电制冷中央空调与燃气型溴化理机组的比较和电制冷中央空调与燃气型溴化锂机组技术经济对比分析.doc

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空调冷热源设备的选择

溴冷机与电动式冷水机组的比较

电制冷中央空调与燃气型溴化锂机组技术经济对比分析

冷热源设备的选择必须按照安全性、可靠性、经济性、选进性、适用性的原则进行综合技术经济比较来确定，须综合考虑下列因素：

1）能源与环保；2）设备特性、初投资、运行能效和运行费用；3）建筑物规模、机房条件、冷热负荷情况；4）城建、消防安全和维护管理。

下文将从这几个方面综合分析溴冷机与电动式冷水机组的适用性。

一、能源

中国电力资源富余量有望超过15%，可支持高能效电动式冷水机组的长足发展，而中国燃气资源宝贵，其储产销量仅占世界总量的1%左右。

自1997年以来，中国每年发电量按5-8%的速度增长，而工业用电量以17.9%的速度下滑，仅2001年8月10日至9月9日一个月时间内，共有五家电厂投运，增加发电量409万千瓦，另有四家变电站投运，而且中国变电站已经可以实现无人监控，既降低营运费用，又进一步确保了电网的运行高效安全。

据国家权威部门预测，目前全国电力富余容量超过10%，而且随着新技术的采用，如燃气发电、直流高压送电，发电效率、输送电效率有望长足进步，从目前的总的终端效率约32%提高到42%左右，接近或达到发达国家的水平，从而国家电力富余量将接近20%。

电能是一种最清洁的能源，也是使用最方便的能源，目前工业及民用电能占终端能源的比重不断上升，也说明了这一点，电能不仅可以大大拓宽能源利用的领域，而且可实现能源的持续发展，越来越体现出极大的优越性。

国家在调整能源结构和注重节约能源的同时，已注重大大开展清洁能源的开发利用工作，实现能源的可持续发展已经成为事实。

如清洁煤利用技术、水力发电技术、地热能利用技术、太阳能利用技术、燃气发电技术、焚烧垃圾发电技术、发展核电技术等，自然界取之不尽用之不竭的风力发电技术已经在德国等发达国家投入使用。

国家在不断开发电力资源的基础上注重电力体制改革，计划组建全国统一电网，打破区域垄断，形成全国电力统一大市场，通过西电东送实现资源优化配置，消费电价将进一步降下来。

电动式冷水机组正是电能终端用户之一，据1999年的统计结果，全球范围内，80%的中央空调设备使用电动式冷水机组，19.4%的中央空调设备使用其它能源，除去太阳能、燃气直接驱动的蒸汽压缩式冷水机组、利用余气余热的单/双效吸收式溴冷冷水机组，直正采用燃气、燃油的直燃式冷水机组市场占有率不到1%。

发达国家为保护一次能源，保护环境更是基本禁止使用直燃式溴化锂冷水机组。

中国是世界能源大国，据BPAmoco石油公司2000年发布的世界能源统计报告，中国天然气可采储量为1.39×1012Nm3，仅占世界总储量的0.9%，中国天然气产量为24.3×109Nm3，占世界总产量的1%，中国天然气消费量为21.4×109Nm3，占世界总消费量的1%，产销基本持平。

到2010年，西南地区天然气市场需求将增加42%，平均每年递增5%左右，而四川天然气的生产增长速度只能达到2~3%，西南地区天然气市场的供需矛盾将进一步加剧。

在未来5~10年内，重庆、长江中下游及云贵边境对天然气市场需求激增，同时国家规划建立天然气管网已成现实，四川天然气将东输出川，这将进一步加剧西南地区天然气供需矛盾，天然气价格将逐步攀升。

2000年底，国家计委重点工程“西气东输”“川气入湘”开始启动，老百姓开始关注中国的能源使用，天然气作为一种清洁能源，必将在民用、化工行业上得到大力推广使用，发展燃气锅炉、燃气发电机、燃气汽车，合理改善中国的能源消费结构，促进中国政府实现能源可持续发展战略是我们每个公民的责任。

个别溴化锂冷水机组生产厂家借此机会大做文章，极力推荐制冷效率不到电动式离心式/螺杆式冷水机组效率1/6左右的燃气型溴冷机，这是对国家一次能源的浪费。

中国宝贵的天然气资源仅占世界总存量的0.9%，显然不能支持耗能型空调设备的长足发展。

二次世界大战后，世界工业迅猛发展，世界各地出现电能危机，于1968年日本首先研制出直燃式溴冷机，但因冷量衰减严重、能效低而逐步退出制冷空调领域。

发达国家始于八十年代，早在九十年代初已逐步淘汰直燃型溴冷机组的使用，只有在工厂有稳定余热资源可利用的极少数工程推荐采用双效吸收式溴冷机。

中国空调用户还须重视：

中国天然气开发利用的管网维护的法律法规还不健全，仅成都市2001年11月24日至12月15日，短短的十余天时间内，成都市区几公里长的天然气管网由于工地施工造成9次较大的爆管、挖断事故。

“川气入湘”“西气东输”的天然气管网，全程距离为695公里，天然气供应为垄断经营且天然气不易贮存备用，要保证稳定的气源使用，合理的市场价格还有一段很长的路要走，尤其在法律法规不健全的情况下，谁能保证天然气管网的合理维护费用，谁又能保证天然气的连续供气，广大用户无论为节约国家能源出发，还是为以后的使用着想，切记慎重选择合适的冷热源设备。

