離心冷水機組在空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能效果分析

　　對傳統(tǒng)行業(yè)標準習慣將冷水機組運行工況下COP值視為評估空調(diào)機組性能的重要指標,，但實際情況下，冷水機組 部分時間段非滿負荷狀態(tài)運行，因此,，使用該指標進行評估具有 的片面性，利用空調(diào)在運行期間的綜合效率進行評估,，就能夠比較真實地反映出冷水機組的節(jié)能效率,，因此，該指標得到越來越多的業(yè)內(nèi)認可,。而磁懸浮變頻離心冷水機組也是以此理念作為基礎研發(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冷水機組的工作原理

　　磁懸浮變頻式冷水機組主要依靠磁懸浮軸承帶動磁懸浮壓縮機做功，在離心式冷水機組的軸向上布置安裝有永磁直流電機,，接通電源后,，在電磁場的影響下，促使軸承高速運轉(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)省了潤滑冷卻系統(tǒng)的布置設計,，提高了空間利用,。

　　1.2冷水機組非滿負荷狀態(tài)下節(jié)能效果分析

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

　　常用的定頻離心式冷水機組通常采用調(diào)節(jié)導流葉片的角度控制空調(diào)壓縮機流量,，但在低負荷條件下運行時容易出現(xiàn)冷水機組的喘振現(xiàn)象,，影響壓縮機的穩(wěn)定運行，而且對導流葉片的可調(diào)控角度受到 范圍限制影響,，因此,，實驗驗證當導流葉片的開合度小于30%情況下,，具有明顯的節(jié)流效果，但是冷水機組的能耗也顯著增加,。變頻離心式冷水機組除了調(diào)控導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，擴大了負荷的可控范圍,，也提高了冷水機組的能耗調(diào)節(jié)范圍,，但是與定頻設備同樣存在低負荷條件下的喘振現(xiàn)象，而且隨著變頻作用的發(fā)生,，頻繁開閉調(diào)節(jié)導流葉片,，造成了更大程度的 損耗，提升了運行能耗,。磁懸浮離心式冷水機組如上述主要采用了永磁直流電機驅(qū)動軸承轉(zhuǎn)動,，同時結(jié)合變頻技術(shù)，根據(jù)工作需要 調(diào)整電機轉(zhuǎn)速,、制冷流量等,，確保壓縮機在不同負荷條件下的壓縮狀態(tài)，

　　因此,，雖然在不同負荷運行條件下,，COP曲線呈現(xiàn)出衰減趨勢，但在70%的負荷范圍內(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組。

　　1.3冷水機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組,、變頻離心式冷水機組,、定頻離心式冷水機組等三種形式進行對比研究，設定滿負荷條件下,，即 負荷率下,，冷水機組在不同溫感的冷卻水作用下COP變化情況，進水溫度溫差范圍為10~36℃,。通過對比分析,，初始溫度在10℃時，磁懸浮離心式冷水機組的COP達到22%,，當進水溫度上升至16℃時,，變頻和定頻冷水機組COP才有顯現(xiàn)，初始值約為13%,，并且三種冷水機組隨著冷卻水進水溫度的不斷升高,，其COP值均呈現(xiàn)降低的趨勢，當溫度達到32℃時,，三種COP值呈現(xiàn)相交等值,，其COP達到6%,。

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

　　除此之外,，磁懸浮離心式冷水機組的空調(diào)壓縮機啟動單機需要電流只要2 A，在低電流條件下即可啟動運行,， 降低了高電流啟動器對于電網(wǎng)擊穿的風險,，減少了壓縮機的啟動能耗。綜合磁懸浮離心式冷水機組的變頻,、零摩擦、無需潤滑油,，并且在低負荷條件下,，具有較高COP，對于冷卻水水溫的較好適應性等多方優(yōu)勢,，整體具有較高的節(jié)能效果,。

　　2 、冷水機組的經(jīng)濟實用性能分析

　　2.1能源中心制冷供冷

　　能源中心作為機場航站的配套設施,，需要有足夠的供冷量確保機場環(huán)境的適宜溫度,，一般情況下設置的室內(nèi)場館包括候機廳、指揮中心以及公共服務區(qū)等設施,，使用面積約為72萬m2,，預算夏季高峰期的冷負荷約為97500kW。

　　2.2能源政策影響

　　為了 控制上一級供電的實際用電消耗,，結(jié)合用電政策要求,，利用波峰波谷的電價差，合理調(diào)控不同時間段機場大型用電設施的使用時長,，合理分配不同設備的用電負荷,，制定出負荷分布方案，實現(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,，綜合分析機場不同區(qū)域和設施設備的用電要求，主要采用水蓄冷的供冷方案,。擬建設12臺2 000 RT的冷水機組組成水冷系統(tǒng)蓄冷設施,，建造3座容量約1.8萬m3的水冷槽，蓄冷量達到117 400 IHH,。在夜間的低電價時段內(nèi)采用水蓄冷方式進行供冷,，而且保證滿足夜間空調(diào)的負荷要求,。白天在高電價的時間段內(nèi)再釋放水冷槽冷量，進行集中供冷,。主要涉及到的設備有離心冷水機組,、冷凍水多級泵、水冷槽,，以及電控設備等,。

　　2.4經(jīng)濟效果比較

　　按照常規(guī)夏季空調(diào)使用時間標準為170天計算，以定頻離心式冷水機組與磁懸浮離心式冷水機組進行比對分析,，基礎設備均配備有冷卻塔,、冷卻水泵、冷凍多級泵,、水冷槽,、蓄冷池、 供電系統(tǒng)和管道設施等,，而且各種設備型號,、功率、安裝臺數(shù)等參數(shù)基本相同,，但是整個系統(tǒng)完善建成,，定頻離心式水冷機組配套設施初期投入需要13265萬元，而磁懸浮離心式水冷機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)濟成本相對較高。

　　按照各型號設備在不同運行負荷條件下工作狀態(tài)的耗電量進行綜合分析,，預設設備運載負荷于滿載總負荷占比分別為25%,、50%、75%,、l00%等狀態(tài),，而且根據(jù)冷水機組與配套設備設施在相同負荷條件下，在用電不同時段,，比如尖峰時段,、高峰時段、平峰時段,、低谷時段等錯峰用電情況進行縱向比對,。經(jīng)過實踐論證，定頻離心冷水機組及配套設施耗電量達到了3 230.52萬kW·h/年,，而磁懸浮離心式冷水機組及配套設施耗電量則為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480.1萬元,，運行費用大大降低,。

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