技術成果
圖1:壓縮機剖面示意圖
據合肥通用機械研究院出具權威實驗報告顯示,該系列產品與傳統變頻機相比可實現-20℃制熱能力無衰減(相比額定製熱量),制熱量提升45%以上,能效提升20%;-25℃超低溫強力制熱,基本覆蓋我國大多數寒冷地區;與此同時,海信獨創的趨勢干預除霜技術使得除霜時間縮短30%,除霜間隔最長可至6小時,減小房間溫度波動,提高舒適性。
此外,“VVI”模式啟動後,製冷能力同比提升10%,製冷綜合性能係數IPLV(C)提升9%,高出國家一級能效42個百分點;另外,主路過冷度可達25℃(普通系統在5~15℃之間),使得室內機與室外機最大高度差(室外機在下時)可同比增加10m以上,最長配管長度同比增加30m。
技術突破
首次實現噴射增焓渦旋技術與變頻技術的完美結合,壓縮機剖面示意圖如圖1,專利技術的噴氣增焓結構,降低補氣壓損,提高補氣流量,可變容積比技術(VVR),顯著改善低壓縮比能效,高效集中卷六極永磁電機有效提升節能效果,柔性液體剎車技術,獨立油泵系統顯著提高壓縮機可靠性,900-7200RPM超寬頻率範圍,適應更多極限使用模式(如單機低風運行、超配全開高風運行)。
全新的ECO雙源雙模式變流量控制技術,首創所有模式均可雙模式切換功能,實現了噴射量最優控制。制熱時以最佳中間壓力做為控制目標;在製冷時以目標主路過冷度做為控制目標;在除霜時,以噴射過熱度做為控制目標,實現了極限與正常工況的兼得。
全新的DSH(排氣過熱度)自適應控制技術,根據補氣膨脹閥是否開啟、壓縮機工作頻率、高低壓力大小等參數,實時調整DSH目標值,合理修正主閥與噴射閥開度,保證了熱泵系統安全、穩定、高效運行。
基於滑模變結構控制理論和魯棒性軟控制技術的FOC驅動技術,使壓縮機在不同的工況條件下,平穩運轉,突破性的實現了三級對直流無刷電機的120RPS的360°正弦波驅動。
技術背景
除吸收式製冷以外,絕對比例的空調機組使用蒸汽壓縮式製冷循環,其中風冷換熱占比最大,家用空調幾乎100%採用此類技術,商用市場占有率60%以上;此類製冷循環多用於普冷區(120K以上);按照蒸發溫度劃分,可將其分為高溫(>0℃)、中溫(>-60℃)、低溫(≤-60℃)三種,高溫製冷多採用單級壓縮,中溫製冷多採用雙級壓縮,低溫製冷多採用復疊方式。
空調系統多採用單級壓縮風冷換熱系統,此類系統在製冷時一般處於高溫製冷區,可以高效運轉;制熱時一般處於中溫製冷區,受到最低蒸發溫度與最大絕對壓縮比的限制,勢必面臨低溫制熱效果不佳、極限低溫成為“擺設”的困境。
行業內有兩種已大規模使用的方法,一是電加熱輔助,但高能耗、高風險性是其無法避免的問題;二是加大設備投入採用“大馬拉小車”方式,除經濟性差以外,極限低溫無法使用的難題仍未解決。
近些年已經在冷凍行業套用非常成熟的雙級壓縮技術(以雙級壓縮中間完全冷卻和雙級壓縮中間不完全冷卻為代表)被引入空調行業,但實驗數據表明雙級壓縮只在蒸發溫度低於-20℃以下時有一定優勢,理論分析在製冷時(低壓縮比)系統可靠性和能效較難保證。
總之,以上方式均未從根本上解決問題,傳統空調系統陷入製冷與制熱難以兼得的尷尬境地,而噴射變頻渦旋增焓技術除具有傳統變頻空調系統的優良基因外,其“準“二級壓縮的特點,通過VVI模式與普通模式的切換,使得空調系統可同時保證製冷與制熱高效、高可靠性運行。
技術原理
VVI技術由控制模式(軟體)與製冷系統(硬體)兩部分有機結合而成,控制流程簡圖如圖2,製冷系統示意圖如圖3,紅色部分噴射部分。
傳統補氣空調只能在制熱開啟且必須開啟,而VVI技術通過系統各個零部件的合理選型,實現了所有模式均可實現普通模式與VVI模式靈活切換的功能,制熱模式的冷媒流向如圖4(結合圖3:製冷系統示意圖),製冷(除霜)模式的冷媒流向如圖5(結合圖3:製冷系統示意圖),紅色虛線框能為噴射部分。
控制原理為:制熱時通過壓縮機工作轉速、絕對壓縮比、低壓壓力、外環境溫度等系統實時參數判斷是否進入VVI模式,噴射過程中以最佳中間壓力做為控制目標,中間壓力通過高低壓壓力感測器或者內外機盤管溫度耦合計算得出,將噴射節流後溫度轉化為飽和壓力值做為控制對象;在製冷時通過目標過冷度與實際過冷度的對比判斷是否進入VVI模式,噴 射過程中以目標主路過冷度做為控制目標,目標過冷度取開機內機所需最 小過冷度的最大值;在除霜時,以噴射過熱度做為控制目標。
工作原理: VVI技術除噴射過程與壓縮過程一齊進行的特點外,其餘理論分析與兩級壓縮中間不完全冷卻一致,圖6為理論情況下的壓焓圖,vvi模式啟動後,經過經濟器的換熱後的過熱 製冷劑氣體噴射至壓縮機中間腔,猶如一隻強心劑,使空調系統的心臟動力更加強勁,通過主路過冷度提升(如圖6中3→4),主側質量循環量增大(如圖6的“i“),同時結合壓縮機轉速的大幅提升,三管齊下,在不增加能耗的前提下,大幅提升製冷量、制熱量和能效比。
技術套用展望
我國長江以北地區多以溫帶季風氣候與溫帶大陸性氣候為主,冬季平均氣溫較低,一般在-3℃~-20℃之間,冬季採暖的以集中供暖為主,但部分寫字樓與絕大多數別墅與新住宅無市政供暖,即使覆蓋區域,因熱力管網的分流不平衡、串並聯形式,房間溫度無法滿足舒適性要求的情況占比很大,因此使用空調系統做為制熱工具的需求明顯, APF標準的大範圍實施也體現這點。
VVI技術相比傳統變頻機更適應低溫制熱工況,相比雙級壓縮更適應製冷工況,是一種“折中”的技術方案,是最經濟的方案,除在小型多在線上上套用以外,在大型多在線上(包括壓縮機並聯、模組並聯等)、變頻單元機、冷熱水機都有良好的套用前景。