1數(shù)碼渦旋緊縮機作業(yè)原理

　　相對傳統(tǒng)的分散式家用空調(diào)型式而言，家用小型中央空調(diào)具有節(jié)能、舒適、容量調(diào)理便利、噪聲低、振蕩小等突出的長處，現(xiàn)在首要以變制冷劑流量（Varied Refrigerant Volume，簡稱VRV）空調(diào)體系為主。九十年代我國開發(fā)的VRV空調(diào)體系大多參照日本的變頻操控辦法，但九十年代后期美國谷輪公司開發(fā)了數(shù)碼渦旋緊縮機，并首要被大金用于VRV空調(diào)體系后，我國美的、海爾、新科等空調(diào)廠家這兩年也紛紛研制開發(fā)了數(shù)碼渦旋VRV空調(diào)體系。

　　數(shù)碼渦旋緊縮機是運用軸向“柔性”技能，它的操控循環(huán)周期包括一段“負載期”和一段“卸載期”。負載期間，渦旋盤如圖1（a）運轉(zhuǎn)，緊縮機像慣例渦旋緊縮機一樣作業(yè)，傳遞全部容量，緊縮機輸出100%。卸載期間，因為緊縮機的柔性規(guī)劃，使兩個渦旋盤在軸向有一個微量別離（如圖1（b）所示），因此不再有制冷劑經(jīng)過緊縮機，緊縮機輸出為0。這樣，由負載期和卸載期的時刻均勻便確認了緊縮機的總輸出均勻容量。

　　緊縮機這兩種狀況的轉(zhuǎn)化是經(jīng)過安裝在緊縮機上的電磁閥來操控。如圖1：一活塞安裝于頂部固定渦旋盤處，活塞的頂部有一調(diào)理室，經(jīng)過0.6mm直徑的排氣孔和排氣壓力相連通，而外接PWM電磁閥銜接調(diào)理室和吸氣壓力。電磁閥處于常閉方位時，活塞上下側(cè)的壓力為排氣壓力，一繃簧力確保兩個渦旋盤一起加載。電磁閥通電時，調(diào)理室內(nèi)的排氣被釋放至低壓吸氣管，導致活塞上移，帶動了頂部的渦旋盤上移，該動作使兩渦旋盤分隔，導致無制冷劑經(jīng)過渦旋盤。當外接電磁閥斷電時，緊縮機再次滿載，康復緊縮操作。

　　數(shù)碼渦旋緊縮機一個作業(yè)“周期時刻”包括“負載狀況”時刻和“卸載狀況”時刻，這兩個時刻的不同組合決議緊縮機的容量調(diào)理。經(jīng)過改動這兩個時刻，就可調(diào)理緊縮機的輸出容量（10%～100%）。

　　2數(shù)碼渦旋緊縮機與變頻緊縮機比較的特點

　　2.1容量調(diào)理廣，溫度調(diào)理敏捷

　　（1）變頻緊縮機的調(diào)理規(guī)模只能在50%-130%，數(shù)碼渦旋緊縮機是在10%-100%。

　�。�2）變頻緊縮機的容量輸出是經(jīng)過變頻器分級到達，而數(shù)碼渦旋經(jīng)過負載和卸載時刻的改動獲得，容量能敏捷從100%轉(zhuǎn)化至10%（反之亦然），不需分步實現(xiàn)，是屬于連續(xù)和無級的調(diào)理。

　　（3）變頻緊縮機必須經(jīng)過中心頻率，從低頻到高頻或反之的轉(zhuǎn)化過程中存在時刻的滯后量，當體系內(nèi)的負荷突然發(fā)生改變時，變頻體系無法立即呼應負荷的改變，使得室溫的動搖較大。而數(shù)碼渦旋技能的無級調(diào)理和寬廣的調(diào)理規(guī)模確保了室內(nèi)空氣溫度的精確操控。

　　2.2電控體系簡略，體系的可靠性大

　　變頻操控體系容量調(diào)理規(guī)模較窄，所以在變頻調(diào)理的一起一般選用熱氣旁通和液體旁通的辦法來一起呼應負荷的改變。數(shù)碼渦旋緊縮機調(diào)理規(guī)模廣，不需任何一種能量旁通手法，因此削減了該部分的操控體系，一起其容量調(diào)理辦法是經(jīng)過機械活動到達，亦少了變頻器及變頻操控中雜亂的電控部分，所以其電控體系簡易。雜亂的電子設(shè)備既嬌也貴，削減了變頻器、變頻操控體系他旁通的操控體系等，無疑添加了體系的可靠性，節(jié)省了成本。

