风冷热泵与溴冷机对比方案.docx

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风冷热泵与溴冷机对比方案

一、关于空调系统冷源的选择趋向

二、工程概况

三、方案选型分析

四、两种方案的主机设备配置

五、两种方案的运行维护费用对比

六、两种方案的综合对比

七、结束语

一、

关于空调系统冷源的选择

冷源基本分为两大类，一类是电制冷，一类是溴化锂吸收式制冷；电制冷机组用电作为能源，由于其效率高、初投资低、运行节能、可同提供制冷、制热、生活热水、控制灵活、机组尺寸小、操作简单、便于维护等优点，在全世界得到了广泛的应用；吸收式机组直接利用燃油或燃气提供能源，可同时或单独提供制冷、采暖、卫生热水，但由于机组效率低（能效比一般只有1.2左右）、初投资高、冷量逐年衰减，维护费用高、工作稳定性差、寿命短，应用范围很窄，仅适用于有廉价的天燃气、蒸汽（伴生产品）或缺电的地区。

据统计在全球中央空调的最大市场北美地区，95%以上的空调用户选用的电制冷方式，使用电制冷方式是大势所趋。

 由于油价、气价的不断上涨，直燃型溴化锂机的运行费用越来越高，同时机组本身还存在以下问题：

1、运行状态

直燃机采用溴化锂溶液作吸收剂，水作为制冷剂，借助于燃烧机产生的热量作为动力在高温发生器、低温发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器之间使溴化锂溶液不断发生吸收与释放水蒸汽的化学过程，从而达到热量迁移，产生冷冻水的目的。

溴冷机所有的热量转移的过程都是依靠大温差传热，而且燃烧机火焰温度高达1400℃t，高温发生器、高温热交换器内温度高达165℃，传热温差高达123℃~1235℃，不可逆传热损失占了溴冷机能源总值的绝大部分，因此直燃溴冷机的制冷效率COP值仅1.0左右，国内个别吊牌声称其制冷效率达到1.2左右，这并没有得到权威检测部门的测试，更没有得到世界权威机构的认证。

电动式制冷机依靠近世纪不断发展的先进技术，从材料到加工技术都取得了质的飞跃，压缩机压缩作功，冷媒在蒸发器和冷凝器内等温相变，达到能量转移的目的，传热温差小，不可逆损失小，深受制冷空调领域的青睐。

其中直接采用终端电能作能源的风冷热泵机组平均能效值高达3.2，是直燃型溴冷机的3倍左右。

2、运行可靠性

溴化锂制冷机因存在下列几个方面的原因大大影响了其可靠性，冷量衰减极其严重：

2.1、溴化锂结晶的影响

溴冷机的高压发生器与高温热交换器内溶液温度高达165℃，操作稍有不当，或热源轻微波动，极易导致溴化锂溶液结晶，堵塞溶液喷淋咀，造成冷量衰减，严重时无法正常运行，燃气型直燃溴冷机因燃气压力波动导致溴化锂溶液结晶引起的冷量衰减更是严重，因此溴冷机通常运行2~3年后冷量衰减达20％以上。

溴化锂冷水机组生产厂家的新机组冷量裕量往往达20％以上，通常在使用的头2年左右基本能保证空调工程的正常使用，但溴化锂冷水机组没有使用五年以上的冷量无衰减用户实例供客户参观考察。

2.2、制冷剂污染的影响

溴化锂溶液很容易进入蒸发器和冷凝器的冷剂水，造成冷量衰减，严重的导致两器的液位下降，溶液泵不能正常工作。

2.3、喷淋管易堵塞，造成冷量严重衰减

水作为制冷剂，在蒸发器中蒸发成水蒸汽，水中含有的其它离子（Ca+2，Ma+2，Na+，CI-，SO2+仍遗留在系统中，易循环堵塞喷淋管致使冷量严重衰减，严重时致使机组无法正常运行；

