能源和環(huán)境問題是當今世界關注的焦點。為了節(jié)約能源保護環(huán)境，采用變流量以適應空調(diào)負荷變化，在制冷空調(diào)領域受到廣泛重視，變水量、變風量和變制冷劑流量等變流量系統(tǒng)得到應用，在提高調(diào)控質量和節(jié)約能源兩個方面效果突出。

    隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，住宅建設迅猛增長，為了滿足人們對室內(nèi)外空氣環(huán)境要求不斷提高的需要，近年來出現(xiàn)了所謂"住宅空調(diào)"，水--空氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)(管道機)和多聯(lián)式空調(diào)機組分別適合不同需要，呈三足鼎立局面。但是，必須注意的是，住宅空調(diào)的特點是冷暖兩用、調(diào)控優(yōu)良、可靠性高、節(jié)約能源，具備上述四方面的空調(diào)設備才堪稱"住宅空調(diào)"，才能在此領域立足壯大。而調(diào)控是水-空氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)(管道機)當前的薄弱環(huán)節(jié)，應從速解決。至于多聯(lián)式空調(diào)機組雖然比較完美，但是仍存在標準與難以掌握兩大問題，本文將對此進行論述。

    變制冷劑流量(VRF)空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)機數(shù)量多少，可分為單元式和多元式兩種類型，而多聯(lián)式空調(diào)機組就是多元式變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)，因此，名為機組實際是一套整體系統(tǒng)，必須用整體的系統(tǒng)的觀點進行分析研究與試驗，才能正確地掌握與評價。

    1、兩相流體網(wǎng)絡模擬分析空調(diào)系統(tǒng)

    多聯(lián)式空調(diào)機組由一臺或多臺室外機與多臺室內(nèi)機組成，依靠制冷劑流動進行能量轉換與輸送，所以，它是由制冷劑管路將制冷壓縮機、室內(nèi)外換熱器、節(jié)流裝置和其它輔助部件聯(lián)接而成的閉式管網(wǎng)系統(tǒng)，而室內(nèi)外換熱器又可視為具有擴展表面的傳熱管，在管內(nèi)進行著連續(xù)冷凝或蒸發(fā)過程；這樣，多聯(lián)式空調(diào)機組--嚴格說即變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)，實質上是由制冷壓縮機、電子膨脹閥、其它閥件(附件)以及一系列管路構成的環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)中的管路有以下3種類型：

    ①外肋片直管：具有擴展表面的傳熱管段，承擔系統(tǒng)與室內(nèi)外環(huán)境進行熱量交換作用；

    ②光管直管：當其外覆保溫層時，則視為復合直管，由于布置不同，有上升立管、下降立管和水平管之分；

    ③光管彎管：具有一定彎曲角度的光管。

    根據(jù)上述剖析與歸納，石文星博士率先提出以變?nèi)萘恐评鋲嚎s機為核心的氣液兩相流體網(wǎng)絡模型，從網(wǎng)絡拓撲關系描述入手，通過增廣關聯(lián)矩陣，建立了變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)的通用的分布參數(shù)模型，采用變步長求解。并以此為手段分析了多聯(lián)式空調(diào)機組的運行特性，研究了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性，從而為多元式變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)難以進行分析研究提供了解決方法。

    以變?nèi)萘恐评鋲嚎s機為核心氣液兩相流體網(wǎng)絡模型，與具有恒壓點的單相不可壓縮流體網(wǎng)絡模型有明顯的不同特點：

    ①具有相變過程。制冷劑沿管路流動存在壓力損失，且與外界環(huán)境發(fā)生熱交換，會產(chǎn)生相變(冷凝或蒸發(fā))；在穩(wěn)定工況下，流入與流出節(jié)點的質量流量相等，而體積流量不等。

    ②管段阻力特性系統(tǒng)S并非常數(shù)。微元管段阻力系數(shù)取決于制冷劑狀態(tài)和流速變化，各管段的阻力特性系數(shù)并非管段結構的函數(shù)，即管段阻力特性系數(shù)不能作為常數(shù)處理。

