離心冷水機(jī)組在空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能效果分析

　　對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)習(xí)慣將冷水機(jī)組運(yùn)行工況下COP值視為評(píng)估空調(diào)機(jī)組性能的重要指標(biāo),，但實(shí)際情況下，冷水機(jī)組 部分時(shí)間段非滿負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行,，因此,，使用該指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估具有 的片面性，利用空調(diào)在運(yùn)行期間的綜合效率進(jìn)行評(píng)估,，就能夠比較真實(shí)地反映出冷水機(jī)組的節(jié)能效率,，因此，該指標(biāo)得到越來越多的業(yè)內(nèi)認(rèn)可,。而磁懸浮變頻離心冷水機(jī)組也是以此理念作為基礎(chǔ)研發(fā)產(chǎn)生,，將 降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，減少排放污染,。

　　1,、工作原理與節(jié)能效果分析

　　1.1冷水機(jī)組的工作原理

　　磁懸浮變頻式冷水機(jī)組主要依靠磁懸浮軸承帶動(dòng)磁懸浮壓縮機(jī)做功，在離心式冷水機(jī)組的軸向上布置安裝有永磁直流電機(jī),，接通電源后,，在電磁場(chǎng)的影響下,，促使軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且保持軸承與底座之間的位移誤差不超過0.007 mm,，降低兩者之間的摩擦可能,，也節(jié)省了潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)，提高了空間利用,。

　　1.2冷水機(jī)組非滿負(fù)荷狀態(tài)下節(jié)能效果分析

　　通過研究中央空調(diào)系統(tǒng)的冷水機(jī)組在非滿負(fù)荷狀態(tài)下的工況運(yùn)行情況,，調(diào)節(jié)能耗影響因素，制定有針對(duì)性的技改措施進(jìn)行調(diào)控,，以降低部件能耗,。設(shè)定在冷水機(jī)組溫度為32℃的運(yùn)行條件下，研究COP在不同負(fù)荷下的值域變化,，以磁懸浮離心式冷水機(jī)組,、變頻離心式冷水機(jī)組、定頻離心式冷水機(jī)組等三種形式進(jìn)行對(duì)比研究,，可得出如圖1所示的空調(diào)機(jī)組COP與載荷變化關(guān)聯(lián)圖,。

　　常用的定頻離心式冷水機(jī)組通常采用調(diào)節(jié)導(dǎo)流葉片的角度控制空調(diào)壓縮機(jī)流量，但在低負(fù)荷條件下運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)冷水機(jī)組的喘振現(xiàn)象,，影響壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行,，而且對(duì)導(dǎo)流葉片的可調(diào)控角度受到 范圍限制影響，因此,，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證當(dāng)導(dǎo)流葉片的開合度小于30%情況下,，具有明顯的節(jié)流效果，但是冷水機(jī)組的能耗也顯著增加,。變頻離心式冷水機(jī)組除了調(diào)控導(dǎo)流葉片的開和角度外,，協(xié)調(diào)使用了變頻調(diào)速手段與之相結(jié)合，擴(kuò)大了負(fù)荷的可控范圍,，也提高了冷水機(jī)組的能耗調(diào)節(jié)范圍,，但是與定頻設(shè)備同樣存在低負(fù)荷條件下的喘振現(xiàn)象，而且隨著變頻作用的發(fā)生,，頻繁開閉調(diào)節(jié)導(dǎo)流葉片,，造成了更大程度的 損耗，提升了運(yùn)行能耗,。磁懸浮離心式冷水機(jī)組如上述主要采用了永磁直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng),，同時(shí)結(jié)合變頻技術(shù)，根據(jù)工作需要 調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速,、制冷流量等,，確保壓縮機(jī)在不同負(fù)荷條件下的壓縮狀態(tài)，

　　因此,，雖然在不同負(fù)荷運(yùn)行條件下,，COP曲線呈現(xiàn)出衰減趨勢(shì),，但在70%的負(fù)荷范圍內(nèi)，COP曲線整體呈現(xiàn)水平狀態(tài),，節(jié)能效果明顯優(yōu)于其他兩種形式的離心冷水機(jī)組,。

　　1.3冷水機(jī)組與不同溫感冷卻水變化的節(jié)能效果分析

　　同樣以磁懸浮離心式冷水機(jī)組、變頻離心式冷水機(jī)組,、定頻離心式冷水機(jī)組等三種形式進(jìn)行對(duì)比研究,，設(shè)定滿負(fù)荷條件下，即 負(fù)荷率下,，冷水機(jī)組在不同溫感的冷卻水作用下COP變化情況,，進(jìn)水溫度溫差范圍為10~36℃。通過對(duì)比分析,，初始溫度在10℃時(shí),，磁懸浮離心式冷水機(jī)組的COP達(dá)到22%，當(dāng)進(jìn)水溫度上升至16℃時(shí),，變頻和定頻冷水機(jī)組COP才有顯現(xiàn),，初始值約為13%，并且三種冷水機(jī)組隨著冷卻水進(jìn)水溫度的不斷升高,，其COP值均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，當(dāng)溫度達(dá)到32℃時(shí),，三種COP值呈現(xiàn)相交等值,，其COP達(dá)到6%。

　　綜上分析,，在相同 負(fù)荷率條件下,，冷卻水進(jìn)水溫度相同情況下，磁懸浮冷水機(jī)組的COP值依次高于變頻式冷水機(jī)組和定頻式冷水機(jī)組,，具有更加明顯的降耗效果,。

