水冷螺桿與風(fēng)冷模塊的比較.上課講義(共9頁(yè))

1、水冷螺桿VS風(fēng)冷模塊                   PHNIX風(fēng)冷模塊三聯(lián)供市場(chǎng)前景剖析                      PHNIX集團(tuán)總工程師兼營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān) 劉遠(yuǎn)輝前言：我們國(guó)家每年新增建筑面積約

2、為20億平方米，目前建筑總能耗已經(jīng)占據(jù)了全社會(huì)能耗的46.7%以上。在當(dāng)前形勢(shì)下，節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，尤其是建筑節(jié)能已經(jīng)刻不容緩。其中，空調(diào)和采暖耗能占到3050。而我國(guó)的建筑99%都是非節(jié)能建筑，浪費(fèi)了大量的能源。寄希望于節(jié)能建筑能迅速大規(guī)模普及，至少目前來(lái)講，不切實(shí)際。對(duì)于中央空調(diào)的熱泵廠家來(lái)講，可以身體力行的是制造能效更高的設(shè)備，同時(shí)，引導(dǎo)終端客戶(hù)正確選用和使用合適設(shè)備，有時(shí)候，后者比前者更為關(guān)鍵。在商業(yè)建筑中，中小型建筑所占的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大型項(xiàng)目的數(shù)量，在這里，中小型建筑我們定義為建筑面積為100020000m2的商業(yè)建筑。典型的案例有樓盤(pán)會(huì)所、中小型星級(jí)賓館、中小型辦公場(chǎng)所、中小

3、型洗浴中心、中小型健身中心等，這些中小型商用建筑的產(chǎn)權(quán)一般為私營(yíng)業(yè)主所有，他們對(duì)初投資和運(yùn)行費(fèi)用非常敏感，同時(shí)，出于使用成本的考慮，這些建筑的機(jī)電設(shè)備維護(hù)的人員很少，所以，這些因素決定了中小型建筑采用的中央空調(diào)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、可靠，同時(shí)免維護(hù)。下圖是2009年中國(guó)大陸區(qū)空調(diào)類(lèi)型所占的比例，從圖中可以看出，數(shù)碼多聯(lián)、變頻多聯(lián)、單元機(jī)、風(fēng)冷螺桿和模塊機(jī)組等風(fēng)冷機(jī)型的比例加起來(lái)超過(guò)53.9%，這里還沒(méi)有計(jì)算小型的分體機(jī)和柜機(jī)在商業(yè)場(chǎng)所中的比例，由此可見(jiàn)，風(fēng)冷機(jī)型在中小型商用建筑中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。（注：上圖摘自國(guó)內(nèi)相關(guān)媒體的2009年度報(bào)告）如果考慮到使用的舒適性和裝修檔次，末端采用水做載冷的空調(diào)形式無(wú)疑

4、比直接蒸發(fā)式的多聯(lián)機(jī)要有優(yōu)勢(shì)，而且如果用多聯(lián)機(jī)的系統(tǒng)，室內(nèi)裝修一旦發(fā)生變化，室內(nèi)末端無(wú)法跟隨變化，這是比較大的局限。所以對(duì)于用于出租營(yíng)業(yè)用的場(chǎng)所，應(yīng)優(yōu)先考慮采用水系統(tǒng)末端。針對(duì)面積在10005000m2的面積，如果要采用水系統(tǒng)空調(diào)，無(wú)疑采用風(fēng)冷模塊是最簡(jiǎn)單的方式。本文主要針對(duì)500020000m2的中小型商用建筑是采用水冷螺桿還是采用風(fēng)冷模塊做出對(duì)比分析，同時(shí)介紹一種集制冷、制熱和制取熱水三種功能于一身的風(fēng)冷模塊三聯(lián)供機(jī)組在中小型商用建筑中的應(yīng)用。為了方便比較，這里，以一個(gè)建筑面積為10000平方米的商用建筑為例，假設(shè)其制冷負(fù)荷為1500kW,制熱負(fù)荷為1000kW。下表是兩個(gè)方案的基本參數(shù)、

5、初投資、運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行可靠性的對(duì)比 表1：風(fēng)冷模塊空調(diào)系統(tǒng)與水冷螺桿空調(diào)系統(tǒng)對(duì)比分析表 在實(shí)際工程案例中，開(kāi)放式的水冷螺桿系統(tǒng)的冷卻水含有大量可溶于水的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂。在熱交換過(guò)程中，冷凝管中的冷卻水吸熱導(dǎo)致水溫上升，水中物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的碳酸鈣和碳酸鎂。這些物質(zhì)不斷沉淀出來(lái)，就在冷凝器管壁上形成堅(jiān)硬的水垢。同時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔暴露于空氣中，微生物和塵埃會(huì)落入水中。在中央空調(diào)的循環(huán)水系統(tǒng)中，水的溫度和pH值的范圍恰好適宜多種微生物的生長(zhǎng)。微生物和塵埃會(huì)在冷凝管中不斷沉淀形成微生物膜和沉積物。微生物膜和沉積物合稱(chēng)為污垢。水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)在使用過(guò)程中，

