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1、VRV 空调系统1、 VRV 空调系统简介VRV 空调系统全称为 VariableRefrigerantVolume 系统，即变制冷剂流量系统。系统结构上类似于分体式空调机组，采用一台室外机对应一组室内机（一般可达16 台）。控制技术上采用变频控制方式，按室内机开启的数量控制室外机内的涡旋式压缩机转速，进行制冷剂流量的控制。VRV 空调系统与全空气系统，全水系统、空气水系统相比，更能满足用户个性化的使用要求，设备占用的建筑空间比较小，而且更节能。正是由于这些特点，其更适合那些需经常独立加班使用的办公楼建筑工程项目。VRV 空调系统的设计包含两个部分：空调设备选型及空调管路设计；空调系统控制设计
2、，前一部分内容由设计院的暖通工程师设计，后一部分内容通常由提供全套产品的系统工程承包商配套设计。2、 VRV 空调系统的控制方式1 VRV 空调系统的常规控制此控制方式相对简单，每一台室外机对应若干台（通常最大约为 16 台）室内机，各组VRV 空调系统均独立运行控制，就地遥控器设置可按工程实现情况采用一个遥控器对应一台室内机，或一个遥控器对应若干台室内机，是一种比较经济实用的控制方式。该控制方式均为末端就地控制，无集中监控管理环节，在实际使用过程中，室内机的温度值设定，开机时间，开机数量随意性比较大，其使用上的灵活性、方便性常常是以牺牲能耗为代价，从纯节能角度讲效果并不明显。2 VRV 空调
3、系统的集中控制配置了独立控制管理系统的控制方式，与目前VRV 空调系统采用的控制方式相比较，增加了集中控制管理环节，可以在控制室内对远端各组VRV 空调系统进行监控管理，是一种比较完善的控制方式，但投资明显增加。对控制方案，可以根据用户的使用规模、投资能力、管理要求进行组合配置。此方案的不足之处是与建筑物内的其它弱电系统无功能关联，尤其在智能化建筑设计中，不利于弱电系统功能的综合 集成。经过对 VRV 空调系统控制产品的深入了解，发现相当多的对于一个已设计了楼宇自控系统（ BAS ）的智能大楼，如何合理的、最大限度的发挥其系统功能，减少系统设备的重复投资，提高系统集成技术能力，是这里重点要探讨
4、的问题。楼宇自控系统是智能建筑内的重要设备，从通常的监控对象讲，对空调系统的监控无论从监控点占全系统的数量还是从投入产出的节能效果比较，在整个系统中都占有重要的份量，楼宇自控系统中的其它部分主要为开关量的时间、事件监控信号。在采用 VRV空调系统的智能建筑中，若不将其纳入建筑物的楼宇自控管理系统中，整个系统的节能效率将降低，设备投资回收期增长，经济效益也会降低。为了实现上述设计思想，曾在一个工程项目的楼宇自控系统设计中预留若干输入、输出监控点，以期对VRV 空调系统的运行状况进行监控。后来发现由于 VRV 空调系统的室内机与室外机是一个闭环控制运行系统，且室外机始终处于侍服或运行状态，以至于按
5、照传统方式设置的楼宇自控监控点显得缺少实际意义，唯一能考虑的只是在其配电回路中设置监控节点，起到按时间程序设定开启系统 的功能，控制不必要的能源浪费VRV 产品制造商都已相继开发出了基于 BACnet 协议专用网关的接口设备，可以满足将VRV 空调系统纳入建筑物楼宇自控系统中的设想。VRV 末端设备的运行状态是通过BACnet 网关接口上传信号至建筑物自控中心的 BAS 或 BMS 系统，自控中心经该网关接口下传信号（如初始值设定、控制参数设定等）至末端设备，并对整个VRV 空调系统实行系统管理。经对这二个系统的集成，在中央控制中心可以对VRV 空调系统实现以下功能：室温监视温控器状态监视压缩
