水冷螺桿與風(fēng)冷模塊的比較.上課講義(共9頁)

1、水冷螺桿VS風(fēng)冷模塊                   PHNIX風(fēng)冷模塊三聯(lián)供市場前景剖析                      PHNIX集團總工程師兼營銷總監(jiān) 劉遠輝前言：我們國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)了全社會能耗的46.7%以上。在當(dāng)前形勢下，節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟，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。而我國的建筑99%都是非節(jié)能建筑，浪費了大量的能源。寄希望于節(jié)能建筑能迅速大規(guī)模普及，至少目前來講，不切實際。對于中央空調(diào)的熱泵廠家來講，可以身體力行的是制造能效更高的設(shè)備，同時，引導(dǎo)終端客戶正確選用和使用合適設(shè)備，有時候，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遠超過大型項目的數(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。典型的案例有樓盤會所、中小型星級賓館、中小型辦公場所、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)一般為私營業(yè)主所有，他們對初投資和運行費用非常敏感，同時，出于使用成本的考慮，這些建筑的機電設(shè)備維護的人員很少，所以，這些因素決定了中小型建筑采用的中央空調(diào)應(yīng)盡可能簡單、可靠，同時免維護。下圖是2009年中國大陸區(qū)空調(diào)類型所占的比例，從圖中可以看出，數(shù)碼多聯(lián)、變頻多聯(lián)、單元機、風(fēng)冷螺桿和模塊機組等風(fēng)冷機型的比例加起來超過53.9%，這里還沒有計算小型的分體機和柜機在商業(yè)場所中的比例，由此可見，風(fēng)冷機型在中小型商用建筑中占據(jù)絕對優(yōu)勢。（注：上圖摘自國內(nèi)相關(guān)媒體的2009年度報告）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)形式無疑

4、比直接蒸發(fā)式的多聯(lián)機要有優(yōu)勢，而且如果用多聯(lián)機的系統(tǒng)，室內(nèi)裝修一旦發(fā)生變化，室內(nèi)末端無法跟隨變化，這是比較大的局限。所以對于用于出租營業(yè)用的場所，應(yīng)優(yōu)先考慮采用水系統(tǒng)末端。針對面積在10005000m2的面積，如果要采用水系統(tǒng)空調(diào)，無疑采用風(fēng)冷模塊是最簡單的方式。本文主要針對500020000m2的中小型商用建筑是采用水冷螺桿還是采用風(fēng)冷模塊做出對比分析，同時介紹一種集制冷、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。下表是兩個方案的基本參數(shù)、

5、初投資、運行費用、運行可靠性的對比 表1：風(fēng)冷模塊空調(diào)系統(tǒng)與水冷螺桿空調(diào)系統(tǒng)對比分析表 在實際工程案例中，開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，就在冷凝器管壁上形成堅硬的水垢。同時，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。微生物和塵埃會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為污垢。水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)在使用過程中，

6、一般開機200小時左右冷凝器管道中水垢和污垢就會不斷形成和積累。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)致主機負(fù)荷功率加大。制冷機組的壓縮機不得不加大運轉(zhuǎn)功率，以補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)無論是主機還是冷卻水的水泵和

7、冷卻水塔，都留有較大的設(shè)計余量，這樣勢必導(dǎo)致初投資和實際運行成本遠遠高于上表的理論計算值。為了減少熱交換損失節(jié)約電能并減少微生物膜對管壁的腐蝕，至今為止人們一般采取定期進行化學(xué)清洗的方法來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題。由于化學(xué)藥劑的成本以及清洗人工的費用等原因，化學(xué)清洗不可能每天進行，大多數(shù)情況下每年清洗12次。而中央空調(diào)系統(tǒng)一般開機200小時左右冷凝器管道中水垢和污垢就會不斷形成和積累，熱交換效率開始降低，電能浪費開始產(chǎn)生。同時，化學(xué)清洗方法使用的化學(xué)藥品本身對管壁會產(chǎn)生腐蝕作用，也會縮短空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命。而每次化學(xué)清洗產(chǎn)生幾百噸化學(xué)污水的排放更是直

