多联机低温制热性能增强技术研究
2025-10-14

在现代建筑暖通空调系统中,多联机(VRF)因其高效节能、灵活控制和节省空间等优势,广泛应用于住宅、商业及办公建筑。然而,在寒冷地区冬季运行过程中,多联机系统常面临低温环境下制热能力下降、能效比降低甚至无法正常启动的问题。因此,提升多联机在低温环境下的制热性能成为当前研究的重点方向之一。

传统多联机系统在室外温度低于-10℃时,压缩机排气温度升高,回油困难,蒸发器结霜严重,导致制热量显著衰减。同时,由于冷媒循环量减少,系统整体效率大幅下降。为解决这一问题,近年来国内外学者与企业围绕压缩机技术、冷媒优化、除霜策略以及热回收等方面展开了深入研究,并提出了一系列性能增强技术。

首先,喷气增焓技术(EVI,Enhanced Vapor Injection)是目前应用最广泛的低温制热增强手段之一。该技术通过在压缩机中间压力级引入辅助吸气口,将部分高压液态制冷剂经节流后进入经济器,再以气态形式注入压缩机的中压腔,从而实现“准二级压缩”。这种设计有效降低了压缩过程中的排气温度,提高了单位质量制冷剂的制热量,使系统在-15℃甚至-25℃的低温环境下仍能维持较高的制热能力和COP值。实验数据显示,采用喷气增焓技术的多联机系统在-15℃工况下,制热量可提升30%以上,COP提升约20%。

其次,双级压缩或多级压缩技术也被广泛应用于超低温制热场景。与单级压缩相比,双级压缩通过分阶段压缩制冷剂,降低了每级的压缩比,减少了压缩过程中的能量损失和温升。该技术特别适用于严寒地区,能够在-25℃以下环境中稳定运行。结合补气技术,双级压缩系统不仅提升了制热能力,还增强了系统的可靠性和寿命。部分高端机型已实现-30℃超低温启动,满足我国北方高寒地区的采暖需求。

在冷媒选择方面,新型环保制冷剂的应用也为低温制热性能的提升提供了支持。例如,R32和R410A作为主流冷媒,虽然具备良好的热力学性能,但在极低温下仍存在液相黏度增大、流动性变差等问题。相比之下,CO₂(R744)作为一种天然制冷剂,具有优异的低温流动性和传热性能,尤其在跨临界循环中表现出较强的低温适应能力。尽管其系统工作压力较高,对设备密封性要求严格,但随着材料与控制技术的进步,CO₂热泵系统在多联机领域的应用前景日益广阔。

此外,智能除霜控制策略的优化也是提升低温制热连续性的关键。传统定时或温差除霜方式容易造成过度除霜或除霜不彻底,影响室内舒适性。新型多联机系统引入了基于气象参数、运行时间、蒸发器表面状态等多变量融合的智能除霜算法,能够精准判断结霜程度,动态调整除霜周期和时长,最大限度减少除霜过程对制热的影响。部分系统还采用了逆循环除霜与热水冲霜相结合的方式,进一步缩短除霜时间,提高系统能效。

值得一提的是,热气旁通与蓄热辅助加热技术也在特定场景中发挥着重要作用。在极端低温启动阶段,热气旁通可将部分高温排气引入蒸发器,防止压缩机因吸气过热度不足而损坏;而蓄热装置则可在夜间低谷电价时段储存热量,在白天高峰时段释放,缓解主机负荷压力,提升整体系统稳定性。

综上所述,多联机低温制热性能的提升依赖于多种技术的协同创新。从核心部件的升级到系统控制逻辑的优化,再到新型冷媒的应用,各项技术共同推动了多联机在寒冷地区的适用边界不断扩展。未来,随着人工智能、物联网和大数据分析技术的深度融合,多联机系统将实现更加精细化的运行管理,进一步提升低温环境下的能效表现和用户体验。同时,绿色低碳的发展趋势也将促使行业加快向更环保、更高效的制冷剂和热泵技术转型,为实现“双碳”目标提供有力支撑。

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