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江南官方网站 节能精选004 制冷机节能选型详细分析

来源:江南官方网站下载 作者:江南app官方网站

  我个人对节能的理解是,就是前期设计不合理、运营管理不合理或使用条件变化了,出现了能源浪费,可在后期的改善中节省下来。

  最大的节能就是设计节能(节能化设计),最好在规划建设时就考虑整体节能因素,其次就是对设备设施进行节能改造以满足节能要求。

  中央空调系统是最有节能潜力的系统。而制冷机又是中央空调系统率负荷最大的设备,正确选择时,其在系统内节能效果明显。

  1、飞利浦集团总部对冷媒有环保的要求,9月17号早上邮件已明确不能使用R22制冷剂,只能使用R134a类环保制冷剂。R22与R134a类环保制冷剂相比,但因R22冷媒仍然具备高效、稳定、价廉的优点,在此列出仅作参考。

  2、因为R134a的环保性,现除日立外,其他外资大厂几无R22冷媒产品,因中国还可继续用R22冷媒,故格力还有相关机型使用R22。

  3、混合冷媒:因混合冷媒的公认缺点是其必须严格保持各混合冷媒种类的比例才能维持其高效转换效率,一旦因维修和故障出现泄漏,就必须更换全部的冷媒才能保持其性能的稳定可靠(因为现阶段没有手段可以合理的检测剩余冷媒的比例和余额,无法有依据的调整混合冷媒的比例)。虽然R410A只是两种冷媒等比例的混合,相对R407C之类的混合冷媒要好很多,但其不确定性因素始终无法消除。

  二、配电条件及功率限制:我司原约克制冷机所配电缆为2条3*120+1*95的电缆并接,桥架+电缆沟铺设形式,桥架及电缆沟因生产需求多次增加电缆,已变得相当拥挤,且该电缆已使用超过13年,距上级低压配电柜约有50米距离,所以,在原制冷机197KW功率、额定电流约为337A的基础上,并考虑启动电流冲击及压降等配电因素。我们认为,新制冷机的功率宜在220KW,运行电流在380A以下,此范围用电将能有较可靠的安全保证。

  1、因为节能减排+环保各方面的要求,我们需要新的制冷机能在实际运行中给我司带来良好的节能和经济性。

  2、我司2012年的制冷机运行情况如下:新安装的特灵350RT制冷机在4月份投入运行,到目前为止,在约85%的时间里,我们只开此一台机,白天负荷率约为95%,夜间约为75%。另有15%天气极度闷热时,需要多开一台280RT约克机(已使用13年),两台的负荷率均为75%左右。期间制冷机冷冻水设置为8度,在增加制冷机时,我们会增加相应水泵,冷却塔一直是全开,冷却塔总冷却量为1350立方的横流式冷却塔,风机为12组可单控电机直连式(无皮带和减速)。星期天,办公室及2个组装车间无生产(均为1300平方时,另有一个注塑车间2800平方、一个组装车间(1300平)、一个QA实验室(700平)是全天24小时用中央空调。

  3、我司在2011冬季有2~3个月(12月、2月、3月)还有部分车间因生产工艺,增加了开中央空调的需求,空调负荷估约在100~200RT左右。这些也是需要考虑的。

  4、我司有3 个车间空调风柜已使用13年,因灰尘堵塞、翅片老化等原因,换热效率严重降低,故我司计划在今冬明春将相应风柜更换,预计制冷量需求还将增加。

  5、对于新增制冷机,结合全局,我们认为,如果新机制冷量约在350RT,在多数时间,将与另一台350RT制冷机一用一备,尽量一台机满足空调负荷。当极度闷热时才两台同时开启。故,假设以新机组为主机,全年约开启7500小时,考虑周日、夜晚情况,故我司环境下,制冷机约30%时间工作在90%的负荷左右,40%时间工作在75%的负荷左右,15%时间工作在50%负荷左右,12%时间工作在30%的负荷左右。

