多联机室内机制冷剂管网流量分配仿真模型

　　引 言

　　多联机通常安装有多台室内机，这些室内机及其连接管道构成一个复杂的异程式制冷剂两相流体网络，这就导致了制冷剂压强分布不平衡并进而引起流量在各室内机之间分配不均：仅有部分室内机能够达到名义制冷量的要求，而其他室内机均有所偏离：部分偏大，其他则偏小，在某些情况下实际制冷量偏离名义制冷量30%。此外，随着室内机数量的进一步增加，各个室内机之间的耦合作用更强，一旦部分甚至单个室内机的工况发生改变，整个制冷剂管网都会有所变化，就打破了原有的流量分配平衡，使系统的调节、控制十分复杂、困难。

　　由于涉及到商业机密，多联机流量分配方面的研究结果很少报道，仅有少数多联机调节、控制策略及动态仿真的研究。Park,Y.C.等人^[1]分析了变频压缩机不同的运行频率、冷负荷及线性电子膨胀阀不同的开度对多联机系统性能的影响。Choi和Kim^[2]集中分析了容量调节对变频器驱动的安装有2台室内机的多联机的影响，指出了过热度为4℃时的最大制冷量。清华大学的石文星^[3]提出了相应的系统控制策略，之后用关联矩阵^[4]来表征热回收式多联机系统的结构、连接方式和制冷剂在每一个部件中的流动方向，基于该模型建立了预测分别在主体制冷、主体制热的等制冷制热模式下多联机的性能及控制^[5,6]，实验数据证实了该模式的有效性。上海交大的周兴禧^[7]在忽略管段阻力并认为各台室内机流量自动均匀分配的前提下，得到了装有两台室内机的变频多联机的分布参数仿真模型;之后陈武^[8]提出了基于自适应的模糊控制算法的多联机的控制策略。R.Shah^[9]对于多蒸发器的空调循环设计了闭环的控制策略，仿真还给出了不同蒸发器动态参数相互影响结果。Hu,Shih-Cheng^[10]测试了电子膨胀阀的开度与压缩机输出功之间的关系。由此可知，现有研究通常忽略了管段的阻力，假设流量分配均匀，这与实际情况不符。

　　因此，本文将流体网络理论拓展到包含蒸发器、管段、电子膨胀阀、三通等单相、两相制冷剂的复杂管网系统，建立包含5台室内机的稳态仿真模型，以研究、评价制冷剂流量分配不均程度，为解决多联机流量分配不均提供理论依据。

　　1 制冷剂管网的物理模型

　　某型号多联机的室内机制冷剂管网系统如图1所示，连接5台室内机，为突出其耦合机理，认为其具有相同规格、容量。每台室内机包含分流三通、过冷液体支管、电子膨胀阀、气液两相管、蒸发器、过热气体支管和合流三通。蒸发盘管采用2排4个流程的铜管，铜管外径为7mm 长度为0.755m，在标准测试工况下制冷剂流量为0.03328kg/s 时制冷量为5.11kW。过热气支管如Bg_1,…, Bg_5、过冷液支管如Bl_1,…, Bl_5的外径分别为9.52mm,15.9mm，其长度均为4m。而系统过热气干管如Sg_1,…, Sg_5、过冷液干管如Sl_1,…, Sl_5均为5m长，其管径则参考厂家常用管径进行选择，见表1。