　　2.3具有杰出的回油特性，安裝靈活性更大

　　變頻VRV體系在低頻時，制冷劑流速較低，回油困難，體系一般規(guī)劃有油別離器和回油循環(huán)。數(shù)碼渦旋緊縮機因為在卸載期間沒有排出制冷劑，也就不存在回油的問題，而在負載時緊縮機是滿負荷運轉(zhuǎn)，這時氣流的速度足以令潤滑油較充分地流回緊縮機，所以數(shù)碼渦旋體系在任一容量輸出時回油均杰出，是現(xiàn)在唯一不需油別離器或/和回油循環(huán)的體系，相應的操控體系也簡練�，F(xiàn)在有的廠家為確保體系更安全可靠，規(guī)劃了一種集電子、機械操控為一體的油位操控器，用于監(jiān)控和確保緊縮機曲軸箱內(nèi)的正確油位，這使體系配管更自由，不因配管過長形成緊縮機回油不良而被焚毀，延長了體系的運用壽命�，F(xiàn)在數(shù)碼渦旋VRV體系的單一體系配管zui長可達125米，室內(nèi)、外機之間可答應落差50米，上下層室內(nèi)機之間高度可達15米。

　　2.4制冷體系簡略，保護便利

　　定速空調(diào)體系和變頻空調(diào)體系大多規(guī)劃有熱氣旁通和液體旁通設(shè)備，而數(shù)碼渦旋體系因能使容量zui低調(diào)至10%，無需這些旁通體系，一起因為杰出的回油特性，不需油別離器或/和回油體系。這樣，制冷體系、回油體系及電氣操控體系的簡略化，使體系部件較變頻體系削減，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡略，進步了運轉(zhuǎn)的安全性和可靠性，并為安裝和保護供給了便利。

　　2.5無電磁干與問題，運用場所更廣泛

　　變頻器作業(yè)時會產(chǎn)生高頻諧波，會使供電體系的正弦電壓波形發(fā)生歪變，導致比如：下降電網(wǎng)的功率要素、使電容器和變壓器過熱、在熒光屏和示波器等上產(chǎn)生閃點、影響精密儀器的精度等不良后果，并會引起高電設(shè)備電容量等發(fā)熱焚毀等到風險。以歐洲為中心的許多區(qū)域都有嚴厲限制高頻波的EMC規(guī)則，有些區(qū)域還因上述理由制止出售和安裝變頻空調(diào)。我國雖沒出臺有關(guān)的規(guī)則，但對電源攪擾要求很高的精密實驗室、通訊機房、電站、電視臺等場合，變頻體系受限用。而數(shù)碼渦旋的負載和卸載僅僅一個簡略的機械運動，不會產(chǎn)生高次諧波，克服了對電網(wǎng)的攪擾，擴展了適用規(guī)模。

　　2.6確保杰出的除濕才能，進步了舒適性

　　圖2所示是五匹變頻空調(diào)和五匹數(shù)碼渦旋空調(diào)在不同容量時的蒸騰溫度比較。變頻體系在低容量（低頻）運轉(zhuǎn)時，蒸騰溫度較低，跟著運轉(zhuǎn)頻率的下降，蒸騰溫度逐漸升高，整個運轉(zhuǎn)階段均勻蒸騰溫度較高，而一般的空調(diào)體系多在部分負荷下運轉(zhuǎn)，這就導致了除濕才能下降。而數(shù)碼體系不管在何種運轉(zhuǎn)份額時，其負載運轉(zhuǎn)時均是全負荷，所以如圖所示能在整個運轉(zhuǎn)階段堅持較低的蒸騰溫度，特別容量在40%至80%規(guī)模內(nèi)（較常運用的容量區(qū)間），數(shù)碼渦旋表現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢，所以其顯熱比較少，除濕才能較強，確保了高精度的濕度要求。數(shù)碼渦旋空調(diào)這種在低容量情況下能有效供給較好的濕度操控功能，關(guān)于相對濕度較高的區(qū)域及一些特別場合尤為適用。

　　3問題的討論

　　因為數(shù)碼渦旋體系在VRV空調(diào)體系上述這些共同的長處，現(xiàn)在我國的多個空調(diào)廠家紛紛把數(shù)碼渦旋體系使用于VRV空調(diào)體系中。但在開發(fā)數(shù)碼渦旋VRV空調(diào)體系時，因為每個廠家的電氣操控、制冷體系、油體系等有所區(qū)別，產(chǎn)品的節(jié)能性、設(shè)備的簡易性及安全性，亦有所不同。在分析研討數(shù)碼渦旋技能在VRV空調(diào)體系中的使用時，有以下幾個方面值得沉思和討論。