  6、因我司地处南方,冷却水多数时间保持在32~26度左右,一些综合能效值NPLV所设定的十几度的冷却水的情况基本不会出现,加上我司情况的负荷分布率(见本栏第5点分析)NPLV的假设差很多,故NPLV值不具备很准确的评估意义。只有制冷机的在定水温条件下的部分负荷率下的COP值才具体有评估意义。估我司能将比较以此两点为重点比较点。不能提供30度冷却水以上负荷率下的COP值的暂以经验值作分析,将特别标注。

  COP选择说明:因R134a的单位质量制冷容量值较低,故各厂家在其能效提高上投入了更多的资源和新技术(如降膜式蒸发器),所以标准产品中,R134a的机型反而比R22机型的能效比COP值更高一些,但价格也要高很多。能效比越高,就意味着日后同等情况下耗电量越低。同时高效节能型产品还可以获得政府的节能资金支持。所以能效、价格需要综合比较。

  1、我司2010、2011两年的制冷机用电量都约为100万度,2012年再增加了空调车间面积约五分之一,及相关空调设备要作扩容改善,保守预计日后制冷机用电基数约为110万度,按综合0.9元电价(峰值负荷大用电多,谷值负荷小用电小,电价考虑此因素综合折算),电费约为99万元,现我司已有一台COP在6.09的高效机运行,新机将与此机互为备用、及并联运行,用电量暂以各用一半约49.5万元作预估。

  2、以日立的RCUA380WFZ(348RT)的能效为参考标准,此机能效COP为5.1,原约克制冷机能效COP约为5.05,两者最为接近。各机型与之的满负荷能效值的比较值称为“COP比值”。

  1、双螺杆压缩机:双螺杆最大有优势就是螺杆非接触磨损,设备压缩工作效率不会因此而降低,但其缺点就是需要大量的油来润滑及起到螺杆密封作用,相应设备部件及耗材成本增加。但随意螺杆加工技术的精进及其他配套技术的成熟,大多数厂家采用的是更为稳定、成熟的非接触式双螺杆压缩机技术。

  2、离心机:离心机也是一种高效的压缩机模式,但其技术问题,一般只在较高制冷量上才用离心机模式,一般双螺杆机与离心机的分界点在350~400RT之间。离机机的弊端就是低负荷时会的喘振现象。喘振如不及时处理会导致核心压缩设备损坏。

  3、单螺杆在噪音、维修难度低、运行平稳度和设备价格上有优势,其是属于接触式结构,所以泄漏量少,初始时压缩效率高,但接触式会有磨损,磨损后效率是慢慢降低且不易发现,具体效率损失随磨损程度(或使用年限)的变化没有官方数据,单螺杆设备和维护费用低,与效率的降低带来的能耗增加的成本谁更有利,暂无数据支持。现只有麦克维尔一家在大型制冷机上使用此技术,但有调查称,大型制冷机的市场上单螺杆所占份额相当少。

  七、冷媒充装量:冷媒充装量多了,以后其相关维护维修费用也会高出很多。所以,相关冷媒充装量及维修费用也需要纳入综合比较。

  冷却水温标准对比:一些机型所采用的早期冷却水标准是32/37℃(即32度进水,37度出水)。R134a因其转换效率低,为了环保及更节能一说,后期的冷却水标准改成的30/35℃标准,冷却水标准降低了2度。事实上制冷机的COP与冷却水有直接关系,冷却水标准降低2度,意味着能效比值在数据上提高了6%左右,不同冷却水标准的机型在对比能效指数COP时要考虑这个系数做同等对比。(注:“换算COP”即是指都转换成在冷却水在30度进水时的COP)

  电机型式对比:开式电机有制造和维护成本低,但会有轴封泄漏的影响,还有电机绕组可能受潮导致电机毁,我珠海厂2012年春季就出现一台开式电机受潮烧毁。半封闭式电机具有噪音低、体积小、不易受潮等优势,但一旦发生电机烧毁故障时,会导致整体系统污染,需更换冷冻油等耗材,其维修成本非常高,约是整机的六分之一到三分之一的价格。综合而言,在非混合性冷媒、低成本冷媒的机型时,开放式电机更具有优势,在正常使用状况下,这种优势不会很明显,因为随着保护功能的增强,及电机制造工艺的提升,电机烧毁的机率相当低。

