直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組的應用

直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組的應用

1以燃氣為能源的機組制冷和制冷方法天然氣是世界上最清潔的能源（煤炭、石油、天然氣），近年來被選為主要行業(yè)。GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設計標準》5.4.1中提出“具有充足的天然氣供應的地區(qū),宜推廣應用分布式熱電冷聯供的燃氣空氣調節(jié)技術,實現電力和天然氣的削峰填谷,提高能源的綜合利用率”,可見隨著氟利昂制冷劑的限用,環(huán)境保護政策的加強,夏季供電的緊張,節(jié)約能源要求的提高和一系列天然氣工程基礎設施建設的完成,天然氣用量在我國的能源結構中所占比例將得到提高,以燃氣為能源的設備也將有一個發(fā)展的機遇。直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組(溴化鋰是一種吸水性極強的鹽類物質,無毒無害),以燃燒天然氣為制冷和制熱時提供能源動力。機組制冷時,燃燒天然氣產生熱能,使發(fā)生器的溴化鋰溶液加熱至140℃,產生水蒸汽;水蒸汽經過冷凝器后冷凝成水,通過節(jié)流閥后進入蒸發(fā)器,在該高真空環(huán)境中驟然蒸發(fā),降溫至5℃,再噴灑到銅管,使銅管內12℃的空調冷凍水降溫至7℃,向中央空調用戶提供冷凍水;冷凝水吸收了空調冷凍水的熱量變成水蒸汽,被來自發(fā)生器的濃溶液吸收,并將熱量傳遞給冷卻水,濃溶液吸收蒸汽后濃度降低,被泵到發(fā)生器,再次加熱產生水蒸汽,如此循環(huán),詳如圖1a。機組制熱時,燃燒天然氣產生熱能,加熱溴化鋰溶液,產生水蒸汽將制熱銅管內的水加熱,凝結水流回溶液中再次被加熱,如此循環(huán),詳如圖1b。直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組集制冷、制熱及提供生活熱水于一體,一機多用,整個空調冷熱水系統(tǒng)簡單,可減少設備用房占地,降低日后設備維護工作量。2有關35m2的地下結構佛山市南海區(qū)千燈湖某辦公大樓項目,建筑面積46456m2,其中空調面積24535m2,占建筑面積52.8%,地下2層,地上分為主、副樓兩棟,主樓29層,為商品辦公樓,屋面標高116.3m;副樓9層,為燃氣公司自用辦公樓,頂標高39.8m,;兩樓間用空中休閑平臺相連接。室內設計參數及主要設計指標見表1~2。3空調冷水機組夏季空調末端冷負荷共5206kW,冬季空調末端熱負荷共1785kW,系統(tǒng)總空調冷負荷(主機總負荷)4650kW,采暖總熱負荷1606kW,選用2臺溴化鋰吸收式空調機組,分別為單冷型和冷暖型,空調機組制冷量均為2326kW,制冷時單臺耗氣量169m3／h;冷暖型空調機組制熱量為1791kW,耗氣量192m3／h(天然氣熱值按10kWh／m3計算)。空調機組對應配置2臺變頻冷凍(供暖)水泵(一用一備)和2臺冷卻水泵(一用一備),每臺空調機組對應配置2臺冷卻塔,共設4臺冷卻塔。當冷卻水溫度較低時,可關閉其中一臺冷卻塔風機,降低系統(tǒng)能耗。冷暖型空調機組采暖時熱水泵與制冷時冷凍水泵共用一套水泵,空調主機根據實際需要通過冷熱轉換閥切換管路水流方向。夏季冷凍水供回水溫度為7℃／12℃,冷卻水供回水溫度為32℃／37.5℃,冬季采暖供回水溫度為65℃／55℃?？照{冷水機組自帶微電腦和自控裝置,根據空調負荷開啟主機臺數和調節(jié)能量。本工程主樓建筑高度為116.3m,副樓為39.8m,若機組設置在地下室,則主機的冷凍水(熱水)系統(tǒng)承壓大于1.0MPa,空調主機造價增加;由于采用天然氣作為能源,制冷機房設在地下室,需設置泄爆口和防爆風機通風等;天然氣需設置獨立的燃氣表間;由于溴化鋰吸收式空調機組體積較大,制冷機房占用面積相應加大,會減少車庫停車數量。綜合以上因素,最后決定將制冷機房設置在副樓屋面,水泵采用抽出式,這樣機組承壓小于0.8MPa;制冷機房直接與大氣接觸,降低建筑專業(yè)設置泄爆口的難度,同時為減少冷卻水管長度,冷卻塔同樣設置在副樓天面。4空調水立管分區(qū)空調水系統(tǒng)采用冬、夏兩管制閉式機械循環(huán)系統(tǒng),采用定壓差的變流量運行方式,供回水主立管布置成異程式,各層水平支管布置成異程式?？紤]建筑高度超過100m,因此對水系統(tǒng)的承壓進行分區(qū),9層以下水管采用承壓1.6MPa的無縫鋼管,9層以上水管采用1.0MPa的無縫鋼管?？紤]副樓形體較長,主樓1~9層和10~29層各設1組空調水立管負擔其空調負荷,這樣在滿足壓力分區(qū)的前提下,使系統(tǒng)盡量簡化,各回路阻力容易平衡。另外考慮到日后副樓自用,主樓為出租辦公樓,本工程設置冷量計費系統(tǒng),副樓在2組立管上均設1個冷量計量表作為整體計費;主樓每層接出的主管設置1個冷量計量表,方便以后運行管理。5風機盤管加風系統(tǒng)大樓中大會議室、門廳等大空間均采用全空氣低速風道空調系統(tǒng),空中花園采用全空氣分層空調系統(tǒng);送風經過濾、冷卻、除濕、消聲處理后,由低速風道送至室內。