249DeST中VRF模拟模型建立与验证.docx
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2022-10-12
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DeST 中 VRF 模拟模型建立与验证
清华大学建筑技术科学系 王旭辉 夏建军 张晓亮 燕达
摘要 本文从指导实际工程中 VRF 空调系统的设计和运行优化出发，以 DeST 软件为平台，建
立了适于全年逐时模拟的 VRF 系统分部件灰箱模型。利用日本大金（Daikin）提供的 VRV 系
统参数，在合理简化模型的基础上，进行了参数识别和验证，得到能够准确反映 Daikin VRV
性能特性的 VRF 模型，可以进一步用其进行全年逐时能耗的模拟，为 DeST 的实际工程应用
提供指导和帮助。
关键词 VRF（变制冷剂流量） DeST 模拟模型 参数识别 验证
1 引言
变制冷剂流量（Variable Refrigerant Flow, 以下简称 VRF）空调系统 20 世纪 80 年代始
发展于日本和西欧一些国家中，90 年代被引入中国，逐渐代替一些传统的中央空调系统，
得到较为广泛的应用。由于其采用变容量调节以匹配系统负荷变化，通过改变流经各室内机
的制冷剂流量来满足不同室内机所带房间的热湿负荷需求，且各室内机可以独立调节，因此
特别适合于同一建筑内部各房间功能和负荷多样化的建筑，比如写字楼、商场等，在节能方
面具有较为突出的表现。由于其良好的调控性能，其季节能效比高于风冷热泵空调机组
[1]
；
而与传统大型中央空调相比，VRF 系统又具有自动化程度高、使用灵活、管理方便等优点。
因此 VRF 空调系统在现阶段的工程设计中日益得到广泛应用。
从 VRF 系统在建筑中实际应用的效果来看，其系统能效性能与设计理想工况以及厂家
提供的数据还存在不小的差距，主要原因有室内机与室外机选型不当、对管长和高差对系统
性能未加以修正、系统设计超出匹配限制等
[2]
，这些问题造成 VRF 系统在实际应用中容量
匹配不当、运行能耗高、COP 偏低。因此即使有性能良好的 VRF 产品，也要根据工程实际
进行认真的设计，才能使 VRF 系统在运行中真正达到节能、舒适的效果。
而要实现良好的设计，应该对 VRF 的运行进行全工况遍历，即考察所设计的 VRF 系统
在全年各种工况下的运行性能，全面考察不同的系统方案的优缺点，以对设计和运行进行全
面的指导。目前进行全工况遍历最可行有效的方法是进行模拟分析。借助于清华大学建筑技
术科学系独立开发的建筑能耗模拟分析软件 DeST
[3]
，能够获得 VRF 系统所负责的建筑区域
的全年逐时负荷，以负荷作为 VRF 系统模拟模型的输入，可获得 VRF 全年逐时运行情况的
模拟结果，从而实现全工况遍历。
本文以 DeST 软件为平台，搭建了 VRF 系统模拟模块，建立了以分部件灰箱模型为基
础的 VRF 系统模拟模型，并且利用厂家样品数据进行了模型识别和验证，从而获得能够进
行全年系统能耗模拟的完整 VRF 模型。
2 VRF 系统模拟模型
进行 VRF 系统模拟是为了指导设计选型和运行优化，因此 VRF 系统模型必须符合以下
三个基本要求：一是该模型能够反映不同工况下系统不同部件的运行状况；二是该模型适合
于以小时为步长的全年逐时模拟；三是该模型具有良好通用性，对于不同的 VRF 系统能够
通过关键参数的识别来反映其特性。
分部件联合模拟灰箱模型是最符合上述要求的模型，本文分别建立压缩机、室外机换热
器、室内机换热器和膨胀阀的灰箱模型，然后将它们联立为 VRF 系统模型，联合模拟，联
立求解。
VRF 系统的基本组成部件是 1 个室外机、2 个或多个室内机，以及连接室外机和室内机
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