　　除此之外，磁懸浮離心式冷水機(jī)組的空調(diào)壓縮機(jī)啟動(dòng)單機(jī)需要電流只要2 A,，在低電流條件下即可啟動(dòng)運(yùn)行,， 降低了高電流啟動(dòng)器對(duì)于電網(wǎng)擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，減少了壓縮機(jī)的啟動(dòng)能耗,。綜合磁懸浮離心式冷水機(jī)組的變頻,、零摩擦、無需潤(rùn)滑油,，并且在低負(fù)荷條件下,，具有較高COP，對(duì)于冷卻水水溫的較好適應(yīng)性等多方優(yōu)勢(shì),，整體具有較高的節(jié)能效果,。

　　2 ,、冷水機(jī)組的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性能分析

　　2.1能源中心制冷供冷

　　能源中心作為機(jī)場(chǎng)航站的配套設(shè)施，需要有足夠的供冷量確保機(jī)場(chǎng)環(huán)境的適宜溫度,，一般情況下設(shè)置的室內(nèi)場(chǎng)館包括候機(jī)廳,、指揮中心以及公共服務(wù)區(qū)等設(shè)施，使用面積約為72萬m2,，預(yù)算夏季高峰期的冷負(fù)荷約為97500kW,。

　　2.2能源政策影響

　　為了 控制上一級(jí)供電的實(shí)際用電消耗，結(jié)合用電政策要求,，利用波峰波谷的電價(jià)差,，合理調(diào)控不同時(shí)間段機(jī)場(chǎng)大型用電設(shè)施的使用時(shí)長(zhǎng)，合理分配不同設(shè)備的用電負(fù)荷,，制定出負(fù)荷分布方案,，實(shí)現(xiàn)用電優(yōu)化。

　　2.3空調(diào)供冷方案

　　結(jié)合地方政府和電力部門的能源用電政策,，綜合分析機(jī)場(chǎng)不同區(qū)域和設(shè)施設(shè)備的用電要求,，主要采用水蓄冷的供冷方案。擬建設(shè)12臺(tái)2 000 RT的冷水機(jī)組組成水冷系統(tǒng)蓄冷設(shè)施,，建造3座容量約1.8萬m3的水冷槽,，蓄冷量達(dá)到117 400 IHH。在夜間的低電價(jià)時(shí)段內(nèi)采用水蓄冷方式進(jìn)行供冷,，而且保證滿足夜間空調(diào)的負(fù)荷要求,。白天在高電價(jià)的時(shí)間段內(nèi)再釋放水冷槽冷量，進(jìn)行集中供冷,。主要涉及到的設(shè)備有離心冷水機(jī)組,、冷凍水多級(jí)泵、水冷槽,，以及電控設(shè)備等,。

　　2.4經(jīng)濟(jì)效果比較

　　按照常規(guī)夏季空調(diào)使用時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)為170天計(jì)算，以定頻離心式冷水機(jī)組與磁懸浮離心式冷水機(jī)組進(jìn)行比對(duì)分析,，基礎(chǔ)設(shè)備均配備有冷卻塔,、冷卻水泵、冷凍多級(jí)泵,、水冷槽,、蓄冷池、 供電系統(tǒng)和管道設(shè)施等,，而且各種設(shè)備型號(hào),、功率、安裝臺(tái)數(shù)等參數(shù)基本相同,，但是整個(gè)系統(tǒng)完善建成,，定頻離心式水冷機(jī)組配套設(shè)施初期投入需要13265萬元,，而磁懸浮離心式水冷機(jī)組配套初期投入需要13935萬元，相較于定頻多投入670萬元,，經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較高,。

　　按照各型號(hào)設(shè)備在不同運(yùn)行負(fù)荷條件下工作狀態(tài)的耗電量進(jìn)行綜合分析，預(yù)設(shè)設(shè)備運(yùn)載負(fù)荷于滿載總負(fù)荷占比分別為25%,、50%,、75%、l00%等狀態(tài),，而且根據(jù)冷水機(jī)組與配套設(shè)備設(shè)施在相同負(fù)荷條件下,，在用電不同時(shí)段，比如尖峰時(shí)段,、高峰時(shí)段,、平峰時(shí)段、低谷時(shí)段等錯(cuò)峰用電情況進(jìn)行縱向比對(duì),。經(jīng)過實(shí)踐論證,，定頻離心冷水機(jī)組及配套設(shè)施耗電量達(dá)到了3 230.52萬kW·h/年，而磁懸浮離心式冷水機(jī)組及配套設(shè)施耗電量則為2208.9l萬kW·h/年,，磁懸浮離心式比定頻離心式的供冷系統(tǒng)年耗電量要節(jié)省電量1 021.61萬kW.h,，節(jié)省電費(fèi)480.1萬元，運(yùn)行費(fèi)用大大降低,。

　　雖然磁懸浮離心式冷水機(jī)組的初期投入較高,，但是通過后期正常運(yùn)行期間的低成本維護(hù)，可在1.4年周期內(nèi)回收初期投入成本,， 快、回報(bào)高,。而且在設(shè)備折舊與年損耗相同的條件下,，磁懸浮離心式冷水機(jī)組的整體配套設(shè)施運(yùn)維成本 降低，有助于機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,，具有較好的經(jīng)濟(jì)節(jié)約價(jià)值,，相比定頻也具有較好的節(jié)電降耗優(yōu)勢(shì)，因此,，磁懸浮冷水機(jī)組的整體性能更加 ,。