6、机运转状态监视室内风扇运转状态空调机异常信息ON/OFF 控制和监视温度设定和监视空调机模式设定和监视（制冷/制热 /风扇 / 自动）遥控器模式设定和监视滤网信号监视和复位风向设定和监视额定风量设定和监视强迫温控器关机设定和监视能效设定和设定状态监视集中 / 机上控制器操作拒绝和监视系统强迫关闭设定和监视配置了独立控制管理系统的控制方式、基于 BACnet 协议网关的 VRV 空调系统控制线路从控制形式上均属于集中控制管理方式，由于图 3 的控制方式是建立在建筑物一体化智能控制管理平台上，可以与其它弱电系统实现联动控制功能，其优越性就更明显。如利用电子考勤及电子门锁系统实施VRV 空调系统的启
7、、停联动，达到有效节能的目的，利用火灾报警信号，实施VRV 空调系统的相应联动功能，满足消防要求。三、 VRV 空调系统的 BACnet 网关接口在强调产品及系统开放互操作的今天。 BACnet 作为楼宇自控系统的一个重要标准，近年来已为人们普遍关注。其所开发的一些设备已可以与大量“第三方”设备兼容通讯，但仍有不少设备采用自定义的通讯协议，只能采用网关的形式与“第三方”互联。 VRV空调系统的 BACnet 网关是制造厂商为实现其空调系统与楼宇自控系统的互联而设计的专用网络接口，它可通过BACnet 以太局域网和 BACnet 客户端通信。支持BACnet 一致性类别 3 。支持部分BACne
8、t 标准的应用服务。支持部分标准对象类别，由此能提供VRV 空调系统的信息。目前，这类设备基本都可以与市场上主流楼宇自控系统设备实现连接，如 HONEYWELL 、YONNSONCONTROLS 及 SIEMENS 等品牌。四、采用 BACnet 网关的经济性比较采用 BACnet 网关接口方式与独立设置智能管理设备方式相比在满足相类似的功能条件下，硬件设备投资少、软件功能相似。因此，总投资费用来得低，而且实施的功能齐全。但较最简单的遥控器控制方式还需要增加不少费用。从目前咨询到的网关初步报价来看约为 15 万元左右。到底如何衡量该设备的投资价值，可从两个方面比较，一是系统总投资，二是能实现的
9、功能。一般而言， VRV空调系统的投资价格是普通空调系统的 1.5 倍左右，规模为 256 台室内机（办公面积约为 5000M2 ）的投资概算约为 272 万元（通常一个网关最多可接16 台室外机和 256 台室内机）。相比较而言，该网关的投资费用将使空调系统总投资增加约 5.5%左右，随着空调系统规模的扩大，控制管理软件费用不变，该控制设备所占的投资比例还将下降。以每台室内机折算，摊至每台室内机约增加投资费用 600 元不到。曾经设计过一个空气-水系统形式的空调系统。所有末端风机盘管都分别采用联网接口方式，每个接口工程报价为1000 元，由此比较，同样是末端监控，相对而言 VRV 空调系统采
10、用网关方式相对便宜得多，这还不包括16 台室外机的监控，若采用传统监控方式，市场报价应不低于 10 万元。对于采用网关增加的功能如前所述，并非一般离散监控可以比拟。五、结论通过对 VRV 空调系统控制方式的讨论，基本上可以得出这样的结论，上述各种控制方式都有其相适应的应用场所，对规模较小的 VRV 空调系统，采用现场遥控器方式是比较合适的。对于规模较大的系统，采用集中管理方式更合理，对于采用楼宇自控系统的建筑，应优先考虑采用专用网关联网方式，不仅能满足控制管理要 求，而且可以充分利用楼内弱电智能控制管理集成平台与若干弱电系统实现功能联动。VRV 空调系统的特点和设计试验方法1 引言VRV 空调
11、系统是家用中央空调的主要机型之一，具有系统简单、结构紧凑、节能、舒适等优点，各房间独立调节、运行，能满足不同房间不同空调负荷的要求。自 20 世纪 80 年代诞生以来，在日本和国内市场上获得了广泛的重视和应用，众多公司都开发了类似的空调系统。 VRV 空调系统也由单室外机、单室内机的结构逐步向多室内机甚至多室外机系统发展。室外机压缩机容量可变，有单台变容量（如双速、变转速及其他变容技术）压缩机和两台或两台以上定容量压缩机与变容量压缩机的组合等多种型式。在使用功能上有单冷型、热泵型、热回收型以及蓄能型、新风机组等。显然， VRV 空调系统在功能上室外机、室内机乃至控制系统是相互独立、可以按需组合