2.4、冷却水系统易污染，传热管壁形成水垢，导致冷量衰减

溴冷机冷却水量是电动式冷水机组的125%以上，冷却水蒸发散热遗留的盐离子不断升高而结晶析出，循环冷却水的溶解盐经过换热器高温热表面将受热分解，循环冷却水在冷却塔喷淋时，溶解在水中的二氧化碳气体将会溢出，致使碳酸钙不断析出，因此溴冷机的冷凝器和吸收器在传热管表面结成水垢，影响传热，污垢系数增加至0.086m2℃/kW时，冷量下降10%左右，污垢系数每增加一倍，溴冷机的冷量衰减达10%左右，因此必须对溴冷机组的冷却水质进行净化处理，并定期对换热器进行人工清洗。

2.5、添加剂的问题

溴化锂溶液易腐蚀铜管、钢管，通常需加入铅酸锂缓蚀剂，但温度过高或时间过长时会失效，铅酸锂量过多时会出现沉淀，而过少时会产生腐蚀，严重影响机组可靠性，而且这种剧毒物操作不当严重影响安全。

2.6、真空度影响机组的正常使用

溴冷机整机内部呈真空或高度真空状态，室外空气极易渗入，机内不凝性气体含量达到10%时，会使机组无法正常影响。

2.7、气击现象

溴冷机的高压发生器、冷凝器、高温热交换器内充满高压高温汽体或液体，万一停电或溶液泵故障，会产生猛烈气流冲击损坏整个机组，造成重大事故，因此溴冷机房一定要各有1～2套备用电源，确保供电系统万无一失。

2.8、材料老化问题

溴冷机内各部件间的密封隔离材料长期处于高温高压气流的冲击下，易老化失效，需定期要换，通常周期不超过一年且易造成重大事故。

风冷热泵机组采用经过100多年实践考核的蒸汽压缩式结构，从选材到工艺都确保风冷热泵机组设计保用寿命能达到25～30年。

3.负荷调节能力

直燃机通过调节燃烧机燃料用量，减少热输入，从而降低机组输出冷量。

整个负荷调节过程是温差传热、热传递的过程，传热的滞后特性决定了溴冷机的部分负荷调节性能差，而且负荷调节范围窄。

电动机组采用压缩机卸载，调节机组的输出冷量，响应快速，部分负荷综台性能优于满负荷性能达20%~30%以上，部分负荷综台性能更是达到溴冷机的3倍以上。

4、使用寿命

直燃溴冷机的进口机采用90/10铜镍管作换热器传热管，设计使用寿命15年，国产机采用95/5铜镍管作换热器传热管，设计使用寿命8~10年，当今市场上从没有一台溴冷机使用年限达到其设计寿命。

风冷热泵机组采用螺杆式压缩机，设计使用寿命一般为25年。

5、机组维护

直燃式溴冷机内设油槽或供气系统，存有极大危险隐患，机组维护人员须随时察看排烟情况，随时检查溶液泵、电气系统的情况以避免发生重大事故，因为如果出现电力故障，风机、泵停用，但燃烧机高达1400℃的余热会使高压发生器和高温热交换器产生高速高温高压气流冲击，非常危险。

