开度和制冷剂充灌量，使得系统的EER为最大。

关键词：VRV空调系统 电子膨胀阀开度 制冷剂充灌量 EER

中图分类号：TK124 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（b）-0008-02

1 实验系统

对空调器性能测试采用空气焓差法[2]的原理，实验对象为一套28 kW的多联式R410A空调机组，其中机组的室外机是DLR-280W/BP，由一台定速压缩机和一台变频压缩机并联而成，该室外机组拖动三台额定制冷为9.0 kW的风管式室内机（型号DLR-90F/BP）和一台额定制冷为2.2kW的风管式室内机（型号DLR-22F/BP），室内外机之间通过R410A专用铜管连接，该铜管需要有充分的保温，并且机组与铜管所有连接部分需要进行气密性检测。室外机到分配器前部的铜管长度为5 m，分配器到4个室内机的铜管长度也均为5m，如图1所示。工质采用非共沸混合制冷剂R410 A，系统中制冷剂标准充灌量是12 kg，根据配管长度追加制冷剂，计算追加1.25 kg，合计需充注制冷剂量为13.25 kg。

实验样机的主要部件有：压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器（如图2所示）。系统中，除了制冷系统的四大部件之外，还设置了消音过滤器、集液管、分流器、电磁阀、气液分离器、高压传感器等辅助部件，使系统得以优化[3]。除利用空气焓差实验台测量空调器的制冷、制热能力等参数之外，还对系统中某些关键点进行温度、压力的测量，故在测试系统中布置了若干温度传感器、压力变送器等装置。

2 电子膨胀阀开度调节试验

对于该同一系统曾经调节测定额定制冷EER能力试验（试验工况：室外机，干球温度35 ℃，湿球温度24 ℃，室内机干球温度27 ℃，湿球温度19 ℃）。系统中室外机DLR-90F/BP的热交换器是由上、下两部分构成，每一部分各有一个电子膨胀阀，用来调节制冷剂的流量，以达到最佳制冷、制热效果，即最优EER值。

本研究以EER值作为评判标准，同时两个室外换热器的过冷度也起到辅助判断作用。本系统中室外机使用的电子膨胀阀开度范围为0-480步，20步以下为全关状态，480步（空气流量>35.5 NL·min-1）为全开状态[4]。由于下部分换热器的换热面积大，且分流管路多，制冷剂流量自然需求大，因此以下部分换热器的电子膨胀阀定在480步的条件下，调节上部分换热器的电子膨胀阀的开度进行对比。

从曲线图3中，可以看出随着对下部分换热器的电子膨胀阀开度的逐渐关小（从480步关小至215步），上、下换热器的过冷度逐渐接近，最后交汇于一点，EER值也有弧形的變化，在膨胀阀处于230步（空气流量为23.5 NL·min-1）时，达到最高点，因此确定了下换热器的膨胀阀开度为230步，上换热器为480步是室外机系统的制冷剂分流最理想状态。

3 制冷剂充灌量微调试验

通常安装的空调系统的制冷剂量是在机器出厂标准充灌量的基础上，按照配管的长度通过相应的公式进行计算追加量而得出的，但该合计充灌量是为了适用于广大用户而确定的，通常充灌量要比试验中的略高。在试验中为了能获得最佳效果，即更高的EER值，需要微调制冷剂量。

本系统初期的充灌量是13.25 kg，室外机上、下换热器的电子膨胀阀开度依据分流均衡调节试验确定的230和480步进行设定，在其他试验条件不变的情况下，以EER值最高作为评判标准。通过逐步释放制冷剂，测试出一组EER数据，同时通过计算得到相对应的EER模拟值，具体数据见表1。

表1数据中实验值与模拟值存在较大的误差，最大误差达到9.47%，平均误差8.64%。产生误差的原因主要是仿真系统存在的由于对各个部件的数学模型进行过于理想化的假设，且没有考虑配管、压降等因素，另中央空调实际运行中的回油控制导致系统冷量有较大的损失，因此导致较大的误差。但从图4对比曲线上来看，基本上可以看出仿真结果能够反映出系统的运行规律。

从图4中，可以看出随着制冷剂充灌量的减少，EER值出现了峰值曲线，在制冷剂量处于12.55 kg时，达到最高点，因此确定了充灌量为12.55 kg是室外机系统的最优制冷剂充灌量。

4 结论

对于现有冷凝器的构造，分为上下部两部分，下部分换热器的换热面积与上部分换热面积不同（面积比为2∶1），且分流管路数量不同，理想设置是下部分换热器膨胀阀开度为480步（空气流量>35.5 NL·min-1），上部分换热器膨胀阀开度为230步（空气流量=23.5 NL·min-1）。

通过试验得出本系统最佳制冷剂充灌量是12.55 kg，后期的改造产品的额定充填量应尽可能接近该值。

参考文献

[1] 马一太，王洪利.多联机空调系统及其能效标准进展[J].机械工业标准化与质量2008（2）：21-23.

[2] 石文星，成建红，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.

[3] 付小平.空调技术[M].机械工业出版社，2007.

[4] 郭筱莹.多联式空调机组的应用[J].暖通空调，2004，34（12）：74-75.