数码涡旋变容制冷系统冷凝器动态特性分析

　　1引 言

　　数码涡旋变容系统可根据不同的负荷需求,调整系统内制冷剂的循环量,保证制冷(热)量符合使用要求,由于压缩机的输出与系统的需求相对应,且容量调节时,压缩机耗功相应减少^[1],故具有较高的节能性。

　　目前有关数码涡旋变容系统研究的文献主要集中在性能综述、应用实例以及运行特性的实验研究等方面。文献^[1-2]对该系统的基本概念、节能特性进行了介绍;文献^[3-6]分别介绍了其在多联机、冷藏集装箱、高精度恒温恒湿空调系统以及低温环境下热泵系统中的应用,文献^[7]探讨了其在多联机中应用的控制问题;文献^[8-10]对采用数码涡旋压缩机的风管送风式空调机组变风量实验,多联式空调系统冬、夏季运行特性实验进行了分析;文献[11]提出了该系统的性能指标评价方法。

　　系统输出容量与负荷两者的最佳匹配问题关系到控制系统的合理设计,而解决这一问题的关键是掌握该系统换热设备的动态特性。本文首先分析了在数码涡旋压缩机特有的容量调节方式下,冷凝器内质量流量的响应规律,并以此作为建模依据,对某一采用数码涡旋压缩机的风冷空调机组冷凝器进行仿真研究,分析了其主要性能参数(热负荷、出风温度、制冷剂进口压力)随容量输出的动态变化特性,仿真结果为数码涡旋系统运行特性的实验研究提供理论依据,同时为制定数码涡旋系统的控制规律奠定基础。

　　2数码涡旋压缩机容量调节特性及冷凝器响应分析

　　2.1数码涡旋压缩机的容量调节特性

　　数码涡旋压缩机的容量调节是通过外部电磁阀PWM(PulseW idthModulation)控制涡旋盘的周期性啮合与分离来实现的,分两个阶段:“负载状态”,电磁阀常闭,压缩机像常规涡旋压缩机一样工作,传递全部制冷剂质量流量,输出为100%;“卸载状态”,电磁阀打开,无制冷剂通过压缩机,输出为0。如图1所示,若周期时间定为20s,一个周期内的“负载状态”和“卸载状态”时间的平均便确定了压缩机的总输出平均容量。卸载状态中,电机运行功耗为满载功耗的10%,因此保证了数码涡旋技术的高效性^[1]。

　　2.2冷凝器内制冷剂流量的响应分析

　　冷凝器作为压缩机周期性负载、卸载运行方式的直接影响对象,进入其内部质量流量的波动特性可用一个占空比可调的矩形脉冲信号来描述。但作为具有较大热惯性以及自平衡能力的冷凝器,进入其内部的物质或能量不可能立即布满或消失,总存在延迟;且由于负(卸)载时间短,流量还没有达到100%(0)稳定状态时,又会进入到下一变化状态中。