8、接破壞了自然環(huán)境，并不斷對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)原理到具體實踐的無數(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。下表為運行費用計算表普通風(fēng)冷模塊機組在制冷的同時，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)，增加了機組能耗。另外，比如說賓館，健身中心等很多應(yīng)用場合，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

9、立的兩套系統(tǒng)，井水不犯河水。有沒有可能把排放到空氣中的熱量回收到水中，來產(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，熱水四種獨立運行模式，PHNIX三聯(lián)供模塊機組實現(xiàn)了制冷狀態(tài)下的全熱回收，并且在過渡季節(jié)，既不開制冷也不開制熱時，該機組可以獨立運行熱水模式，制取生活熱水，這是PHNIX三聯(lián)供機組和普通模塊機組的最大區(qū)別。這樣，原來的系統(tǒng)采用風(fēng)冷模塊+燃氣鍋爐熱水設(shè)備，現(xiàn)在只要用風(fēng)冷模塊機組+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比：表2：風(fēng)冷模塊+燃氣鍋爐與風(fēng)冷模塊+風(fēng)冷模塊三聯(lián)供系統(tǒng)對比分析表    從上面的比較結(jié)果看來，針對中國南方地區(qū)，采用三聯(lián)供機+模塊機組的方案來解決空調(diào)和熱水的需求具有明顯的節(jié)能效果，但為什么市場上三聯(lián)供機組沒有得到普遍應(yīng)用呢？主要原因是沒有解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的問題，PHNIX三聯(lián)供模塊機組巧妙地采用雙四通閥換向裝置，相比傳統(tǒng)的熱回收機組和三聯(lián)供產(chǎn)品，流程短，效率高，很好地解決了穩(wěn)定性和可靠性的問題。下面是PHNIX三聯(lián)供和普通三聯(lián)供產(chǎn)品的系統(tǒng)對比：     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)通過雙四通閥的巧妙換向，制冷劑只流經(jīng)其中三個換熱器的兩個，另外一個換熱器是被旁路的，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)定性和可靠性的問題。比如：制冷模式下，制冷劑流動的方向如下：壓縮機排氣->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->壓縮機回氣，其中熱水側(cè)換熱器是制冷劑完全沒有流經(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。無法地解決了穩(wěn)定性和可靠性的問題。比如，在制冷模式下，制冷劑流動的方向如下：壓縮機排氣->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->壓縮機回氣，當(dāng)切換到制冷+熱水模式時，制冷劑流動的方向如下：壓縮機排氣->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->壓縮機回氣，這時，問題發(fā)生了，已經(jīng)通過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，室

13、外翅片換熱器變成了一個容積很大的高壓儲液罐，大量的液態(tài)制冷劑會滯留在該換熱器中，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保護。雖然可以增加制冷劑的充注量來緩解此現(xiàn)象的發(fā)生幾率，但制冷劑的增加又會導(dǎo)致系統(tǒng)制冷時系統(tǒng)高壓過高，出現(xiàn)壓力保護停機現(xiàn)象。所以說傳統(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），無法應(yīng)用在全熱回收上。PHNIX三聯(lián)供機組和模塊機組一樣，可以增加噴淋系統(tǒng)，該噴淋系統(tǒng)是PHNIX的實用新型專利（專利號：ZL2007 2 0058515.2）。如下圖所示：   

14、0;         其原理非常簡單，而且效果非常明顯，就是在原來風(fēng)冷的基礎(chǔ)上，增加一套自來水噴淋霧化系統(tǒng)，將自來水通過噴嘴霧化后噴灑到冷凝器上，通過冷凝排風(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。實際測試表明，噴淋系統(tǒng)啟動時，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，每小時每臺模塊機（65KW）可節(jié)約2.8元。表1中的建筑物如啟動噴淋系統(tǒng)，每年大概可節(jié)約運行費用1