二、环保

燃气型溴冷机的综合温室效应高达电动式螺杆机/离心机的10倍以上，已被注重环保的欧美发达国家禁用。

近年来，随着蒙特利尔协议、哥本哈根协议的签署，168个国家达成共识，关心我们生存的空间，制冷剂对环境的破坏已经提到高度重视的阶段。

业内人士更是清楚地认识到，制冷剂对环境的影响应该从两个方面综合判断，即对臭氧层的破坏和地球温室效应。

1、对臭氧层的破坏

ODP值被用来衡量制冷剂对大气臭氧层的破坏程度，截至目前为止，CFCS类工质的氯原子含量较高，ODP值大，已全球禁用；HCFCS类工质，主要是指HCFC22和HCFC123，具有很小的ODP值，仅0.02~0.05，且GWP值很小，具有优异的热力学性能，目前仍广泛应用于大中小空调领域，包括螺杆式、离心式中大型冷水机组及商用家用涡漩式、活塞式冷水机组；HFCs类工质，主要包括HFC407c、HFC134a，不含破坏大气臭氧层的氯原子，ODP=0，其热力学性能接近HCFCs类工质，没有使用年限限制，目前已广泛应用于大中小型空调领域，从小型汽车空调、家用冰箱到中大型螺杆式、离心式冷水机组都广为使用，是世界公认的环保冷媒。

燃气型溴冷机采用溴化锂溶液作吸收剂，不含氯原子，不破坏大气臭氧层，这一点同HFCs类工质，但这仅仅只能说明它符合环保要求的一个方面。

2、对地球温室效应的影响

制冷剂对大气温室效应的影响取决于冷媒的泄漏量和冷水机组的能耗。

冷水机组的冷媒的泄漏量相对于CO2的排放量来说，冷水机组的冷媒使用量非常少，其泄漏量更是微乎其微，因此空调设备产生的温室效应主要并不在于冷媒的泄漏，而是由于机组耗能而直接或间接产生的CO2所导致的温室效应，综合制冷工质本身的全球变暖潜值——直接温室效应（GWP）及制冷装置因耗能而产生的间接温室效应，世界环境保护组织ORNL提出了一个全面地评价制冷工质温室效应的指标TEWI，称为总的当量温室效应，不仅受工质本身特性的影响，而且还受到制冷装置的能效、设计寿命等因素的影响。

溴化锂吸收式冷水机组的TEWI值是电动活塞式冷水机组的2.5倍左右，而以天然气为燃料的燃气溴冷机，其排到大气中的CO2含量、高达230℃的燃烧余气所带出的余热远高于电动式冷水机组，TEWI值高达电动离心式/螺杆式冷水机组的10倍左右，已经深受欧美发达国家环保部门的关注，近年来，直燃式溴冷机已经逐渐禁用，只允许采用余热作热源的双效吸收式溴冷机。

三、设备特性比较

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14000C，高温发生器、高温热交换器内温度高达1650C，传热温差高达123~12350C，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0.98左右，国内个别品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睛睐，目前，蒸汽压缩式制冷的市场占有率超过99%，其中直接采用终端电能作能源的电动式冷水机组的市场占有率已超过80%以上。

电动螺杆式和离心式冷水机组的平均能效值高达5.6,高效离心式冷水机组的能效值更是高达7.2以上，是直燃型溴冷机的7.5倍左右。

2制冷剂的环保特性

直燃型溴冷机以溴化锂溶液和水作为吸收剂和制冷剂，不含氯原子，ODP=0，但直燃溴冷机排放的CO2、SO2含量远高于电动式冷水机组，对环境污染很大，而且直接排放到大气中的烟气温度高达230℃,由余热造成的直接温室效应远高于电动式冷水机组。

另一方面，溴冷机的能效远低于电制冷机组，消耗的一次能源造成的间接温室效应更是显著，总的当量温室效应TEWI=11170×104，是离心式冷水机组的10倍左右。

当今电动离心式和螺杆式冷水机组普遍使用环保冷媒R134a，不含氯原子，不破坏大气臭氧层，ODP=0。

而且高效电动式冷水机组平均运行能效COP值可以高达溴冷机的6-7倍，直接使用电能作终端能源。

产生相同冷量需要的由电厂输送的电能所消耗的一次能源排放到大气中的余热远低于溴冷机，而且电厂废气排放是高空排放，配置高效除硫装置等环保设备，其大气污染更是远低于电动式冷水机组。

综合温室效应TEWI约1200×104左右，以离心式冷水机组最低。

3运行可靠性

溴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：

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1650C，操作稍有不当，或热源轻微波动，极易导致溴化锂溶液结晶，堵塞喷咀，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，但溴化锂冷水机组从来没有使用五年以上的用户实例供客户参观考察。

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，严惩时导致两器的液位下降，溶液泵不能正常工作。

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（Ca2+,Mg+2,Na+,Cl-,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；

4）冷却水系统易污染，传热管壁形成水垢，导致冷量严重衰减。

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，而对电动式冷水机组的影响就要大得多了。

因此须对溴冷机组的冷却水质进行净化处理，这期对换热器进行人工清洗。

5）添加剂的问题：

溴化锂溶液易腐蚀铜管、钢管，通常需加入铬酸锂缓蚀剂，但温度过高或时间过长时会失效，铬酸锂量过多时会出现沉淀，而过少时会产生负蚀，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。

6）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。

7）溴冷机的高压发生器、冷凝器