刘大永 格力电器（石家庄）有限公司

多联式空调制冷系统的动态仿真

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多联式空调制冷系统需要能够在不同室温之下进行不同负荷率的运行，其运行特性可以通过动态仿真的模型建立来实现模拟。本文通过对某品牌多联式空调制冷系统的研究，建立了空调制冷中重要元件冷凝器和压缩器的动态仿真模型，并利用系统模型的耦合实现了对空调制冷系统的判断。

建模假设 系统耦合 负荷率 运行特征

计算机技术的不断发展使得仿真建模技术不断成熟，并逐渐应用于机械制造和生产领域当中，为机械系统的控制和改善等方面提供理论和数据的依据。在多联式空调制冷系统当中，动态仿真的模型模拟方法以其具有的深入分析、精准模拟的特性使得空调制冷的系统运行过程复杂这一难题得到了解决，并已经逐渐被业界所认可。动态仿真的模型化模拟在动态特性的研究领域具有十分突出的优势。

1 多联式空调制冷系统的动态仿真模型建立

1.1 压缩机模型建立

压缩机是空调制冷系统当中的重要组成部分，其传热传质的过程十分复杂，本文所选用的研究对象某品牌多联式空调制冷系统中的压缩机为滚动转子压缩机，它通过变频手段来对系统制冷剂的流量进行调节，从而完成变化协调。是重要的耗能部件。针对其这一特点，本文进行了压缩器制冷剂质量流量的动态仿真计算方法，利用制冷剂质量流量、压缩机理论输气量、输气系数、吸气口制冷剂气体比容等重要数值进行了公式计算，并引入温度、压力、泄露等系数概念，从而计算得出了压缩机的理论容积输气量和压缩机转数。

1.2 冷凝器模型建立

在压缩机进行压缩工作之后，冷凝器则需要将其所压缩后产生的具有极高温度和压力的气态制冷剂进行冷凝，并利用电子膨胀阀使制冷剂得以循环。在空调进行制冷时，冷凝器会将室内热环境和空调系统运行产生的热量进行吸收，并排出室外，因此冷凝器的模型建立需要充分考虑其叉流的管路布置特征。由于叉流性冷凝器制冷时目前多联式空调制冷系统中最为常见的，且结构十分复杂，因此在进行动态仿真模型建立时需要将其转换为逆流型，并不考虑其内部的压力变化以及管壁热阻和轴向导热等内容。经过研究，这种简化并不会对模型结果产生巨大影响。

1.3 系统耦合

多联式空调制冷系统的参数耦合方式多种多样且不断变化，基于室内环境变化因素、室内负荷、制冷模型、热力学模型等多方面考量，可以绘制出耦合系统的关系图，利用耦合关系图，能够将各个模型之间所具有的参数情况和传递方式进行归类，从而利用数学方程进行动态的数值模拟。系统仿真过程的流程为：结构部件尺寸、已知条件输入-冷凝压力和蒸发压力假设-运行压缩机子程序、冷凝器子程序，从而获得制冷剂质量流量-流量结果对比压缩机子程序制冷剂流量-当二者相同，运行蒸发器子程序-当二者不相等-进行调整重新计算。

2 动态仿真的动态特性结果分析

2.1 室外环境和负荷率关系

在动态仿真的结果中，多联式空调制冷系统出现了室外环境和负荷率之间的不同关系。在标准制冷下，室外环境相同，负荷率分别设定为16%和24%，通过动态仿真可以看出，在空调制冷的室外，标准制冷条件下最大冷负荷出现在14:00，负荷值达到了3680W;而当负荷率设定为24%。空调制冷的室外出现了些许变化，最大冷负荷出现在了15:00，为3710W。基于这一特点，本文又进行了负荷率相同室外环境不同的动态仿真模拟，可以看出，制冷量随着室外温度的升高而逐渐增加，当室外温度高于标况规定的35℃，冷凝温度和冷凝压力都出现了十分显著的升高，这表明制冷系统中冷剂流量会随着室外温度的升高而逐渐增加，同时单位制冷量和系统制冷剂流量的乘积等于系统总制冷量。

2.2 运行特征研究

本文通过开启一台室内机，利用负荷率为16%进行研究，发现了夏季典型工作日当中，空调制冷系统的连续运行过程中系统性能的变化趋势和性能参数的变化规律，从而总结出多联式空调制冷系统的运行特征。在夏季的典型工作日中，室外温度与14：30-15:30达到温度最高，在制冷系统连续运行的过程中，为了应对高温，系统制冷量、压缩机功耗、系统能效都出现了起伏变化，通过模拟，可以清楚地看出，制冷量会随着室外温度的增加而增加，室外温度出现下降时，制冷量也相应减少。而压缩机的功率变化则呈现出随运行时间先增后减的规律，这表明在实际运行过程中，压缩机的实际功率与能效和时间变化存在相应的关联。

综上所述，为了解决多联式空调制冷系统中可能会出现的实际问题，并对空调制冷系统的性能进行检验，通过动态仿真的模型模拟，可以促进空调制冷系统的特征规律的把握，从而更好地发现空调系统中如压缩机、冷凝器存在的问题。本文对某品牌的多联式空调制冷系统进行了研究，通过数据模型分析可以清楚地观察到冷凝器和压缩机能够随着室外环境的温度变化做出相应改变，系统优势较为明显。

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