12、，而在目前的相关标准规范中又将其作为单元式机组对待，只对整机进行性能考核。因此，迫切希望针对其系统特点进行研究分析，统一设计和试验标准，制订相应的标准规范，促进VRV空调系统的生产应用。2VRV 空调系统的设备的特点VRV 空调系统的工作原理与普通蒸汽压缩式制冷系统相同，由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成。与普通蒸汽压缩式制冷装置不同的是，热泵型（包括热回收型）VRV 空调系统室内、室外侧换热器都具有冷凝器和蒸发器的双重功能。在单元式空调（热泵）系统装置中，各组成部件以满足整机功能（如一定的制冷或制热能力）而配置，在同样的工况下不同配置的系统可以有不同的运行参数。对于一定工作能力的空调 （
13、热泵 ）装置，冷凝器、蒸发器乃至压缩机的工作能力是相互影响、相互制衡的，设计时并无统一的工况要求，因此它们也不能作为独立的部件应用于其他系统。2.1 室外机VRV 空调系统室外机一般由可变容量的压缩机（组） 、可用作冷凝器或蒸发器的换热器、风扇和节流机构组成。可分为以下三种形式：单冷型、热泵型和热回收型。（1）单冷型室外机单冷型室外机由可变容量的压缩机（组 ）、冷凝器和风扇组成，是一种变容量的风冷压缩冷凝机组功能。其工作参数确定、设计方法和试验方法均可参照风冷压缩冷凝机组。风冷压缩冷凝机组的工况参数包括压缩机吸气温度（过热度 ） 、蒸发温度（吸气压力）、室外环境空气温（湿）度和冷凝器出液温度（
14、过冷度 ）。同时应标示其制冷剂冷凝温度（冷凝压力 ） ，以便于节流机构的设计。可以参照风冷压缩冷凝机组相关标准，根据不同的气候环境确定其具体的设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。（2） 热泵型室外机热泵型室外机由可变容量的压缩机（组 ）、可用作冷凝器或蒸发器的换热器、风扇和节流机构组成。制冷运行时作为风冷压缩冷凝机组使用，热泵运行时其风冷冷凝器作为冷却空气的蒸发器使用。设计试验时需要兼顾风冷压缩冷凝机组和热泵室外机组的工作要求。制冷运行时设计试验工况要求同单冷型室外机。热泵运行时室外机的工况参数包括压缩机排气温度、冷凝温度（排气压力 ） 、室外环境空气温湿度和蒸发器节流前进液
15、温度（过冷度） 。同时应标示其制冷剂蒸发温度（蒸发压力 ），以便于系统配置设计，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。（3） 热回收型室外机热回收型室外机由可变容量的压缩机（组） 、可用作冷凝器或蒸发器的换热器、风扇和节流机构组成。其运行特点是通过对压缩机的输气量和室外换热器的热（冷）负荷进行调节，控制压缩机的吸排气压力 （蒸发温度和冷凝温度） ，同时满足不同的室内机分别制冷或供热的运行工况要求。热回收型室外机的工况参数主要包括蒸发温度（吸气压力 ）、冷凝温度 （排气压力 ）和室外环境空气温湿度。室外换热器作为冷凝器时，同时考核其压缩机吸气温度（过热度） 。室外换热器作为蒸发器时，同时考核其
16、节流前进液温度（过冷度） 。可以根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。2.2 室内机VR 空调系统室内机一般由风扇、可用作冷凝器或蒸发器的换热器和节流机构组成。可分为以下三种形式：单冷型、热泵型和热回收型。（1）单冷型室内机单冷型室内机由风机、蒸发器和节流机构组成。单冷型室内机的工况参数包括节流前进液温度（过冷度）、蒸发温度 （蒸发压力 ） 、冷凝温度（冷凝压力 ）和室内环境空气温湿度。需根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。（2） 热泵型室内机热泵型室内机由风机、可用作冷凝器或蒸发器的换热器和节流机构组成。制冷运