6、一般開(kāi)機(jī)200小時(shí)左右冷凝器管道中水垢和污垢就會(huì)不斷形成和積累。冷凝器管壁上不斷形成的水垢污垢縮小了水管的截面積，減少了冷凝管中的水流量，影響了冷卻效果。而水垢和微生物膜形成的隔熱層對(duì)正常的熱交換產(chǎn)生阻礙作用，兩者相互作用使制冷系數(shù)C.O.P值下降（表3），從而導(dǎo)致主機(jī)負(fù)荷功率加大。制冷機(jī)組的壓縮機(jī)不得不加大運(yùn)轉(zhuǎn)功率，以補(bǔ)償由于冷凝管中水垢和污垢造成的熱交換損失。由于加大功率，空調(diào)系統(tǒng)損耗了更多的電能。 下圖為污垢對(duì)制冷系數(shù)EER的影響        為了減緩上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，水冷螺桿系統(tǒng)無(wú)論是主機(jī)還是冷卻水的水泵和

7、冷卻水塔，都留有較大的設(shè)計(jì)余量，這樣勢(shì)必導(dǎo)致初投資和實(shí)際運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上表的理論計(jì)算值。為了減少熱交換損失節(jié)約電能并減少微生物膜對(duì)管壁的腐蝕，至今為止人們一般采取定期進(jìn)行化學(xué)清洗的方法來(lái)去除管壁上的水垢和污垢，但是由于技術(shù)原理上的限制一直不能根本解決問(wèn)題。由于化學(xué)藥劑的成本以及清洗人工的費(fèi)用等原因，化學(xué)清洗不可能每天進(jìn)行，大多數(shù)情況下每年清洗12次。而中央空調(diào)系統(tǒng)一般開(kāi)機(jī)200小時(shí)左右冷凝器管道中水垢和污垢就會(huì)不斷形成和積累，熱交換效率開(kāi)始降低，電能浪費(fèi)開(kāi)始產(chǎn)生。同時(shí)，化學(xué)清洗方法使用的化學(xué)藥品本身對(duì)管壁會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用，也會(huì)縮短空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命。而每次化學(xué)清洗產(chǎn)生幾百?lài)嵒瘜W(xué)污水的排放更是直

8、接破壞了自然環(huán)境，并不斷對(duì)居民生活的安全造成威脅。除了化學(xué)清洗方法之外，還有通過(guò)電磁手段減少水中污垢的產(chǎn)生等相關(guān)的技術(shù)，但是從科學(xué)原理到具體實(shí)踐的無(wú)數(shù)事例都證明了這些方法有一定的作用，但是也跟化學(xué)清洗方法一樣都無(wú)法從根本上解決冷凝器管壁上水垢和污垢的形成和清除問(wèn)題所以我們可以得到初步的結(jié)論：只要建筑物的頂樓空間允許，采用風(fēng)冷模塊方案比水冷模塊有較大的優(yōu)勢(shì)。下表為運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算表普通風(fēng)冷模塊機(jī)組在制冷的同時(shí)，還向環(huán)境中釋放大量的冷凝熱，這部分熱量加劇了城市熱島效應(yīng)，增加了機(jī)組能耗。另外，比如說(shuō)賓館，健身中心等很多應(yīng)用場(chǎng)合，生活熱水是一年四季都是需要的，在傳統(tǒng)的解決方案中，空調(diào)和熱水設(shè)備是兩套完全獨(dú)

9、立的兩套系統(tǒng)，井水不犯河水。有沒(méi)有可能把排放到空氣中的熱量回收到水中，來(lái)產(chǎn)生生活熱水呢？PHNIX(芬尼克茲)給出了肯定的回答。目前已成功開(kāi)發(fā)出系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的風(fēng)冷模塊三聯(lián)供產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有制冷，制熱，制冷+熱水，熱水四種獨(dú)立運(yùn)行模式，PHNIX三聯(lián)供模塊機(jī)組實(shí)現(xiàn)了制冷狀態(tài)下的全熱回收，并且在過(guò)渡季節(jié)，既不開(kāi)制冷也不開(kāi)制熱時(shí)，該機(jī)組可以獨(dú)立運(yùn)行熱水模式，制取生活熱水，這是PHNIX三聯(lián)供機(jī)組和普通模塊機(jī)組的最大區(qū)別。這樣，原來(lái)的系統(tǒng)采用風(fēng)冷模塊+燃?xì)忮仩t熱水設(shè)備，現(xiàn)在只要用風(fēng)冷模塊機(jī)組+部分風(fēng)冷模塊三聯(lián)供就可以了，新的方案最大的好處是不僅實(shí)現(xiàn)了制冷狀態(tài)下的熱回收，而且降低了初投資成本。還是以前面

