空调节能磁悬浮主机的应用

2018-09-14杜玉吉郭豪杰张家生

中国资源综合利用 2018年8期

杜玉吉，王鹏，郭豪杰，张家生

（中节能城市节能研究院有限公司，江苏常州 213000）

随着社会经济的飞速发展，大量能源消耗所带来的能源供应以及环境问题愈来愈受到人们的关注。基于国内大力宣扬节能环保的大环境，各行各业正积极x响应国家政策的号召。暖通空调系统采用相关的节能技术显得十分重要，世界上第一台磁悬浮离心式压缩机于2003年面世，中国第一台磁悬浮中央空调于2006年诞生[1]。本文主要介绍实际项目中各磁悬浮主机的实际应用情况，从具体的项目中分析磁悬浮主机的优缺点。

1 磁悬浮主机技术简介

磁悬浮空调是以磁悬浮离心压缩机为核心技术的高效节能中央空调[2]。机组绝大部分时间是在部分负荷下运行的，当机组在部分负荷情况下，压缩机的部分节能优势来自于2个方面；一是压缩机流量的减少而降低转速；二是由于蒸发温度的提高和冷凝温度的降低带来的压力比下降从而降低转速。综合蒸发温度和冷凝温度变化，不难发现，部分负荷时冷机的工作压力比减小。采用磁悬浮变频冷水机组根据实际负荷和压力比调节转速，比传统技术的冷水机在部分负荷下表现出了极高的性能，可取得很好的节能效果。

表1 磁悬浮和普通螺杆机技术参数对比

通过表1磁悬浮和普通螺杆机技术参数对比可见，磁悬浮空调相较于传统冷水机组的主要优势有：无润滑油系统，免油系统维护；小叶轮，体积小，减少50%以上占地面积；磁悬浮轴承无磨损，高效率；使用寿命长达30年，噪音低，无喘振[2-3]。

2 磁悬浮空调应用状况

为了保证考察结果的严谨性，针对市场中实际情况，笔者选择国内市场知名厂商的磁悬浮离心机组，并前往其项目地点（不同业态下商用集中空调使用案例）进行了考察。

2.1 湖北某商用写字楼

湖北某商用写字楼，共两栋，总建筑面积约5万m2，空调机房于2017年6月底试运行。该建筑空调机房设于地下二层，采用地埋管+冷却塔作为冷热源，地埋管敷设于建筑筏板基础下方，冷却塔用作冬夏季地源热平衡调节。空调机房配置2台磁悬浮热泵机组+1台高温磁悬浮冷水机组。磁悬浮热泵机组夏季冷冻水温为6/11℃，承担风盘、空组等除湿空调末端；磁悬浮热泵机组冬季供暖水温为42/38℃，承担辐射系统及风盘系统采暖末端。高温磁悬浮冷水机组夏季冷冻水温为18/22℃，承担辐射系统干式空调末端。

设备安装于地下二层机房中，共3台机组，3台全部为磁悬浮机组，主机压缩机采用行业内目前主要的提供商：丹弗斯。目前，1台处于待机状态，另2台正常运行，其中运行的1台专门制高温冷水16.9/19.1℃，充分发挥了高温水、部分负荷时高效率，实际运行18.3%，机组该工况标称COP约为13。

2.2 南京某商用酒店

南京某商用酒店，其建筑面积28 000 m2，采用冷却塔+冷水机组制冷，燃气蒸汽锅炉制热。该酒店的空调系统于2014年进行节能改造，将主机设备由1997年的活塞式机组更换为磁悬浮离心机组，获得了不错的效益。

该酒店使用两组磁悬浮机组，主机压缩机采用行业内目前主要的提供商：丹弗斯。主机采用双拼机型的方式，有利于机组改造项目，不影响现有设备管路，快捷方便，代价较小。特有的热回收机组，夏季做生活热水的初级加热，但是回收的热水只有44℃，低于生活用水温度，必须得经过二次加热才能使用。该机组应用信息末端系统，进行移动设备终端的云服务管理，实现实时监控、能耗分析及远程控制等功能，充分迎合市场互联网+的趋势，使得机器运行更加便捷，智能化。与此同时，改造后的运行成本大大降低。

2.3 北京某办公楼

北京某办公楼，楼宇为环形建筑，设于屋面的空调机房为楼内两个数据中心全年供冷，原系统为两台风冷热泵互备使用，16年将一台风冷热泵系统改造为磁悬浮离心式冷水机组+冷却塔系统，另一台风冷热泵作为备用冷源，过渡季节冬季直接采用冷却塔散热，闭式冷却塔冷却水采用乙二醇防冻液。

磁悬浮主机压缩机采用行业内目前主要的提供商：丹弗斯。系统采用备份冷源（风冷热泵、磁悬浮主机）供能，保障了末端使用的可靠性，通过高效磁悬浮机组及双器流量调节达到了节能的效果。

2.4 上海某综合商务楼

上海某综合商务楼，楼宇为环形建筑，共6层，空调机房于2017年7月初试运行。该建筑空调机房设于地下室与一层夹层之间，中央冷站拥有1 890 t的制冷能力，配备2台双模式水冷离心式冷水机组、1台离心式水冷磁悬浮冷水机组和1台螺杆式热泵，夜间低谷电时段使用冰蓄冷系统蓄能。

离心式水冷磁悬浮冷水机组拥有自主研发的压缩机，整套机组皆为进口产品。楼内空调末端采用地板送风系统，地板送风系统利用经空气处理机组调节的空气，以及大楼内部设备的冷却水/热水，用来保持室内温度。空调从地板处送入，从天花板外送出，不仅提升了大楼内部的换气效率，同时还减少了所需的室外空气量以及因加热、冷却及送风而消耗的能源。借助地板送风系统，能源节约量超出基准线要求9%。

3 总结分析

3.1 磁悬浮主机市场情况

市场上主流空调厂家大都有生产磁悬浮主机，均采用丹弗斯压缩机，丹弗斯压缩机在磁悬浮机组的市场占有率超过95%。经调查研究，磁悬浮在国内市场中应用前景广阔。近年来，暖通空调行业节能改造市场已经成为一股全新的增长生力军，年平均增长幅度保持在35%以上，磁悬浮主机以其小型化、高能效、低维护的优良特性被大量应用于节能改造项目[4]。

3.2 各厂商磁悬浮主机的参数性能、运行工况及市场推广情况

经考察，国内市场磁悬浮主机的设计工艺主要有以下特点：高温冷冻水机型提高节能率，小机型拼装适应改造场地空间，双器均变流量运行仍保持高效，单机头冷量较大。

3.3 磁悬浮主机产品性能

在采用丹弗斯压缩机的各厂家机组中，均采用满液式蒸发器、多压缩机并联系统、压缩机并行运行。这种结构形式的冷水机组优点在于：部分负荷时，只要压缩机工作的压缩比不在喘振区，都可以让每台压缩机以相同的负荷均衡并行运行，以更好地发挥压缩机部分负荷下的效率优势。磁悬浮主机可在6 000～35 000 r/min转速内变频调节，最大转速远高于普通离心机，可实现10%～100%负荷范围内的变频调节，且无喘振。磁悬浮主机部分负荷运行时效率较高，但在满负荷运行时效率与常规离心机基本相同。磁悬浮主机压缩比相对于螺杆机及常规离心热泵较小，制取43℃以上热水是以牺牲效率换得，故不适用于风冷热泵、大温差热泵机型。