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溴化锂吸收式冷(溫)水機組空調系統節能設計

時間:2019-09-06 10:04:38; 來源:V客暖通網 作者:李德權 袁世豪 尹剛

0引言

近年來,溴化锂吸收式冷(溫)水機組(以下簡稱溴冷機)在中國中央空調領域發揮着越來越重要的作用,其高效、節能的優勢已經被業内廣泛認同。溴冷機通過特定的驅動能源(燃氣、蒸汽、熱水等),利用冷劑水的物态變化完成蒸發吸熱的制冷過程,利用溴化锂溶液的濃度變化完成冷媒的吸收與再生過程。與電制冷機組相比,溴冷機雖然在運行過程中大幅降低了電力消耗,但是若整個系統設計不合理,系統能耗依然達不到節能的效果,将會給用戶帶來巨大的經濟損失。

1  溴冷機空調系統通用設計

溴冷機空調系統主要由空調主機(溴冷機)、系統配套輸送設備、冷卻塔系統設備、室内空調機系統、管路系統及相關閥門和儀表等組成,如圖1所示。基于系統節能的考慮,設計單位在選擇設備時,通常會選擇能效等級二級以上的溴冷機空調主機(COP≥1.30),水泵電機選用能效等級二級以上的節能電機,冷卻塔選用低噪聲節電型冷卻塔。

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通常來說,設計單位根據系統的具體參數來選擇空調主機、水泵、冷卻塔等設備。按照這種方式選型設計,雖然從安全和穩定層面上看是正确的,但是當進入到整體核算報價階段時,設計單位往往發現項目初投資很高,并且在項目投入運行後,該系統能耗居高不下,增加了不必要的管理和運行成本。之所以會産生這樣的結果,根本原因在于溴冷機系統設計不合理。

2  空調設計

針對項目的不同情況,在考慮溴冷機空調系統通用設計的基礎上,主機及系統設備的選擇要達到最優匹配,要注意以下幾個方面。

2.1  空調主機選擇

不同的主機系統,節能方案必然有所差異。按照用戶空調的負荷情況劃分,一般分為以下3個級别:高負荷,基本保持在100%空調負荷;中負荷,60%~99%空調負荷;低負荷,30%~59%空調負荷。

若用戶機組持續滿負荷運行,即高負荷運行(100%能力負荷),應選擇額定COP較高的主機。以松下制冷(大連)有限公司生産的溴冷機為例,在這種要求下,設計單位一般會選用DG-**H系列(二級能效)、DG-**H-H系列(二級能效)等類型的溴冷機。

對于空調負荷經常變動,或者由于其他原因,不能總是滿負荷運轉的空調系統,即中負荷狀态60%~99%或低負荷狀态30%~59%運行較多的項目,設計單位則應優先選用DG-**H-S系列(一級能效)溴冷機,該類别機組在部分負荷範圍内的實際運行COP要比100%額定負荷時高(見圖2),機組能效水平大幅提升,顯著降低了系統運行成本。

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2.2  空調輸配系統的選擇

設計單位在設計空調系統時應着重考慮以下兩點:輸配系統水泵的設置方式和匹配方式。水泵的設置方式主要考慮水泵和主機的匹配關系、型式選擇以及用戶工況的要求。

(1)一對一模式,即冷水系統和冷卻水系統中都是一台主機對應一台冷水泵和一台冷卻水泵,或者是水泵一用一備模式。這種布置方式主要考慮系統的穩定性和後期的維護保養,缺點在于缺乏靈活性,初投資成本和後期運行成本高。這是目前空調系統設計時最常見的匹配方式。

(2)一對多模式,也叫多台并用模式,即冷水系統和冷卻水系統中都是一台主機對應兩台及以上冷水泵和冷卻水泵。這種模式的優點主要表現在以下幾個方面:其一,較低的采購成本;其二,系統穩定可靠,互為備用,既滿足使用的要求,又滿足維護保養的要求;其三,系統運行參數可調,滿足系統多變性要求,變頻要求低。空調系統運行時,在部分負荷狀态下可靈活利用兩台水泵進行數據調整。單台泵流量按系統額定流量(冷水/冷卻水)的60%設計,兩台并聯流量可達到系統流量的100%。當發生故障時,即使單台運行流量可達到系統額定流量的60%,泵不至于停機(水流量低于系統額定流量的50%時,溴冷機會停機保護)。與此同時,若有精确變頻需求時,隻要在其中一台水泵追加變頻裝置,即可滿足用戶在20%~100%區間調整負荷狀況,實現系統運行精準控制、降低系統功耗以及節能的目标。

2.3  空調系統的管路優化

在管道設計時盡可能選擇經濟區間的比摩阻值,宜控制在100~300 Pa/m,最大不應超過400 Pa/m,同時減少管路中不必要的閥門等相關裝置,降低系統運行阻力。至于水流速的選擇,考慮壓力損失與管路系統中流速的平方成正比,故采用低流速能取得較好的節能效果。另外,系統設計時應考慮采用低阻力過濾裝置,該裝置集分水、過濾、排污、管道清洗功能于一身,相比常規空調管路,極大地降低了壓力損失。通過采取以上措施,溴化锂吸收式空調系統管路大幅優化,降低了運行成本,帶來了可觀的經濟效益。

2.4  空調系統的節能控制

溴冷機空調系統在滿足制冷制熱功能的前提下,通過傳感裝置及中央控制系統的反饋,利用制冷機節能控制系統、冷水/冷卻水泵變頻控制、冷卻塔變頻控制等,實現空調系統的精準匹配,如圖3所示。在制冷機空調系統運行時,充分利用這些控制手段實現系統的啟停方式控制、運行模式調整以及節能運行監控。

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通過以上多方面的優化,形成了一個綜合的節能空調系統,如圖4所示。

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結語

溴冷機空調系統的節能設計,設計單位不僅需要在溴冷機的選擇上下功夫,還需要完善水泵等附屬設備控制系統的設計,更要結合用戶條件考慮電氣控制系統的設計優化。溴冷機空調系統設計是一項複雜的工作,要多方面綜合考慮,隻有這樣才能形成一個高效節能的空調系統,在給用戶帶來舒适體驗的同時,産生可觀的經濟效益和社會效益。

[參考文獻]

[1] 鄭玉清,吳進發,耿惠彬.兩效溴化锂吸收式制冷機及應用[M].北京:機械工業出版社,1990.

[2] 戴永慶,陸震,胡仰耆,等.溴化锂吸收式制冷空調技術實用手冊[M].北京:機械工業出版社,1999.


收稿日期:2019-07-16

作者簡介:李德權(1987—),男,遼甯人,工程師,研究方向:溴化锂吸收式制冷機系統開發設計與應用。



關鍵字:溴化锂吸收式冷(溫)水機組
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