095 大容量多联机空调系统的运行特性分析

均在f =50Hz时取得极大值。单台小容量变频压缩机低频运行时，吸气压力（或对应的饱和温度Tcomp）较高、冷凝温度Tc较低，使得系统低负荷率时的性能得到改善，同时能够制取更小的制冷量，扩大了系统的容量调节范围。

5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 COPcomp140120100f(Hz)2台压缩机（最均匀）1台压缩机（最均匀）2台压缩机（最不均匀）1台压缩机（最不均匀）2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 2台压缩机（Most-even）1台压缩机（Most-even）8060402台压缩机（Most-uneven）1台压缩机（Most-uneven）2000.0 51015Qe(kW)20253051015Qe(kW)202530 (a) COPcomp－Qe (b) f－Qe

181614126560555045702台压缩机（最均匀）1台压缩机（最均匀）2台压缩机（最不均匀）1台压缩机（最不均匀）Tcomp(℃)108642051015Qe（kW）2025302台压缩机（最均匀）1台压缩机（最均匀）2台压缩机（最不均匀）1台压缩机（最不均匀）Tc(℃)51015Qe(kW)202530

(c) Tcomp－Qe (d) Tc－Qe

图5 2台压缩机多联机的系统运行特性

（连接管长度为5m；室外干球温度=35℃，室内干/湿球温度=27/19℃；吸气过热度恒定控制为SH=5℃）

（3）从图5（c）、（d）中可以看出，随着Qe的增加，在室内负荷最均匀和最不均匀工况下，压缩机的吸气压力（或对应的饱和温度Tcomp）和系统的冷凝温度Tc与采用单台变频压缩机时几乎一致（这是由于在相同结构和容量的室内、外换热器的条件下，以不同方式（两台压缩机或单台压缩机）提供相同输气量时的效果相当）。

根据上述分析可知，多压缩机单模块室外机组多联机系统的性能域宽度仍与压缩机吸气压力（或对应下的饱和温度Tcomp）和频率f的变化有关，由于压缩机的效率随运行频率变化，使得在较低负荷率时具有较高的COPc，改善了多联机系统在低负荷情况下的运行性能；在中负荷率区域，由于变频压缩机高频运行，其效率较低，导致系统的能效比不如采用一台大容量变频压缩机（此时效率处于最高区）构成的多联机系统；在高负荷率区，虽然定速压缩机高效运行，但小容量变频压缩机高频运行效率降低，导致系统整体效率接近单台大容量变频压缩机系统。

纵观整个负荷率变化区间的多联机系统的性能域分布可以看出，在低负荷率出现概率较多的建筑中，采用多台压缩机构成的多联机系统其运行性能更优。

3.2 多模块室外机组构成的多联机系统

以图6所示的3台模块室外机组构成的多联机系统为例进行模拟分析，其室外机组由3台图4中所示的单模块室外机组构成，其余参数采用表1中的数据，仅考虑连接管长度Lg=5m时的情形，并忽略两分歧管之间的连接管长度。

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图6 多模块室外机组多联机的系统示意图

通过仿真方法，考察多联机系统分别有1个支路、2个支路和3个支路（室内机台数分别为4、8、12）投入运行时，随着室内负荷与多联机出力的增加，压缩机能效比COPcomp的变化情况。由于室内负荷分布的计算难度较大，故难以计算多联机系统负荷最不均匀工况下的COPcomp，为简便起见，仅考察投入运行的各室内负荷分布均匀变化工况（即室内机制冷量同步变化）下的多联机系统的运行特性。当仅有4台室内机投入运行时，随着室内负荷的增加，单个模块室外机组内的两台压缩机依次开启；同理，如果全部12台室内机均投入运行，当室内负荷率很低时，仅有一台模块室外机组投入运行即可满足要求，随着室内负荷的增加，模块室外机组内的两台压缩机依次开启，如果单个模块室外机组不能满足要求时，第二、第三模块室外机组则依次投入运行，直至达到要求为止。图7给出了多模块室外机组多联机系统室内负荷均匀变化时的COPcomp变化趋势（图中曲线为图2所述性能域的上包络线）。从图中可以看出：

