复杂制冷系统通用建模方法与仿真研究

　　此系统的另外一个特点是空气依次通过两个换热器，因此在计算中需要补充一个方程，即HE2空气侧的入口状态为HE1的空气侧出口状态。

　　4.4 算例

　　采用复杂制冷系统汽液两相流体网络模型和分布参数法支路数学模型，对各种复杂制冷系统进行了仿真研究来分析各个系统的性能，以进行进一步的优化设计和优化控制研究。图5所示为对图2所示的变频VRF空调系统在全体制冷模式下系统性能的仿真结果。三个室内机的结构完全一样，风量都为550m3/h，但是三个房间的温度分别时房间A为22oC，房间B为25oC，房间C为27oC，房间的相对湿度都为50%。三个房间的电子膨胀阀分别控制对应蒸发器出口过热度为5oC。整个系统内的制冷剂充注量为3.5Kg。

　　从图中可以看出，随着压缩机频率的上升生发，冷凝温度(Tc)上升，蒸发温度(Te)下降，压缩机的输入功率(Wcomp)和每个房间的制冷量(QA,QB,QC)也都不断上升，整个系统的能效比(EER)在压缩机频率为40Hz达到z*大值，这主要时在极低频率下压缩机的效率迅速下降，而随着频率的升高，系统压缩比变大，也导致系统的能效比降低。上述系统层面的性能变化规律与传统的单元空调系统(变频空调器)是基本一致的[11,12]。在某个特定的频率下，房间的温度越高，该房间的制冷量越大。这主要是因为整个系统的蒸发温度是基本一致的，而且每个室内机的出口都被控制在相同的过热度，因此房间温度越高，换热温差就越大，在换热器结构和风量相同的情况下，换热温差越大，和空气的热交换量也就越大。

　　本文所提出的基于分布参数法支路模型的复杂制冷系统汽液两相流体网络模型可以用来分析系统制冷剂充注量、压缩机频率、联接管路结构、系统换热器结构、风量与环境温湿度条件对整个系统以及每个支路的影响,可以用来对复杂制冷系统的性能分析，优化设计和优化控制进行仿真研究。而且在上述算例中，每个工况的计算都在5分钟之内完成，有着良好的计算效率。

　　图5 变频VRF空调系统性能分析(全体制冷模式)

　　5. 结论

　　本文采用汽液两相流体网络的方法建立了复杂制冷系统的物理模型和数学模型。制冷剂汽液两相流体网络模型具有连接形式灵活，扩展性强的特点，具有良好的通用性，能够用关联矩阵的形式对各种复杂制冷系统附件之间的联接关系进行描述，并采用虚实支路相结合的方法，使得每个系统尽管有多种运行模式，各个支路的功能并不确定的情况下，每个系统都有一种统一的描述方式。采用基于图形法的变频压缩机和膨胀阀的仿真模型以及分布参数法换热器和管路模型，使得模型可以用来分析系统制冷剂充注量、压缩机频率、联接管路结构、系统换热器结构、风量与环境温湿度条件对整个系统以及每个支路的影响,并具有较高的精度和计算效率。本方法用来建立变频VRF空调系统、带生活热水热泵系统和热泵型调温除湿机系统的仿真模型，并用来进行性能分析，取得了良好的效率。本方法可以用来对各个复杂制冷系统进行建模和仿真研究，为复杂制冷系统的性能分析，优化设计和优化控制提供了一套有效的工具。

　　6. 参考文献

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