个别厂家宣传无人机房是不负责任的盲目宣传，众所周知，溴冷机的维护管理费用高达电动式冷水机组的2～3倍。

风冷热泵机组由电能驱动，即使出现电源系统故障，机组会自动平稳地停机，不存在危险因素，机组监测系统简单准确，机组全自动控制，无须专人管理，大大降低维护管理费用。

由于以上问题引至溴化锂机用户重新更换机组的现象频频出现，仅长沙就有以下实例：

1、旭华大厦购置二台溴化锂机组，一台机器无法投入使用，另一台机组效率也不好。

2、湖南省人大采用直燃机，运行几年后根本无制冷效果，又重新购置了电制冷机，而直燃机只能当锅炉使用，而锅炉的投资只有直燃机价格的10-20%

3、湖南省国税局原采用直燃机，使用一年根本达不到效果，第二年又重新购置了电制冷机。

4、新一佳华夏店原业主已购置了二台直燃机，新一佳华夏店吸取了新一佳国税店的直燃机达不到效果的教训，宁愿重新购置二台电制冷机确保效果，而将二台直燃机一直闲置。

5、友谊商店，100万大卡/台机组溴化锂机使用了2-3年，出力只有百分之六十几，衰减了百分之三十多，甲方为了保证效果，不得不增加了一台电制冷机。

6、大华宾馆溴化锂机效果不好，也考虑更换机组。

7、颐园宾馆直燃机冷量衰减，又增加了电制冷机。

8、长沙晚报直燃机效果不好，运行费用高，一机三用，达不到效果，又重新购置锅炉。

9、亚大写字楼采用直燃机运行费用高，效果也不好。

10、湖南省自来水公司宿舍由于运行费用高,原直燃机空调不得不停止使用，各住户重新安装分体机。

11、阿波罗商场由于直燃机运行维护费用高，不得不停止使用，已经全部更换为电制冷空调。

……

二、工程概况

本项目位于长沙五一广场，原配置为1台130万大卡溴化锂机组。

三、方案选型分析

一）冷热源设备选择原则：

冷、热源设备的选型需要遵循三个原则：

1）合理利用能源资源；2）减少对环境影响；3）技术经济合理可行。

其核心又是技术经济分析。

冷、热源系统的选择是一个多目标决策的过程主要内容有：

1）冷、热源系统的能效特性：

即在提供等量需求的条件下各种不同的设备形式消耗的能源折算成同一种能源的消耗比——一次能效比，用COP值表示（越大效率越高）。

2）冷、热源系统的负荷性能：

包括满负荷性能和部分负荷性能。

3）冷、热源系统的寿命周期内的经济分析：

即寿命期内的总体成本分析。

4）初投资分析：

一次性投入。

5）环境分析：

如节能措施，社会效益等。

二）本项目空调系统的选型目标：

1）按技术要求，满足投资方对本工程项目的中央空调系统基本功能要求，并且初投资合理。

2）设备的选择和配置既要考虑当前投资效益，也要考虑符合项目的长远发展如：

环保要求、国际流行的“绿色建筑物”评定、节能要求，等。

3）年度的运行、维护管理费用要低，降低使用者的分摊费用，并能加快投资回收期。

4）符合本地区的目前及未来的能源环境。

三）根据本项目实际运行特点，针对以下两种方案进行比较：

方案一（风冷热泵机组）：

风冷热泵机组

方案二（直燃机）：

直燃式溴化锂机壹台

1）两种方案的设备配置

1．1主机设备选型及主要技术参数对比

项目

方案一：

风冷热泵机组

方案二：

燃气溴化锂机组

空调主机

风冷热泵机组1台

制冷量1494KW；130万大卡

输入功率474kW/台

直燃机壹台

制冷量125×104kcal/h.台

制热量97×104kcal/h.台

燃气量（天燃气）:

制冷时106m3/h/台；

制热时120m3/h/台

耗电量22kW/台

冷冻水泵

22KW，三台（两用一备）

22KW，三台（两用一备）

冷却水泵

无

22KW，三台（两用一备）

冷却塔

无

350m3/h,壹台

四、两种方案的运行维护费用对比

对全年运行情况作以下比较：

电费:

1元/kW·h

天燃气:

3.8元/Nmз

制冷期:

120天，平均10小时/天，计1200小时

制热期:

120天，平均10小时/天，计1200小时

负荷系数：

0.6

两种方案满负荷时主机设备（含泵、冷却塔等）耗电（气）量情况：

方案一

方案二

耗电量（kW）

耗电量（kW）

制冷耗气量（NM3/h）

制热耗气量（NM3/h）

518

110

106

120

全年运行费用估算公式：

方案一：

制冷期主机电费：

518kW×1200h×0.6×1元/度=37.30万元

制热期主机电费：

518kW×1200h×0.6×1元/度=37.30万元

合计：

74.6万元/年

方案二：

制冷期主机耗能：

110kW×1200h×0.6×1元/度+106NM3/h×1200h×0.6×3.8元/Nmз=7.92+29=38.92万元

制冷期冷却水消耗：

350m3/h×1台×1200×1.8元/吨×4%×0.6=1.81万元

制热期主机耗能：

66kW×1200h×0.6×1元/度+120NM3/h×1200h×0.6×3.8元/Nmз=4.572+32.83=37.4万元

合计：

78.13万元/年

方案一风冷热泵主机比方案二溴化锂主机每年制冷节省运行费用3.53万元

溴化锂机不可避免其冷量衰减，为减轻衰减幅度，每年需对内部铜管进行清洗，使用两年后每年需对溴化锂溶液再生处理，加之其他维修，每年正常维修、维护费用均在10万元左右，大大高于风冷热泵机组。