（1）当只有1个支路的所有室内机投入运行（室内机开机台数为4）时，室外机仅需1台模块机组投入运行即可提供所需的制冷量，此时多联机系统的运行特性与双压缩机单模块室外机组的多联机系统相同，能效比COPcomp出现两个抛物线形状的变化；随着投入运行的支路数增加，模块室外机组的运行台数也逐次增加，抛物线形状的个数与投入运行的压缩机台数相同。

5.5 5.0 4.5 COPcomp4台室内机8台室内机12台室内机4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 525456585Qe(kW) 图7 不同开机台数下多模块室外机组多联机系统的COP－Qe关系 （室外干球温度=35℃，室内干/湿球温度=27/19℃； 冷凝器出口再冷度SL=10℃，吸气过热度恒定控制为SH=5℃）

（2）相同负荷率下，投入运行的室内机台数越多，其能效比COPcomp越高。这是因为

投入运行的室内机台数增多使得蒸发器面积增加，与投入台数较少的系统相比，在制取相同制冷量时，必然导致蒸发温度和压缩机吸气压力（或对应的饱和温度Tcomp）升高、压缩机

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开启台数减少或运行频率降低，从而提高了系统的能效比。

（3）当模块室外机组并联台数过多时，中、高负荷率时多联机的能效比变得更为平缓，丧失了小容量多联机系统中、低负荷率时的高能效比特征。

此外，如果各室外机模块冷凝器共享，当投入运行的室内机台数一定时，随着投入运行的模块室外机组数量的增加，在部分负荷率时，所有模块室外机组的换热器都能得到利用且变频压缩机低频运行，使得系统的冷凝温度降低，其能效比越高；反之，如果在小负荷率时仅投入数量较少的模块室外机组，虽然也能满足制冷量要求，但压缩机高频运行，且未投入运行的模块室外机组的换热器未得到利用，此时系统的冷凝温度较高，压缩机效率较低，导致系统能效比降低。

根据上述分析，可以看出：

（1）多模块室外机组多联机系统的能效比COPc随模块室外机组数量的增加而降低，并在高负荷率时趋近于单模块室外机组多联机系统的名义能效比COPs。故建议在实际工程中，并联的模块室外机组数量不宜太多，对于较大负荷的建筑区域，采用多台单模块室外机组多联机系统比采用一台多模块室外机组多联机系统性能更优；

（2）多模块室外机组多联机系统在部分负荷下运行时，通过改变投入运行的模块室外机组台数的调节方法不能充分利用室外机组内所有换热器的面积，使得多联机系统的性能下降。因此，对于多模块室外机组多联机空调系统而言，建议采用模块室外机组的容量同步调节，通过共享所有模块室外机组的换热器面积的方式提高多联机系统的能效比。

4 结束语

本文通过模拟方法对大容量多联机空调系统的运行特性进行分析，可以得出如下结论： （1）随着室内、外机组连接管长度的增加，多联机系统的制冷能力的衰减量增大，其能效比COPc性能域的宽度增大。因此，为降低多联机系统的连接管长度，单一多联机系统的装机容量不宜太大；为使室内机组工作在负荷均匀情况下，多联机系统应进行合理分区，尽可能保证同一空调分区的各室内负荷变化具有一致性特征；

（2）在实际工程中，当多联机系统大部分时间运行在低负荷率情况下，采用多台压缩机构成的单模块室外机组多联机系统较好，通过调节压缩机运行台数和变频压缩机的运转频率，可使系统在中、低负荷率区域具有更高的能效比；

（3）多个模块室外机组多联机系统的能效比COPc随模块室外机组数量的增加而降低，因此，同一系统中并联的模块室外机组数量不宜太多；采用同步调节各模块室外机组的容量，可共享所有室外机换热器面积，有利于提高多联机系统的能效比。

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