主机选型方案比较.doc

工程投标文件某娱乐中心冷冻站设计方案技术经济比较对某给定工程冷冻站，拟定三种设计方案，分别采用水冷式水机组、风冷热泵式冷热水机组及溴化锂吸收式冷热水机组，从初投资、运行费、折旧费、控制、操作、噪声、振动、运行、管理等方面进行了技术经济比较，并从中选择一种付诸实施。 前言 在空调技术快速发展的今天，工程设计中究竟选用哪一种冷（热）水机组？其经济性能、技术性能如何？本文以某工程为例，详细比较了水冷螺杆式冷水机组、风冷热泵螺杆式冷热水机组、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的经济技术性能，希望对工程设计中合理选择冷（热）水机组有所帮助。工程概况及方案考虑 该娱乐中心为一座3层建筑，局部4层，建筑面积共5620m2。1层为冷冻站、厨房、中西餐厅、美容中心、浴室（内设冷、温、热水冲浪浴池，淋浴等）及客房（内设桑拿浴或按摩浴缸）。2层部分为ktv包房，其余为客房。3、4层全部为客房。2、3、4层客房均有浴缸等卫生设施。娱乐中心设有风机盘管空调系统和集中供卫生热水系统。本冷冻站即负担空调系统冷、热量供应和卫生热水系统热量供应。系统冷热负荷见表1。冷热负荷 表1空调系统 卫生热水系统 夏季（冷负荷）冬季（热负荷）夏季（冷负荷）冬季（热负荷）负荷/kw 747632471816水温/ 7/1260/5565/4065/40本工程考虑三个方案。方案1 选用2台水冷螺杆式冷水机组，设计工况产冷量分别为490kw和324kw，合计814kw，夏季供空调系统冷量；选用一台燃油热水器，设计工况产热量1454kw，夏季供卫生热水系统热量，冬季供空调系统热量和卫生热水系统热量。方案2 选用一台直燃型溴化锂吸收式冷热水机组，设计工况产冷量805kw，产热量678kw，夏季供空调系统冷量，冬季供空调系统热量；选用一台燃油热水器，设计工况产热量827kw，夏季、冬季供卫生热水系统热量。方案 3 选用2台风冷螺杆式冷热水机组，设计工况产冷量380kw，合计760kw；产热量304kw，合计608kw，夏季供空调系统冷量，冬季供空调系统热量；选用1台燃油热水器，设计工况产热量为872kw，夏季、冬季供卫生热水系统热量。各方案的技术经济性 各方案的技术经济性比较（见表2） 因各方案燃油供应系统、卫生热水供应系统（除燃油热水器）均相同，故不进行比较。方案1、2、3供冷供热量均按表1（方案3冬季空调系统供热量为608kw）。各方案的技术经济性分析 由表2可以看出： 初投资 方案1最低，方案2次之，方案3最高。方案2中直燃型溴化锂吸收式冷热水机组燃料供应系统与燃油热水器共用，故不需再增加此项投资。 运行费 夏季：方案1最低，方案2次之，方案3最高；冬季：方案2最低，方案1次之，方案3最高。折旧费 方案1最低，方案2次之，方案2最高。表2 各方案技术经济性 项 目方案1 方案2 方案3设计工况产冷量（夏）/kw 814814760水温/7/127/127/12设计工况产热量（冬）kw 1454678872608 872 水温 /65/5760/55.865/4045/4065/40机房面积/m2198184.5144 耗电量/kw 设备容量27987.7294.4 运行容量(夏)236.587.7 289.8运行容量(冬)19.127.5240.2最大小时耗油量/kg/h (夏)42.399.5 42.3(冬)130124.773.4初投资/元 土建费237600221400172 800设备费710 73714259451 814 896安装费58 2764889626 210电力增容费/元 供配电贴费 13950043830147150电源建设资金31000097400 327000其 它31000 974032700合 计148711318472112520756运行费/元/h (夏)246.8271.7282.0(冬)292.1286.2316.1折旧费/元/a52 537158 607120 415负荷调节范围 (夏)15%100%20%100%15100无级调节无级调节无级调节(冬)30%100% 30%100%30%100%无级调节无级调节无级调节控制操作自动保护,自动控制,手动调节,操作简单 电脑自动控制，自动保护,负荷自动调节,操作简单,( 键开机，键关机）电脑自动控制，自动保护,负荷自动调节,操作简单,( 键开机，键关机）耗电量 方案2最低，方案1次之，方案3最高。