郭芳程 李廷勛

（1.中山大學(xué) 廣州 510725； 2.廣東美的暖通設(shè)備有限公司 佛山 528311）

引言

隨著生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)的要求越來越高，空調(diào)越來越普及，已經(jīng)成為生活必需品。多聯(lián)機(jī)作為高端產(chǎn)品，也是應(yīng)用越來越廣泛，特別是商用辦公、高端別墅等場所，多聯(lián)機(jī)由于安裝靈活、性能優(yōu)越、功能全面，成為大家的首選。

所謂多聯(lián)機(jī)，即一臺或數(shù)臺風(fēng)冷室外機(jī)可連接數(shù)臺不同或相同型式、容量的直接蒸發(fā)式室內(nèi)機(jī)構(gòu)成單一制冷循環(huán)系統(tǒng)。多聯(lián)機(jī)各品牌宣傳的一個重點就是配管長度，比如大金VRV X7宣傳總管長1 000 m，最大等效單管長240 m，最大實際單管長200 m。美的、格力……各大品牌都有類似宣傳。

顯然，長配管便于安裝，但同時也是會導(dǎo)致各種各樣的問題，如可靠性、舒適性、能力能效等[1～2]，其中制冷能力直接影響用戶感知的舒適性，但目前對于該項研究缺乏具體的數(shù)據(jù)[2]。

本文主要分析比較典型的百米長配管對制冷能力的影響，并通過實際測試驗證。各大品牌安裝說明書里配管長度包括主配管長度和分歧管到內(nèi)機(jī)管長度，這里專指主配管長度。

1 理論分析計算模型

長配管對能力影響主要存在問題是壓力損失和熱量損失。

壓力損失我們可以通過逐段計算近似得出，實際中我們可以通過標(biāo)準(zhǔn)安裝長度得到各部件的壓損，長配管段根據(jù)沿程壓力損失公式（1），局部壓力損失根據(jù)公式（2）計算，不同工況下再根據(jù)實際流量修正。主要計算公式如下列所示[2～3]。

適用范圍：Re=5 000～105

適用范圍：Re=105～106

以上公式中，ΔPλ是沿程壓力損失，ΔPζ是局部壓力損失，λ是沿程壓損系數(shù)，ζ是局部壓損系數(shù)，l是管長度，d是管內(nèi)徑，ρ是制冷劑密度，v是制冷劑流速，μ是制冷劑動力粘度，Qm是制冷劑質(zhì)量流量。

熱量損失由于實際工程復(fù)雜多樣，保溫存在很大差異，計算復(fù)雜，我們通過按比例近似計算。

制冷劑R410A的物性包括焓值、密度、動力粘度都可以由NIST Refprop根據(jù)溫度和壓力查詢，這是目前最權(quán)威的制冷劑數(shù)據(jù)庫，直接引用數(shù)據(jù)精度更高。

從沿程壓損公式（1）來看，顯然配管越長，管徑越小，沿程壓損越大。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)短配管測試數(shù)據(jù)，我們可以計算得到了長配管系統(tǒng)的壓力損失和熱量損失。

制冷能力通過壓縮機(jī)十系數(shù)法求解，根據(jù)短配管數(shù)據(jù)逆運算出來的系統(tǒng)參數(shù)并代入計算得到的壓損、熱損進(jìn)行迭代運算，可以得到系統(tǒng)能力。

我們選取了某外資品牌一款多聯(lián)機(jī)測試短配管數(shù)據(jù)，假設(shè)壓縮機(jī)頻率不變，理論計算長配管能力，與實測短配管能力對比，得到趨勢如圖1，其中長配管根據(jù)廠家要求加大管徑。

根據(jù)圖1我們可以看出，安裝100 m長配管后各溫度工況下能力都有所衰減，溫度越高，衰減越小，這是由于溫度越高，壓縮機(jī)運行頻率降低，系統(tǒng)流量減小，實際壓力損失減小。

2 實驗驗證

以上理論計算我們假設(shè)了頻率不變，實際情況是怎么樣呢？

我們隨后對該外機(jī)進(jìn)行長配管測試，安裝如圖2所示，短配管主管長5 m，長配管主管長100 m，主配管管徑根據(jù)安裝說明書加大一號，其余管路一樣。

實際測試對比如圖3所示。

圖1 長/短配管能力比計算值與溫度關(guān)系

圖2 多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)能力測試安裝圖

圖3 長/短配管能力比值與溫度關(guān)系

實際測試我們發(fā)現(xiàn)，多聯(lián)機(jī)的能力衰減比計算值減小，在高溫工況基本沒有衰減。

根據(jù)多個機(jī)型測試，發(fā)現(xiàn)各機(jī)型衰減略有不同，最大衰減約為15 %。

3 分析與結(jié)論

實驗測試和理論計算的差異，實際上涉及多聯(lián)機(jī)的壓力補償和壓力限頻控制，雖然長配管存在壓力損失，但是多聯(lián)機(jī)壓力補償控制會提高頻率，沒有壓力補償控制的也會由于壓力降低，解除壓力限頻而提高頻率，增加輸出能力。如我們研究的機(jī)型在標(biāo)冷35 ℃工況，短配管頻率94 Hz，而長配管頻率98 Hz，這使得最終衰減減小。

通過數(shù)據(jù)我們可以看到，不論是模擬計算還是實驗，隨著室外溫度升高，制冷能力衰減減小，所以我們設(shè)計時能力方面考慮標(biāo)冷工況即可，一般一百米長配管衰減10 %～15 %，不同機(jī)型的具體衰減要具體分析計算。

壓力損失與管長、管徑有很大關(guān)系，多聯(lián)機(jī)設(shè)計安裝時要符合多聯(lián)機(jī)廠家規(guī)定，按規(guī)定選擇管徑和限制管長，保溫上也要做好，才能最大發(fā)揮多聯(lián)機(jī)的性能。

根據(jù)以上分析，我們可以更有效地指導(dǎo)設(shè)計，為多聯(lián)機(jī)的有效運行提供保障。