VRV空调系统特性与控制策略研究（四）――冷凝器－电子膨胀阀联合调节特性与控制策略

1.引言
　　在本文（一）～（三）的基础上，运用数值模拟的方法分析VRV空调系统在热泵模式下电子膨胀阀开度、室内温度、室内机风量等对室内冷凝器换热量和冷凝器出口过冷度的影响，得出子制热模式下室内机的调节特性，从而归纳出了制热模式下对室内机机更合理的控制策略――电子膨胀阀控制室温，室内机风量控制过冷度。
　　
2.调节特性
　2.1 开度-室温联合调节特性
　　当空调系统蒸发温度Te＝8℃，过热度Tsu＝5℃，压缩机频率为80Hz，冷凝温度Tc＝50℃时，在不同室内温度Tα下的室内冷凝器出口过冷度Tsb随电子膨胀阀开度的变化如图1所示。电子膨胀阀开的越大，制冷剂流量也相应增大，冷凝器出口处的过冷液体也相应减少，过冷度降低。室内温度越低，冷凝器出口的制冷剂被冷却到温度也相应降低，过冷度变大。
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　开度－室温联合调节特性

　2.2 开度-风量联合调节特性
　　当空调系统制热运行，房间温度为T_α＝21℃，制冷剂过热度Tsu＝5℃，蒸发温度Te＝8℃，冷凝温度Tc＝48℃时，在不同风量下的室内冷凝器换热量Q、冷凝器出口制冷剂过冷度Tsb与电子膨胀阀开度的关系曲线。在相同风量下，在保证冷凝器出口有过冷度的情况下，由于电子膨胀阀开大，通过的制冷剂流量也要增大，冷凝器的换热量增大，冷凝器出口的过冷度降低。在固定开度时，随着风量的增大，过冷度也会有所增加，在保证有过冷度的情况下，由于过冷度的增加只增加了现热换热，换热量也会有所增加，风量对换热量的影响并不明显。因此，风量对冷凝器出口制冷剂过冷度影响比较明显，而电子膨胀阀开度对室内冷凝器的换热量影响比较明显。
　　 　　
3.控制策略
　　在SVRV空调系统中，为满足室内冷凝器热负荷的需要，要求室外机提供一定状态和流量的制冷剂，为了满足系统的稳定运行，在室内冷凝器出口有一定的过冷度要求，电子膨胀阀才能稳定的工作，通过开度调节通过室内冷凝器的制冷剂流量；在热回收型MVRV空调系统中，多个室内机可能同时制冷和制热，需要室外机提供一定的制冷剂，并且室外机的换热量要和室内总负荷相匹配，室内机制冷制热量的大小都需要用电子膨胀阀的开度来获得房间所需要的制冷剂流量，对室温进行控制。本文着重研究了在室内换热器为冷凝器时的调节特性与控制策略。
　　 　　　　　　　　　　　
　　 　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　图2　开度-风量联合调节特性
　　　　　　　　　　　　　　 　1.G_α＝100m³/h　2.G_α＝200m³/h　3.G_α＝300m³/h
　　　　　　　　　　　　　　　4.G_α＝400m³/h　5.G_α＝500m³/h　6.G_α＝600m³/h

　　以上对影响冷凝器换热的多个参数分别进行了分析，这些参数中冷凝温度是表征制冷系统运行的状态参数，室内温度由实际运行时用户的需要来设定参数，因此上述参数中只有电子膨胀阀开度和冷凝器风量是调节参数，而用这两个参数要满足室内冷凝器侧负荷提出的制冷剂流量要求和系统自身稳定运行的过冷度要求，用电子膨胀阀和室内风量来控制室内温度和冷凝器出口的过冷度。
　　冷凝器与电子膨胀阀联合工作状态方程为：
　　　　　　　　　
　　在优先保证系统稳定运行的参数――过冷度要求的情况下，可以用电子膨胀阀独立控制室内温度，用风量独立调节过冷度，即B(t)为上三角矩阵，可以实现电子膨胀阀与室内冷凝器风量为房间温度和冷凝器出口制冷剂过冷度的解耦控制。
　　
4　结论
　　根据上述分析，空调器泵在运行时，室内换热器为冷凝器，室内机（冷凝器-电子膨胀阀）既要保证冷凝器出口有稳定的过热度以保障整个空调系统安全稳定地运行，还要把室内，温度控制在要求的范围内以保证室内的热舒适性，在用电子膨胀阀开度和室内机风量两个调节参数来达到上述要求时，在压缩机频率优先控制制冷剂流量的情况下，可以用风量独立调节过冷度，可以实现压缩机频度与室外机风量对系统制冷剂流量和冷凝器出口制冷剂过冷度的解耦控制。
　　本文（一）～（四）都在独立控制的思想下，采用优先控制的方法，提出了变流量空调系统的各模块的解耦控制策略，这种控制方法更适合多元制冷空调系统，采用分散控制的方法，有利于实现系统模块化，增强控制系统的适应性与可移植性。