　　3.1 中心技能問題

　　在VRV空調(diào)技能方面，日、美公司再度充當了中心技能的操控者，在進入商用空調(diào)初期，國內(nèi)家用空調(diào)企業(yè)分別挑選大金、東芝等日本企業(yè)的變頻空調(diào)技能，2000年美國艾默生旗下的谷輪公司開發(fā)了數(shù)碼渦旋緊縮機，并供給亞洲市場，因為數(shù)碼技能具有的優(yōu)勢，咱們幾大空調(diào)廠家在2002年前后開始與谷輪公司合作，很多購買谷輪公司的數(shù)碼渦旋緊縮機及選用谷輪公司供給的技能。因為技能的保密性，國內(nèi)廠家難以理解一些技能規(guī)劃的真實用意，更難以進行深入的開發(fā)研制。如數(shù)碼渦旋緊縮機的周期時刻，是數(shù)碼渦旋運轉(zhuǎn)中的一個重要參數(shù)，其相同的容量可用不同的周期時刻而獲得，即同一容量份額，周期時刻能夠是多樣的，谷輪公司在10%至90%的容量份額，規(guī)劃的周期時刻是10秒至25秒，如表2所示，其間周期時刻是呈曲線改變。咱們只知周期時刻過長（超越60秒）會影響潤滑油回來緊縮機的效果，但為何選用這樣的時刻改變卻有待作更進一步的研討。相似要素，一方面使國內(nèi)數(shù)碼空調(diào)價格難以下降，另一方面也制約了咱們數(shù)碼渦旋技能的發(fā)展。

　　容量百分比 周期地間（秒） 容量百分比 周期地間（秒）

　　10% 　　　　　20 　　　　　　60% 　　　12

　　20% 　　　　　20 　　　　　　70% 　　　10

　　30% 　　　　　18 　　　　　　80% 　　　15

　　40% 　　　　　16　　　　　　 90%　　　 25

　　50% 　　　　　14

　　3.2容量調(diào)理問題

　　現(xiàn)在我國的數(shù)碼渦旋VRV空調(diào)體系，一般是選用一臺數(shù)碼緊縮機并聯(lián)合一臺或多臺定速渦旋緊縮機的啟停，在一個制冷體系內(nèi)進行容量操控，以到達對室內(nèi)機的單獨和線性操控。如果是一個10匹數(shù)碼VRV空調(diào)，是由一個五匹數(shù)碼渦旋緊縮機和一個同功率的定速渦旋緊縮機并聯(lián)成一個室外機組合亦即一個模塊，這個10匹的數(shù)碼模塊與2至3個十匹的定速機模塊（每個定速機模塊是由兩臺五匹定速機組成）并聯(lián)，便形成20匹或30匹機。因為數(shù)碼渦旋緊縮機的zui小容量是10%，那么10匹機的zui少容量就是5%，20匹是2.5%，30匹是1.7%，所以便具有模塊越多zui小容量越小的杰出特點。

　　數(shù)碼渦旋緊縮機是屬于無級調(diào)理，具有調(diào)溫敏捷溫度動搖小的長處，但如果國內(nèi)廠家在開發(fā)VRV空調(diào)時，根據(jù)室內(nèi)的總負荷而確認對應的數(shù)碼渦旋緊縮機的運轉(zhuǎn)容量時，操控體系規(guī)劃為有級的容量調(diào)理辦法，那么在容量的調(diào)理精度上便與變頻空調(diào)器的相仿。假設(shè)還是上述的組合形式，但五匹數(shù)碼渦旋緊縮機的容量調(diào)理劃分為10%、20%、30%等至100%十級，那么在十匹機時就可分為20級，在20匹不時分為40級，30匹將是60級，這樣盡管zui小容量如上述不變，但能量的調(diào)理出現(xiàn)了有級，并且跟著并聯(lián)臺數(shù)的削減而容量級數(shù)削減，操控精度削弱，這時便與變頻VRV非常相似，表現(xiàn)不出數(shù)碼渦旋技能在容量調(diào)理中操控精度乃至溫度精度的優(yōu)勢,所以咱們廠家如果是在出產(chǎn)變頻VRV的根底上開發(fā)數(shù)碼渦旋產(chǎn)品的，需注意有關(guān)問題。

