多联机系统百米长配管对制冷能力影响的实验研究

郭芳程 李廷勋

（1.中山大学 广州 510725； 2.广东美的暖通设备有限公司 佛山 528311）

引言

随着生活水平的提高，人们对生活品质的要求越来越高，空调越来越普及，已经成为生活必需品。多联机作为高端产品，也是应用越来越广泛，特别是商用办公、高端别墅等场所，多联机由于安装灵活、性能优越、功能全面，成为大家的首选。

所谓多联机，即一台或数台风冷室外机可连接数台不同或相同型式、容量的直接蒸发式室内机构成单一制冷循环系统。多联机各品牌宣传的一个重点就是配管长度，比如大金VRV X7宣传总管长1 000 m，最大等效单管长240 m，最大实际单管长200 m。美的、格力……各大品牌都有类似宣传。

显然，长配管便于安装，但同时也是会导致各种各样的问题，如可靠性、舒适性、能力能效等[1～2]，其中制冷能力直接影响用户感知的舒适性，但目前对于该项研究缺乏具体的数据[2]。

本文主要分析比较典型的百米长配管对制冷能力的影响，并通过实际测试验证。各大品牌安装说明书里配管长度包括主配管长度和分歧管到内机管长度，这里专指主配管长度。

1 理论分析计算模型

长配管对能力影响主要存在问题是压力损失和热量损失。

压力损失我们可以通过逐段计算近似得出，实际中我们可以通过标准安装长度得到各部件的压损，长配管段根据沿程压力损失公式（1），局部压力损失根据公式（2）计算，不同工况下再根据实际流量修正。主要计算公式如下列所示[2～3]。

适用范围：Re=5 000～105

适用范围：Re=105～106

以上公式中，ΔPλ是沿程压力损失，ΔPζ是局部压力损失，λ是沿程压损系数，ζ是局部压损系数，l是管长度，d是管内径，ρ是制冷剂密度，v是制冷剂流速，μ是制冷剂动力粘度，Qm是制冷剂质量流量。

热量损失由于实际工程复杂多样，保温存在很大差异，计算复杂，我们通过按比例近似计算。

制冷剂R410A的物性包括焓值、密度、动力粘度都可以由NIST Refprop根据温度和压力查询，这是目前最权威的制冷剂数据库，直接引用数据精度更高。

从沿程压损公式（1）来看，显然配管越长，管径越小，沿程压损越大。根据标准短配管测试数据，我们可以计算得到了长配管系统的压力损失和热量损失。

制冷能力通过压缩机十系数法求解，根据短配管数据逆运算出来的系统参数并代入计算得到的压损、热损进行迭代运算，可以得到系统能力。

我们选取了某外资品牌一款多联机测试短配管数据，假设压缩机频率不变，理论计算长配管能力，与实测短配管能力对比，得到趋势如图1，其中长配管根据厂家要求加大管径。

根据图1我们可以看出，安装100 m长配管后各温度工况下能力都有所衰减，温度越高，衰减越小，这是由于温度越高，压缩机运行频率降低，系统流量减小，实际压力损失减小。

2 实验验证

以上理论计算我们假设了频率不变，实际情况是怎么样呢？

我们随后对该外机进行长配管测试，安装如图2所示，短配管主管长5 m，长配管主管长100 m，主配管管径根据安装说明书加大一号，其余管路一样。

实际测试对比如图3所示。

图1 长/短配管能力比计算值与温度关系

图2 多联机系统能力测试安装图

图3 长/短配管能力比值与温度关系

实际测试我们发现，多联机的能力衰减比计算值减小，在高温工况基本没有衰减。

根据多个机型测试，发现各机型衰减略有不同，最大衰减约为15 %。

3 分析与结论

实验测试和理论计算的差异，实际上涉及多联机的压力补偿和压力限频控制，虽然长配管存在压力损失，但是多联机压力补偿控制会提高频率，没有压力补偿控制的也会由于压力降低，解除压力限频而提高频率，增加输出能力。如我们研究的机型在标冷35 ℃工况，短配管频率94 Hz，而长配管频率98 Hz，这使得最终衰减减小。

通过数据我们可以看到，不论是模拟计算还是实验，随着室外温度升高，制冷能力衰减减小，所以我们设计时能力方面考虑标冷工况即可，一般一百米长配管衰减10 %～15 %，不同机型的具体衰减要具体分析计算。

压力损失与管长、管径有很大关系，多联机设计安装时要符合多联机厂家规定，按规定选择管径和限制管长，保温上也要做好，才能最大发挥多联机的性能。

根据以上分析，我们可以更有效地指导设计，为多联机的有效运行提供保障。