  机头数量和启动电流:2个机头相对1个机头有启动电流小、部分负荷时能效高(本次要到的定水温状况下的部分负荷COP值即体现了相对单机头的优势)、故障时保障性高等特点,但成本会略高;另外多机头多独立回路的结构,会存在其低负荷时换热面积利用不充分的弊端;但独立回路可以提高机组可靠性,各独立回路维修不影响其他回路的正常运行,但对于我司多机组、各车间开空间的时间统一度高的模式,这种优势作用不大,其在只有一台制冷机的模式、或空调负荷可能长期(约30%以上)在单机50%负荷以下运行的模式下更具优势。单机头因启动电流大则对配电系统有要求,对相关电缆及配电设施的配置要求更高。

  变频机:变频技术是个节能好技术,但其成本高,另外对环境要求高,且对供电环境的污染较大。相对电机,电子元件众多的变频器本身成了一个相对脆弱的环节,且维修成本高昂。我司的冷冻站环境较为恶劣,可能会增加变频器的故障机率。过去我司在用的水泵变频器、空压机变频器等类似环境中使用的变频器多次故障可以证明有较高的维护风险。

  蒸发器的干式、满液式、降膜式比较:干式是制冷剂走管程,冷冻水走壳程;满液式是制冷剂走壳程,冷冻水走管程。干式相对的优点是冷媒充装量少,但缺点是在中国南方水质不高的情况下,冷冻水走壳程给日后水处理清洗带来相当大的困难,所以两者取最大利,满液式的制冷剂走壳程优点更明显一点,相对回油困难、冷媒充装量多的总体影响并不大。降膜式与满液式都是制冷走壳程的,但结合了干式的一些优点,其冷媒是气水混合状态滴到换热管上进行热交换,故其相对满液式有冷媒少,交换效率高(导致COP值高)的优点。

  特灵机组的温度传感器及压力传感器均为总线制模式,其缺点是更换探头必须由特灵授权的软件编码后才能正常工作,基本上其软件不是开放式的,只能由其公司特定来做服务,也即此类维护及配件是垄断的。对比了一下相关温度、压力探头的价格,与格力的成本相差较大(日立的报价极低,没用过日立机,其真实性待查),但与之前购买过的开利、约克相关探头相比,并没有明显价格劣势,甚至个别对比还有较多优势。另外,探头类不是耗材、相对使用寿命很长(现有两台约克机在我关注的6年里,只更换过一个温度探头,没有更换过压力探头,新购置的特灵机使用已过半年,还未见有异常,可见大品牌的部件质量还是很可靠的),所以其技术垄断暂未见明显影响。

  关于各品牌优势:三大品牌中,约克据说在美国工业制冷(超低温)的NO1的地位,好像没人质疑;有空调之父的开利空调据说在列车空调上占有绝对优势;特灵据说因其设备能效高,现在民用空调方面占有优势。另外麦克维尔据说在小型终端机方面做得很不错。格力是中国品牌的中坚,在小型机方面以质量要求之高出了名、敢于承诺更久的保修期。日立机以稳定可靠、耗件少,运行维护量少相近于免维护,而赢得不少口碑。

  关于NPLV和IPLV(综合能效)易误导的特别说明:NPLV全称综合部分负荷性能。根据美国制冷空调学会ARI550/590标准,通过对100%,75%, 50% 和25%四个部分负荷性能点加权计算得出。IPLV : Integrative Part Load Value,即ARI标准工况下综合部分负荷值。NPLV: No-standard Part Load Value ,即非ARI标准工况下部分负荷值。

  应注意的是:1、两种综合能效的标准是冷却水工况在不同负荷时变化极大。在50%负荷时,冷却水甚至只有15.5 ℃。2、这样低的冷却水状况在珠海开空调季节基本不可能出现,另外在夏季多机开启,单机负荷率低时也不可能出现冷却水相应低温。

  所以,这种NPLV对只适合特定地区(如北方)的特定负荷及单机组模式,与珠海气象、我司的实际情况差异极大,完全不适用。故对进入第二轮的供应商要取了30度定冷却水温(模拟珠海大多数天气情况)的部分负荷率下的COP值 ,再结合我司实际各类负荷所占时间比,重新作了综合能效比值的计算,以便更真实的反映机组在我司使用状况下的节能情况。

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