另外一机多用的溴化锂机设备使用寿命一般不超过十五年。

五、电制冷与溴化锂机的综合对比

方案

内容

直燃型溴化锂

风冷热泵

主机智能化程度

空调系统复杂,需专人管理机房。

主机的制冷/制热切换需人工对阀门切换来实现

全电脑自动控制，无需专人管理。

运行可靠性

溴化锂制冷机组从原理上要求保证极高的真空度，工艺上必须保证极高的密封性，否则溴化锂溶液将对机组材料和构件造成强烈腐蚀，其使用寿命无法保证。

经多年研发与使用，机组质量、可靠性高，主机使用寿命在25年以上。

运行效果

主机制冷时采用的是冷却塔提供的冷却水，所以受环境温度的影响小于风冷热泵系统。

但溴化锂机组对水质的要求非常严格，冷却水必须经过处理才能运行。

且溴化锂机组的制冷量存在不可避免的逐年衰退，年衰减量高达5%左右。

主机与室外空气进行热交换，因此在主机的制冷/制热量与室外环境温度有一定影响。

能量调节方式

在20％-100％的负荷内可进行冷量的无级调节

风冷热泵机组能量可从10％-100％进行冷量的无级调节。

节能性

利用热能（或余热、废热、排热等）为动力。

因此，在电力比较紧张的地区，或有余热可以利用的场合，此机组更具有意义，但是应该注意，其若与一次能源的消耗机比较，它一般来说是不节能的。

辅助系统例如真空泵，冷却塔，冷却水泵所选规格型号均比电制冷方式要大，同样要消耗电力，供电局停电时溴化锂空调系统同样无法工作。

耗电量大（主机、循环水泵及末端）

主机占地面积

直燃机结构紧凑，体积小，机房占用面积小，但系统管路复杂，布置较麻烦。

其冷却水量需求量大，需配用冷却能力较大的冷却塔。

机组单机容量较大，机组占地面积较大，但无需专用机房。

维护保养

必须每周至少送2～3次油，加油过程时间长，噪音大，污染环境，工作人员劳动强度大，操作危险，严重影响工作环境。

操作人员每天均需对系统抽真空，劳动强度大；每台机组运行两年后每年必须清洗一次内部容器，更换有关材料。

主机保养简单，但水系统需定期除垢，清洗管路，保养工作量一般。

机组使用寿命

溴化锂水溶液对普通碳钢有较强的腐蚀性，不仅影响机组的性能与正常运行，而且还影响机组的寿命。

一般使用寿命为6～8年。

可达25年以上。

机组使用场所

适用于有余热、废热、排热等或电力紧张的场所

高档办公楼、商场、宾馆、医院、学校等（1万平米－5万平米）

安装难度

安装复杂，需大量的配套设施，系统复杂、安装工程量大。

且机组对气密性要求高，在机组运行中即使漏入微量的空气也会影响溴冷水机组的性能。

安装简单，安装工程量相对较少。

总结

通过以上比较分析，可以看出：

1.直燃型溴化锂空调系统，需要专用机房和储油罐。

系统复杂，维护保养要求也高，因此必须配专人管理和维护。

该系统初投资较高，运行费（制冷/制热均采用一次能源，效率低）和维护保养费用高。

制冷受环境温度影响小，制热时不受环境温度影响。

但系统对气密性要求高，即使漏入微量的空气也会影响冷水机组的性能，一般制冷量年衰减量高达10—20%。

2.风冷热泵中央空调在控制方面可实现无人值守，系统简单、成熟；目前在世界上属于普及性空调系统；初投资低，运行费用适中，环境温度对机组能效有一定的影响。

以上分析仅供相关领导参考。

我们希望能有机会与业主进一步交流讨论相关事宜。

谢谢！