17、行时，具有一定过冷度的高压液态制冷剂经节流后进入蒸发器制冷，使得室内空气降温降湿。制热运行时，高温高压的气态进入冷凝器冷凝放热，使得室内空气加热升温，制冷剂液化。制冷运行时设计试验工况要求同单冷型室内机。热泵运行时室内机的工况参数包括冷凝器进气温度、压力 （冷凝温度 )、冷凝器出液温度(过冷度)和室内环境空气温度。需根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。（3） 热回收室内机热回收型室内机由风机、可用作冷凝器或蒸发器的换热器和节流机构组成。制冷、制热时工作过程与热泵型室内机相同。热回收型室内机的工况要求除满足热泵型室内机的要求外，热回收工作模式下的工况参数
18、主要包括室内环境空气温湿度以及与热回收型室外机工况相对应的制冷剂蒸发温度和冷凝温度。需根据不同的气候环境确定其设计试验工况，也可通过建立季节能效比模型进行设计试验。2.3 控制系统VRV 空调控制系统可分为三类。(1)集中控制二和一拖三系统。控制成本，可以不同层次的控制要求，适合固定集中控制目前广泛用于小型VRV 空调系统，如一拖一、一拖配置的机组。(2) 独立式控制室外机、室内机根据功能不同自带相对独立的控制系统。通过相对简单的通讯实现机组的模式控制，适用于非固定配置的机组。应用特点是通用性好，便于产品的标准化和系列化。(3)集散式控制集散式控制是在独立式控制的基础上进行功能升级。一是在模式
19、控制的基础上实现系统运行参数的控制，提高系统的运行效率，二是将空调系统作为建筑环境的子系统，融人楼宇自动控制系统。3 设计及试验方法VRV 空调系统是一个功能、容量可按需配置的组合系统，室外机、室内机作为独立的部件可以应用于不同的系统。在产品设计和性能测试中必须根据其功能明确相应的设计和试验工况，实现其作为独立的产品功能需求。具体工况参数的确定取决于气候条件、系统和能效指标要求。在全球化的大背景下，空调应用的气候条件差异很大。影响空调器设计的除了当地温度、湿度以外还包括大气的洁净度、盐分等物理化学指标。由于制冷空调业在地球环保中的特殊地位，空调系统以制冷剂替代为焦点的技术更新当然直接影响系统的
20、设计运行参数。能效指标要求来自于经济和环保，是制冷空调第 4 卷技术发展的永恒目标。在一定的技术条件下，能效指标也直接取决于系统的设计运行参数。因此， VRV 空调系统室外机、室内机等作为独立的部件的设计运行参数是随应用场所甚至应用要求不同而不同的。一方面它们要能在一定工况范围内正常工作，同时又要通过特性图表反映其工作性能，甚至有明确的名义工况进行其工作能力的标示和试验，以便于系统的有效配置。VRV 空调系统的性能试验必须在整机性能试验的基础上细化、深化，针对零部件如压缩机、换热器、节流机构、控制系统以及它们的各种组合进行性能试验和性能评价。这些数据的获得和处理既是产品研发的基础，也是产品的核
21、心技术所在。4 结论(1)VRV 空调系统具有典型的中央空调系统的特征，室外机、室内机乃至控制系统是相互独立、按需组合的。 VRV 空调系统需分部件按功能不同确定设计试验工况参数，进行产品设计和性能试验，实现部件的标准化、系列化，降低生产、应用成本。(2)对于固定配置的 VRV 空调系统，如一拖二、一拖三系统，用作家用空调时在安装规范方面宜以整机对待。可归于房间空调器类进行管理，以最大限度的控制应用成本。(3)对于非固定配置的 VRVVRV 空调设计中的几个问题摘要： VRV 空调系统即可变制冷剂流量空调系统，属单元式空调系统模式，与传统的集中空调系统相比存在许多差异。本文介绍了VRV 空调系
22、统设计中需要考虑的冷量衰减，几种新风处理方法的优缺点以及 VRV 的控制系统关键词： VRV 变制冷剂新风处理冷量衰减引言VRV 空调系统即可变制冷剂流量空调系统，从90 年代初起，得到了迅速的发展，由于该系统所具有的使用灵活、节能和易于安装等优势，使该系统大量地运用于办公楼、医院、别墅等建筑。但由于 VRV 系统属单元式空调系统模式，与传统的集中空调系统相比存在许多差异。作者通过总结VRV 空调系统设计中的得失，谈谈几点体会。1 冷量的衰减通常 VRV 空调系统室内机与室外机之间是通过冷媒管连接，制冷剂管路的长度与室内外机组的高差影响着空调系统的冷量衰减。以日本大金公司的 VRV 空调系统产