各系統(tǒng)新風量根據季節(jié)不同作調整,同時考慮過渡季利用全新風的措施。對于其他有大量小隔間的辦公室均采用風機盤管加新風方式,新風系統(tǒng)分層集中設置;各房間另設風機和排氣扇排風;檔案室設獨立的風冷式恒溫恒濕空調機組集中處理空氣,經低速風道送入室內。6管理系統(tǒng)的設計6.1冷水機組的投入運轉臺數冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔一一對應聯鎖運行,根據系統(tǒng)冷負荷變化,自動或手動控制冷水機組的投入運轉臺數(包括相應有冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔)。開機程序:冷卻塔進水電動閥(若有設置時)冷卻水泵→冷卻塔風機→冷凍水泵→冷水機組,停機程序則相反,而冷凍水泵、冷卻水泵亦可單獨手動投入運行。6.2控水溫控器設計溫度控制是由設置在回風口(或送風管)處的溫度傳感器,控制水路電動二通閥(比例:積分式)動作,調節(jié)水量,達到回風(或送風)溫度控制,溫控器為冷暖型。6.3風扇盤管風機盤管應配有風機三速手動開關、掛墻式溫度控制器、水路電動二通閥(雙位式),溫控器為冷暖型。6.4冷凍站總控制室內設置開關各空調器、新風空調器、風機、冷卻塔等除設就地開關外,還在冷凍站總控制室內設置開關及動作工作顯示(消防用排煙、加壓風機等需受消防控制中心控制)。7天然氣空調的特點本工程采用天然氣作為空調動力,與傳統(tǒng)用電空調(螺桿式、離心式等)相比較,具有以下優(yōu)點:⑴實現電力和天然氣的削峰填谷。在我國經濟條件較好的地區(qū)空調能耗占建筑能耗的45%以上,夏季空調的使用讓電網的“峰谷”差增大,夏天用電高峰電網壓力也越來越大,以致出現部分地區(qū)限制用電等現象。溴化鋰吸收式空調機組以燃氣為能源,能夠削減電力高峰負荷,減少電力投資,消耗夏季過剩的燃氣,提高能源的綜合利用率。⑵環(huán)境污染降低。我國大約80%的電力來自于煤炭發(fā)電,因此燃氣空調取代電力空調的環(huán)境效益非常突出。以天然氣作為能源,可以大大減少CO2的排量,防止地球變暖;減少SO2、灰渣的排量,對環(huán)境污染有著很大的改善(與燃煤比較,SO2減少100%,NOx減少80%以上,CO2減少60%左右,TSP減少95%)。此外,吸收式空調機組不使用CFC(氯氟烴)和HCFC(氫氯氟烴)作制冷劑,因此不存在破壞大氣臭氧層(O3)的問題。⑶部分負荷效率高,節(jié)省運行費用。天然氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組由于燃氣機的轉速可進行連續(xù)調節(jié),而效率幾乎不變,從而保證機組在低負荷下的高效運行。機組本身具有5%~115%負荷調節(jié)范圍,其變負荷調節(jié)特性優(yōu)于電動壓縮機,而建筑實際負荷80%以上的時間處于部分負荷運行狀態(tài),因此部分負荷效率高,可以節(jié)約運行費用。⑷天然氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組噪聲、振動比電力空調機組影響小得多;由于運轉部件少,其經常維護費用也低于電力空調機組,使用壽命也比電力空調機組要長。8溴化鋰吸收式冷熱水機組在項目開始設計時,設計人員應以打造節(jié)能建筑為目的,仔細認真考慮該項目空調采暖的運行情況,采用何種系統(tǒng)對經濟問題起到關鍵作用;對于系統(tǒng)的設計難點、重點要進行透徹分析,然后在設計中體現出來。通過本工程設計實踐,筆者體會如下:⑴采用溴化鋰吸收式冷熱水機組能夠滿足大樓夏天空調、冬天采暖及生活熱水的需要,做到一機多用,并且整個系統(tǒng)簡單,冷熱工況容易切換。在選用機組設備容量和數量時需綜合考慮空調負荷、采暖負荷、經濟性和運行調控等問題,由于溴化鋰吸收式冷熱水機組價格昂貴,部分能效比高,選用機組不考慮備用,并且盡量減少機組的臺數,降低工程造價。當熱負荷與冷負荷不匹配時,可考慮采用制熱量加大型機組,制熱量每加大一號則制熱量增加20%,不能為滿足熱負荷而直接選用大一號設備。⑵本工程建筑高度超過100m,如果按常規(guī)系統(tǒng),制冷機房設置在地下室,則溴化鋰吸收式冷熱水機組的承壓超過1.0MPa,需要選用高壓機組,設備價格會增大。另外天然氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組放置在地下室時,制冷機房需要設置泄爆口及采用防爆風機進行通風等。相對而言,在裙樓天面擺放吸收式冷熱水機組是較為合理的,設備承壓降低,其潛在危險性減小,地下室不需要設置制冷機房,可增加汽車庫停車數量,具有明顯的技術和經濟優(yōu)勢。⑶溴化鋰吸收式冷熱水機組的散熱量比常規(guī)的螺桿式、離心式等用電制冷主機大,根據能效比不同,由冷卻水帶走的熱量約為用電制冷主機的1.4~1.5倍。若選用冷卻塔,當滿足吸收式主機制冷穩(wěn)定運行時,適當提高冷卻水供回水溫差,可減少冷卻塔的投資及運行能耗。本工程由于所處地區(qū)夏季相對濕度較大,冷卻水進出水溫度