    ③網(wǎng)絡系統(tǒng)無恒壓點。網(wǎng)絡中各點的壓力取決于制冷壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹閥的匹配和調(diào)節(jié)關系，取決于環(huán)境溫度和制冷劑流動狀態(tài)；網(wǎng)絡系統(tǒng)通過制冷劑充注量或補充相應的方程封閉求解。

    ④制冷劑的動力特性和傳熱特性存在耦合關系。各管段制冷劑的溫度不僅取決于與外界環(huán)境的換熱狀況，還與該管段的壓力密切相關。

    2、運行穩(wěn)定性

    多聯(lián)式空調(diào)機組以節(jié)約能源、智能化調(diào)節(jié)和精確的溫度控制著稱，但是，是否能真正具備上述三項優(yōu)越性呢？實際并不一定，而與其容量大小和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性相關。

    2.1 關于多聯(lián)式空調(diào)機組容量

    為了宣傳多聯(lián)式空調(diào)機組的優(yōu)越與萬能，常用以下幾點表達，即：多室外制冷壓縮機的單一系統(tǒng)，可聯(lián)接64臺、128臺甚至256臺室內(nèi)機，配管z*長可達125m，室外機、室內(nèi)機之間的高差可為50m，室內(nèi)機之間的高差可達30m。且不論為了實現(xiàn)這種大系統(tǒng)的可靠運行，特別是針對由于環(huán)境溫度過低與管路過長帶來的液體回流、液態(tài)制冷劑再閃發(fā)和回油困難等問題，需要增加一些輔助回路與附件，致使系統(tǒng)復雜，更重要的是將造成過多能量消耗，以及系統(tǒng)難以穩(wěn)定運行。

    為什么能耗增加？一方面由于機組容量增加，實現(xiàn)系統(tǒng)各部件的z*優(yōu)化匹配有難度，致使能耗增加。例如，日本為了實現(xiàn)1997年12月京都會議決議，規(guī)定多聯(lián)式空調(diào)機組的制冷能效比(EER)為：制冷量小于等于4kW為4.12，小于等于7kW為3.23，小于等于28kW為3.07，可以說明問題。另一方面，由于管路過長，阻力損失大大增加，也將造成制冷壓縮機能耗大為增加，各廠家對此均有說明，故不多述?？傊?，多聯(lián)式空調(diào)機組容量不宜太大，額定制冷量以不大于56kW為好，而且，室外機就說可能分散布置。

    2.2 關于系統(tǒng)運行穩(wěn)定性

    以制冷工況為例，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度是表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的參數(shù)。但是，對于室內(nèi)機來說卻不能作為調(diào)節(jié)參數(shù)，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需要控制蒸發(fā)器制冷劑出口的過熱度，以防止回液，因此，室內(nèi)機的被控參數(shù)是室溫和蒸發(fā)器制冷劑出口的過熱度，而調(diào)節(jié)參數(shù)只有室內(nèi)機的風量和電子膨脹閥的開度。

    對于室外機來說，其中變頻制冷壓縮機是VRF氣液兩相流體網(wǎng)絡的動力源，其吸氣壓力和排氣壓力的變化是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵；但是，盡管制冷壓縮機吸氣壓力和排氣壓力一定，室外環(huán)境溫度、壓縮機頻率和冷凝器風量變化，都直接影響冷凝器制冷劑出口的再冷度，而此再冷度又是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的一個重要參數(shù)，因此，制冷壓縮機吸氣壓力、排氣壓力以及冷凝器風量是調(diào)節(jié)參數(shù)，而這些參數(shù)之間又存在充分的耦合關系。

    根據(jù)上述分析，石文星博士提出VRF空調(diào)系統(tǒng)的自治協(xié)調(diào)控制法，即：

    ①在保證室內(nèi)機蒸發(fā)器制冷劑出口具有一定過熱度的條件下，應用電子膨脹閥控制室溫穩(wěn)定；

    ②在保證室外機冷凝器制冷劑出口具有一定再冷度的條件下，調(diào)節(jié)壓縮機頻率和冷凝器風量控制制冷壓縮機吸氣壓力和排氣壓力；

    ③在室外機處集中控制壓縮機吸氣過熱度。