　　3.3能效比的評價

　　變頻體系中，因為變頻緊縮機在溝通直流變換器中將會有10%的損耗，加上馬達損耗約5%-10%，總變換損耗將到達15%-20%，一起，在變頻體系中因為需要注入很多的潤滑油，這些都使得變頻體系的能效比變得較低。數(shù)碼渦旋緊縮機不管是負載或卸載，電機始終運轉(zhuǎn)，卸載時所耗功率約是負載的10%，此外，因為數(shù)碼渦旋緊縮機的操作容量規(guī)模很寬，它的啟停次數(shù)很少，這些使得數(shù)碼渦旋緊縮機具有優(yōu)秀的能效比（EER），一起它在部分負荷運轉(zhuǎn)時也具有杰出的能效比。經(jīng)過比較谷輪公司的各種類型數(shù)碼渦旋緊縮機的EER值發(fā)現(xiàn)，不管是采有R22冷劑或R407C冷劑，所有類型的EER值都在3.0 W/W以上，zui高到達3.3W/W。

　　韓國三星一個五匹數(shù)碼渦旋緊縮機和一個五匹定速渦旋緊縮機組成的十匹VRV空調(diào)體系與兩家公司出產(chǎn)的變頻VRV在制冷和制熱情況下的能效比的比較。從圖中能夠看到在整個調(diào)理規(guī)模內(nèi)，數(shù)碼渦旋都具有較好的能效比，在制冷狀況，負荷在35%以上時，能效比大于變頻空調(diào)，在制熱狀況，負荷在30%至80%時能效比較佳，而這些區(qū)間正是空調(diào)運用較多的區(qū)域。從兩圖能夠明顯知道，數(shù)碼渦旋在制冷情況時EER值更具優(yōu)勢。所以數(shù)碼渦旋的季節(jié)能耗比（SEER）值亦是較大,谷輪數(shù)碼渦旋技能按 JIS & ARI 規(guī)范進行了評價，下降年能量消耗 40%。

　　但一個空調(diào)體系的能效比大小，不只由緊縮機決議，而是由制冷體系、電子操控體系等歸納要素決議，所以數(shù)碼渦旋緊縮機的出現(xiàn)僅僅供給了一個節(jié)能的渠道。如同數(shù)碼渦旋技能的無級調(diào)理才能一樣，若空調(diào)體系規(guī)劃為多級調(diào)理，亦難表現(xiàn)這一技能的優(yōu)越性。

　　3.4為新的操控原理和技能供給了硬件

　　現(xiàn)在空調(diào)體系的首要研討是節(jié)能性和舒適性，在評價熱舒適性方面曩昔是選用操控室內(nèi)溫度的單一的操控辦法，現(xiàn)在評價空調(diào)環(huán)境的熱舒適辦法有很多，其中有國際規(guī)范PMV指標和SET*指標。在一些國家和區(qū)域已研討以PMV或SET*值作為空調(diào)體系的操控目標；另一方面，現(xiàn)在操控理論的含糊操控理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控已很多被引入空調(diào)操控范疇，這些操控理論和技能在空調(diào)體系的運用，無疑使空調(diào)體系更節(jié)能、更舒適，但現(xiàn)時的變頻緊縮機，在負荷適時調(diào)理方面，因為是有級調(diào)理，并且從低級至更高檔要經(jīng)過中心頻率，相郊頻率的改變，亦有一個安全時刻，這使得（1）運轉(zhuǎn)容量的改變與負荷的改變間存在時刻的滯后；（2）運轉(zhuǎn)容量的調(diào)理精度��；一起低頻時除濕才能差等問題，這些令先進的操控技能難以更好地表現(xiàn)。而現(xiàn)在數(shù)碼渦旋技能的有關(guān)優(yōu)勢在空調(diào)體系的使用上為含糊操控理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控及熱舒適指標等技能在空調(diào)范疇的使用供給了杰出的根底，所以空調(diào)體系的節(jié)能和舒適性的進步是一個歸納問題。

　　3.5數(shù)碼渦旋技能的未來發(fā)展方向

　　現(xiàn)在谷輪公司數(shù)碼渦旋體系使用的是R22和R407C制冷劑，因為R410A具有體系能量效率好，TEWI指數(shù)高，熱轉(zhuǎn)化系數(shù)大，除濕效果好，熱泵功能好，傳熱功能佳，無溫度滑移現(xiàn)象，制冷劑充灌量小等長處，所以該公司正把R410A開發(fā)使用此項技能上。

　　另外，數(shù)碼渦旋技能可擴展至數(shù)碼渦旋EVI（增強噴汽增焓）技能的使用，噴汽增焓是經(jīng)過增強過冷而進步蒸騰器容量，相似過冷器的一個雙級周期，但級間蒸汽被注入同一個緊縮機。因此能夠看到傳統(tǒng)的添加排汽量是經(jīng)過添加吸氣壓力，而噴汽增焓是經(jīng)過中心壓力的添加而加大排氣量的，因此噴汽增焓的效率高，因為關(guān)于渦旋盤來說，這很容易在“分級”緊縮過程中注入蒸汽，所以較易在數(shù)碼渦旋技能中使用。