風(fēng)冷冷熱水模塊機(jī)和螺桿機(jī)的對(duì)比分析

1、水冷螺桿VS風(fēng)冷模塊                   PHNIX風(fēng)冷模塊三聯(lián)供市場(chǎng)前景剖析                      PHNIX集團(tuán)總工程師兼營(yíng)銷總監(jiān) 劉遠(yuǎn)輝前言：我們國(guó)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(huì)能耗的46.7%以上。在當(dāng)前形勢(shì)下，節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，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(guó)的建筑99%都是非節(jié)能建筑，浪費(fèi)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(shí)際。對(duì)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(shí)，引導(dǎo)終端客戶正確選用和使用合適設(shè)備，有時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過大型項(xiàng)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(huì)所、中小型星級(jí)賓館、中小型辦公場(chǎng)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(yíng)業(yè)主所有，他們對(duì)初投資和運(yùn)行費(fèi)用非常敏感，同時(shí)，出于使用成本的考慮，這些建筑的機(jī)電設(shè)備維護(hù)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(jiǎn)單、可靠，同時(shí)免維護(hù)。下圖是2009年中國(guó)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(jī)、風(fēng)冷螺桿和模塊機(jī)組等風(fēng)冷機(jī)型的比例加起來超過53.9%，這里還沒有計(jì)算小型的分體機(jī)和柜機(jī)在商業(yè)場(chǎng)所中的比例，由此可見，風(fēng)冷機(jī)型在中小型商用建筑中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。（注：上圖摘自國(guó)內(nèi)相關(guān)媒體的2009年度報(bào)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(jī)要有優(yōu)勢(shì)，而且如果用多聯(lián)機(jī)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(duì)于用于出租營(yíng)業(yè)用的場(chǎng)所，應(yīng)優(yōu)先考慮采用水系統(tǒng)末端。針對(duì)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(jiǎn)單的方式。本文主要針對(duì)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(duì)比分析，同時(shí)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(jī)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(gè)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(gè)方案的基本參數(shù)、

5、初投資、運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行可靠性的對(duì)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(duì)比分析表 在實(shí)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(jiān)硬的水垢。同時(shí)，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(huì)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(zhǎng)。微生物和塵埃會(huì)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(jī)200小時(shí)左右冷凝器管道中水垢和污垢就會(huì)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(duì)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(jī)負(fù)荷功率加大。制冷機(jī)組的壓縮機(jī)不得不加大運(yùn)轉(zhuǎn)功率，以補(bǔ)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(duì)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(jī)還是冷卻水的水泵和

7、冷卻水塔，都留有較大的設(shè)計(jì)余量，這樣勢(shì)必導(dǎo)致初投資和實(shí)際運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上表的理論計(jì)算值。為了減少熱交換損失節(jié)約電能并減少微生物膜對(duì)管壁的腐蝕，至今為止人們一般采取定期進(jìn)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(fèi)用等原因，化學(xué)清洗不可能每天進(jìn)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(jī)200小時(shí)左右冷凝器管道中水垢和污垢就會(huì)不斷形成和積累，熱交換效率開始降低，電能浪費(fèi)開始產(chǎn)生。同時(shí)，化學(xué)清洗方法使用的化學(xué)藥品本身對(duì)管壁會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用，也會(huì)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(duì)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(shí)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(shì)。下表為運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算表普通風(fēng)冷模塊機(jī)組在制冷的同時(shí)，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(jī)組能耗。另外，比如說賓館，健身中心等很多應(yīng)用場(chǎng)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(dú)

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(dú)立運(yùn)行模式，PHNIX三聯(lián)供模塊機(jī)組實(shí)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(shí)，該機(jī)組可以獨(dú)立運(yùn)行熱水模式，制取生活熱水，這是PHNIX三聯(lián)供機(jī)組和普通模塊機(jī)組的最大區(qū)別。這樣，原來的系統(tǒng)采用風(fēng)冷模塊+燃?xì)忮仩t熱水設(shè)備，現(xiàn)在只要用風(fēng)冷模塊機(jī)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(shí)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(duì)比：表2：風(fēng)冷模塊+燃?xì)忮仩t與風(fēng)冷模塊+風(fēng)冷模塊三聯(lián)供系統(tǒng)對(duì)比分析表    從上面的比較結(jié)果看來，針對(duì)中國(guó)南方地區(qū)，采用三聯(lián)供機(jī)+模塊機(jī)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(chǎng)上三聯(lián)供機(jī)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(jī)組巧妙地采用雙四通閥換向裝置，相比傳統(tǒng)的熱回收機(jī)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(duì)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(gè)換熱器的兩個(gè)，另外一個(gè)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(dòng)的方向如下：壓縮機(jī)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(jī)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(gè)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(dòng)的方向如下：壓縮機(jī)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(jī)回氣，當(dāng)切換到制冷+熱水模式時(shí)，制冷劑流動(dòng)的方向如下：壓縮機(jī)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(jī)回氣，這時(shí)，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(shí)，室

13、外翅片換熱器變成了一個(gè)容積很大的高壓儲(chǔ)液罐，大量的液態(tài)制冷劑會(huì)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(jī)保護(hù)。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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)制冷時(shí)系統(tǒng)高壓過高，出現(xiàn)壓力保護(hù)停機(jī)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(jī)組和模塊機(jī)組一樣，可以增加噴淋系統(tǒng)，該噴淋系統(tǒng)是PHNIX的實(shí)用新型專利（專利號(hào)：ZL2007 2 0058515.2）。如下圖所示：   

14、0;         其原理非常簡(jiǎn)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(shí)際測(cè)試表明，噴淋系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)每臺(tái)模塊機(jī)（65KW）可節(jié)約2.8元。表1中的建筑物如啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)，每年大概可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用1