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1數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)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(jī)，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(jī)是運用軸向“柔性”技能，它的操控循環(huán)周期包括一段“負(fù)載期”和一段“卸載期”。負(fù)載期間，渦旋盤如圖1（a）運轉(zhuǎn)，緊縮機(jī)像慣例渦旋緊縮機(jī)一樣作業(yè)，傳遞全部容量，緊縮機(jī)輸出100%。卸載期間，因為緊縮機(jī)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(jī)，緊縮機(jī)輸出為0。這樣，由負(fù)載期和卸載期的時刻均勻便確認(rèn)了緊縮機(jī)的總輸出均勻容量。
緊縮機(jī)這兩種狀況的轉(zhuǎn)化是經(jīng)過安裝在緊縮機(jī)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(dǎo)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(dǎo)致無制冷劑經(jīng)過渦旋盤。當(dāng)外接電磁閥斷電時，緊縮機(jī)再次滿載，康復(fù)緊縮操作。
數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)一個作業(yè)“周期時刻”包括“負(fù)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(jī)的容量調(diào)理。經(jīng)過改動這兩個時刻，就可調(diào)理緊縮機(jī)的輸出容量（10%～100%）。
2數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)與變頻緊縮機(jī)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(jī)的調(diào)理規(guī)模只能在50%-130%，數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)是在10%-100%。
（2）變頻緊縮機(jī)的容量輸出是經(jīng)過變頻器分級到達(dá)，而數(shù)碼渦旋經(jīng)過負(fù)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(jī)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(dāng)體系內(nèi)的負(fù)荷突然發(fā)生改變時，變頻體系無法立即呼應(yīng)負(fù)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(yīng)負(fù)荷的改變。數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)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(jī)械活動到達(dá)，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(jī)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(fù)載時緊縮機(jī)是滿負(fù)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(jī)，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(yīng)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(jī)械操控為一體的油位操控器，用于監(jiān)控和確保緊縮機(jī)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(jī)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(dá)125米，室內(nèi)、外機(jī)之間可答應(yīng)落差50米，上下層室內(nèi)機(jī)之間高度可達(dá)15米。
2.4制冷體系簡略，保護(hù)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(jìn)步了運轉(zhuǎn)的安全性和可靠性，并為安裝和保護(hù)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(dǎo)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(fēng)險。以歐洲為中心的許多區(qū)域都有嚴(yán)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(jī)房、電站、電視臺等場合，變頻體系受限用。而數(shù)碼渦旋的負(fù)載和卸載僅僅一個簡略的機(jī)械運動，不會產(chǎn)生高次諧波，克服了對電網(wǎng)的攪擾，擴(kuò)展了適用規(guī)模。
2.6確保杰出的除濕才能，進(jìn)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(fù)荷下運轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)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(fù)載運轉(zhuǎn)時均是全負(fù)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(qiáng)，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(dāng)了中心技能的操控者，在進(jìn)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(jī)，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(jī)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(jìn)行深入的開發(fā)研制。如數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)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(jī)的效果，但為何選用這樣的時刻改變卻有待作更進(jìn)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(jī)并聯(lián)合一臺或多臺定速渦旋緊縮機(jī)的啟停，在一個制冷體系內(nèi)進(jìn)行容量操控，以到達(dá)對室內(nèi)機(jī)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(jī)和一個同功率的定速渦旋緊縮機(jī)并聯(lián)成一個室外機(jī)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(jī)模塊（每個定速機(jī)模塊是由兩臺五匹定速機(jī)組成）并聯(lián)，便形成20匹或30匹機(jī)。因為數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)的zui小容量是10%，那么10匹機(jī)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(jī)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(fù)荷而確認(rèn)對應(yīng)的數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)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(jī)的容量調(diào)理劃分為10%、20%、30%等至100%十級，那么在十匹機(jī)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(jī)在溝通直流變換器中將會有10%的損耗，加上馬達(dá)損耗約5%-10%，總變換損耗將到達(dá)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(jī)不管是負(fù)載或卸載，電機(jī)始終運轉(zhuǎn)，卸載時所耗功率約是負(fù)載的10%，此外，因為數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)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(jī)具有優(yōu)秀的能效比（EER），一起它在部分負(fù)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(jī)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(dá)3.3W/W。
韓國三星一個五匹數(shù)碼渦旋緊縮機(jī)和一個五匹定速渦旋緊縮機(jī)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(fù)荷在35%以上時，能效比大于變頻空調(diào)，在制熱狀況，負(fù)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(jìn)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(jī)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(jī)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(biāo)和SET*指標(biāo)。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(biāo)；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(jī)，在負(fù)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(fù)荷的改變間存在時刻的滯后；（2）運轉(zhuǎn)容量的調(diào)理精度�。灰黄鸬皖l時除濕才能差等問題，這些令先進(jìn)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(biāo)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(jìn)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(kuò)展至數(shù)碼渦旋EVI（增強(qiáng)噴汽增焓）技能的使用，噴汽增焓是經(jīng)過增強(qiáng)過冷而進(jìn)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(jī)。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。
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