10、的案例為例，下表是兩種方案的對(duì)比：表2：風(fēng)冷模塊+燃?xì)忮仩t與風(fēng)冷模塊+風(fēng)冷模塊三聯(lián)供系統(tǒng)對(duì)比分析表    從上面的比較結(jié)果看來(lái)，針對(duì)中國(guó)南方地區(qū)，采用三聯(lián)供機(jī)+模塊機(jī)組的方案來(lái)解決空調(diào)和熱水的需求具有明顯的節(jié)能效果，但為什么市場(chǎng)上三聯(lián)供機(jī)組沒(méi)有得到普遍應(yīng)用呢？主要原因是沒(méi)有解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的問(wèn)題，PHNIX三聯(lián)供模塊機(jī)組巧妙地采用雙四通閥換向裝置，相比傳統(tǒng)的熱回收機(jī)組和三聯(lián)供產(chǎn)品，流程短，效率高，很好地解決了穩(wěn)定性和可靠性的問(wèn)題。下面是PHNIX三聯(lián)供和普通三聯(lián)供產(chǎn)品的系統(tǒng)對(duì)比：     芬尼克茲三聯(lián)供系統(tǒng)圖

11、及工作流程分析：  在制冷、制熱、制冷+熱水及熱水模式下，系統(tǒng)通過(guò)雙四通閥的巧妙換向，制冷劑只流經(jīng)其中三個(gè)換熱器的兩個(gè)，另外一個(gè)換熱器是被旁路的，所以，系統(tǒng)的阻力小，回油好，效率高，排氣溫度低。很好地解決了穩(wěn)定性和可靠性的問(wèn)題。比如：制冷模式下，制冷劑流動(dòng)的方向如下：壓縮機(jī)排氣->四通閥1->四通閥2->室外翅片換熱器->節(jié)流閥B->空調(diào)側(cè)換熱器->四通閥2->壓縮機(jī)回氣，其中熱水側(cè)換熱器是制冷劑完全沒(méi)有流經(jīng)，是被旁通的）普通三聯(lián)供系統(tǒng)圖及工作流程分析 在制冷、制熱、制冷+熱水及熱水模式下，制冷劑都流經(jīng)其中三個(gè)換熱器，所以

12、，系統(tǒng)的阻力大，回油差，效率低，排氣溫度不容易受控制。無(wú)法地解決了穩(wěn)定性和可靠性的問(wèn)題。比如，在制冷模式下，制冷劑流動(dòng)的方向如下：壓縮機(jī)排氣->熱回收換熱器（不工作）->四通閥->室外翅片換熱器->節(jié)流閥->空調(diào)側(cè)換熱器->四通閥->壓縮機(jī)回氣，當(dāng)切換到制冷+熱水模式時(shí)，制冷劑流動(dòng)的方向如下：壓縮機(jī)排氣->熱回收換熱器->四通閥->室外翅片換熱器（不工作）->節(jié)流閥->空調(diào)側(cè)換熱器->四通閥->壓縮機(jī)回氣，這時(shí)，問(wèn)題發(fā)生了，已經(jīng)通過(guò)熱回收換熱器冷凝的制冷劑已經(jīng)變成高溫高壓的液體，這些液體流經(jīng)室外翅片換熱器時(shí)，室

13、外翅片換熱器變成了一個(gè)容積很大的高壓儲(chǔ)液罐，大量的液態(tài)制冷劑會(huì)滯留在該換熱器中，使參與循環(huán)的制冷劑大量減少，其導(dǎo)致的直接后果就是排氣壓力降低，制冷量下降，排氣溫度升高甚至停機(jī)保護(hù)。雖然可以增加制冷劑的充注量來(lái)緩解此現(xiàn)象的發(fā)生幾率，但制冷劑的增加又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)制冷時(shí)系統(tǒng)高壓過(guò)高，出現(xiàn)壓力保護(hù)停機(jī)現(xiàn)象。所以說(shuō)傳統(tǒng)的系統(tǒng)只能應(yīng)用于部分熱回收（熱回收量控制在制冷量的20-30%左右為佳），無(wú)法應(yīng)用在全熱回收上。PHNIX三聯(lián)供機(jī)組和模塊機(jī)組一樣，可以增加噴淋系統(tǒng)，該噴淋系統(tǒng)是PHNIX的實(shí)用新型專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL2007 2 0058515.2）。如下圖所示：   

14、0;         其原理非常簡(jiǎn)單，而且效果非常明顯，就是在原來(lái)風(fēng)冷的基礎(chǔ)上，增加一套自來(lái)水噴淋霧化系統(tǒng)，將自來(lái)水通過(guò)噴嘴霧化后噴灑到冷凝器上，通過(guò)冷凝排風(fēng)，一部分水蒸發(fā)帶走大量的熱量，一部分水溫升高，也帶走部分熱量。實(shí)際測(cè)試表明，噴淋系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，其冷凝溫度可降低10，能效比提高25%，系統(tǒng)能效比由2.8提高為3.5，其每小時(shí)平均耗水0.4噸,折合人民幣1.6元（按4元/噸），制冷能效比提高25%,每小時(shí)節(jié)約4.4度電，折合人民幣4.4元（按1元/度），所以噴淋系統(tǒng)的使用，每小時(shí)每臺(tái)模塊機(jī)（65KW）可節(jié)約2.8元。表1中的建筑物如啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)，每年大概可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用1