23、品为例，产品说明书中介绍：室内机与室外机之间的制冷剂管长度可至150m ，室内机与室外机之间的高差可至50m ，各室内机之间的高差可允许15m 。这些都是我们设计中应保证的极限值，在这些范围内设计时要注意到，随着制冷剂管长度及室内外高差的变化，其冷量衰减相差很大。大金公司给予的冷量衰减如图 1 。从图中可以看到：当室内机处于室外机下方，高差 10m ，制冷剂管等效长度10m 时，容量修正系数约为 1.0 ；当室内外高差达到 30m ，制冷剂管等效长度达到 30m 时，容量修正系数约为 0.9 ；当室内外高差达到 50m ，制冷剂管等效长度达到 90m 时，容量修正系数约为 0.72SSSS由此
24、可见，在设计中要考虑到容量修正系数，在系统设计时要尽量使一个系统的室内外机之间的距离最短，高差最小，对高差大、管路长的系统要适当增加机组的容量，这样才能保证空调使用的效果。2 新风问题新风的问题一直是VRV 空调系统设计的难点，也很大程度上VRV 空调系统的进一步应用，下面简单介绍几种新风处理方法的优缺点：2.1 将 VRV 空调系统的普通室内机作为新风机来处理新风此种方法由于系统较简单，在工程中运用较多。由于 VRV 空调系统的室内机盘管是根据空调回风状态设计的，而不是按新风状态设计的，所以一方面室内机不能将新风处理到室内状态点，部分新风负荷需要由室内机负担，另一方面在室外温度较高时，会使室
25、外机长时间超负荷运转，出现过流保护。2.2 采用全热交换机作为新风机使用全热交换机在向房间补充新风的同时，利用室内排风的冷量来预冷新风，回收冷量的效率为 60%70% ，可节能 28% 。此种方法是 VRV 空调新风系统的较好方案，在实际工程应用中，大空间空调系统采用全热交换机时，新风和排风管道易于设置，而在走廊式小开间办公楼、宾馆等场所，同时设置新风管和排风管就较为困难，这时可结合工程的具体情况，将排风系统集中设置。例如集中设置厕所排风或走廊排风，这样就可以简化空调系统管路，如图 2所示。另外使用全热交换机时还要注意其噪声带来的影响。2.3 采用 VRV 制造厂家提供的新风专用机这类新风机通
26、常是按新风状态设计，加大了机组盘管的排数，可将新风处理到室内状态点。但此种方法工程造价较高，影响在工程中的应用，另一方面，在室外温度较高时，压缩机长时间不间断运行，会影响机组的寿命。2.4 设置风冷热泵机组为新风系统提供冷热源此种方法是将新风系统与VRV 系统分开，新风系统用冷热水系统，这样就确保了新风系统的风量和冷量。在较大的工程特别是带有公共部分的裙房工程较为合理，这类工程主楼设置VRV 空调系统，裙房空调及主楼新风系统的冷热源由风冷热泵机组提供，这样也降低了工程造价。但此种方法采用了 2 种空调系统，在运行管理2.5 利用直接蒸发式风管空调机、屋顶机作为新风机此类方法和第 1 种方法，即
27、用普通VRV 空调系统室内机作为新风机的原理是一样的，也存在供冷不足，以及主机超负荷运转的问题 ,严重时甚至会出现烧机现象。3VRV 空调系统的控制VRV 空调系统的控制系统较为灵活方便，系统可配有各种遥控器（有线或无线、简易遥控器、宾馆遥控器、集中遥控器等） ，另外还有扩展转换器，可以集中控制 64 个不同组合，多达1024 台空调机，此外还有楼宇管理系统。在设计时可按照要求选用不同的控制方法，工程实例中往往为了减少工程造价而不注重控制系统，其实 VRV 空调控制系统比集中空调系统设置自控系统更加方便、经济，不需要增加过多的投资就可以达到很好的控制效果。另外在工程中为了减少造价往往1 个房间采用同一遥控器控制几个室内机，这就会造成房间温度过冷过热的现象，所以每台遥控器最好控制 1台室内机。VRV 空调系统生产技术在不断的提高，容量也在不断的加大，而工程造价也在逐渐降低，相信VRV 空调系统会有一个广阔的前