耗电量增大，不仅电力增容费增加，自备电源的容量和费用也随之增加，因些该项投资亦很可观。对于中、西部等电力供应比较紧张的地区，高档娱乐、休闲中心必须考虑自备电源。方案2自备120kw柴油发电机组，夏季停电时，即可保证空调系统和小功率电器运行。而方案1和方案3则分别需270kw和330kw，甚至方案1、3因需太大的自备电源而无法办到。噪声和振动 方案1噪声和振动都较大，因冷水机组设在大楼内，噪声和振动若处理不好将影响大楼的室内环境。方案2噪声和振动都很小，不会影响大楼室内环境。方案3噪声和振动较小，但冷热水机组设在屋顶上，需采取减振措施。运行可靠性 方案1设备故障率较低，且2台设备可互相备用，运行可靠性高。方案2为单台设备，备用性差。但溴化锂吸收式冷（热）水机组本身转动部件少，设备故障率低，运行可靠性高。国产溴化锂吸收式制冷机一般715d抽一次真空，抽真空不影响机组运行。对机组的清洗和维护可在春秋季节停机时进行。方案3设备故障率低，且2台设备可互相备用，运行可靠性高。机房面积 方案1设备外形最小，但选2台设备，机房面积最大。方案2为单台设备，虽然设备庞大，但机房面积并不太大。方案3虽然所选设备庞大，并为2台，但因冷热水机组置于屋顶上，不占机房面积，因而方案3机房面积最小。 结论 方案1选择国产水冷螺杆式冷水机组，价格便宜，体积小，技术成熟，运行可靠，使用寿命长。但噪声大、振动大、耗电量大。虽然制冷量调节方便，但耗电量减少不大，大、中型机房需不同冷量机组搭配使用。若采用半封闭压缩机或进口压缩机，噪声、振动可减小，但价格却高得多。方案2溴化锂吸收式冷（热）水机组，耗电量很少，转动部件少，故障率低，运行可靠，噪声小，振动小，制冷量调节方便，中小型机房可单台使用。机组以libr水溶液为工质，对大气环境污染较少。寿命比螺杆式机组短。冷却水耗量比螺杆式机组大。目前，国内风冷热泵螺杆式冷（热）水机组压缩机多为进口，且为多台压缩机组合。运行可靠，操作管理方便，制冷量调节方便，噪声振动较小，无需冷却水系统。可放置在屋顶或室外地坪上，减少机房面积，甚至可以不要机房，这一点对于商业性建筑非常有利。但机组价格高，耗电量大。冬季供热受室外气温影响较大。室外气温降低，机组制热量减少，效率降低。当空气换热器表面温度低于0时，表面将结霜，机组需定期进行除霜，既耗能，又影响供热。供热水温度较低，不超过50，影响末端空调设备换热效率。任何一种冷冻站方案都不能尽善尽美。工程中要因地制宜，既要考虑冷冻站的初投资、运行费等经济性能，也要考虑冷冻站的噪声、振动、运行、操作、维护管理等技术性能，与工程整体及周围环境相协调；既要考虑当前投资效益，也要考虑长远利益，合理选择冷冻站方案。经综合考虑本工程拟选用方案2。注：土建造价按1200元/m2计。设备费仅包括流程图中出现的设备（含燃油热水器）。设备费为设备单价加8%运杂费、安装调试费。电力增容费功率因数按90%计，供配电贴费450元/（kva），电源建设资金1000元/（kva），其它100元/（kva）。电源建设资金兑现电量3a后开始还本付息，分10a等额还清。0#柴油价2150元/t。动力电价0.659元/kwh（娱乐中心）。折旧年限房屋按30a计，直燃型溴化锂吸收式。中央空调基础1、 空调制冷运行原理 空调在作制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室外换热器中放热（通过冷凝器冷凝）变成中温高压的液体（热量通过室外循环空气带走），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂在室内换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室内空气经过换热器表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的），低温低压的制冷剂气体再被压缩机吸入，如此循环。2、 空调制热运行原理低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室内换热器中放热变成中温高压的液体（室内空气经过换热器表面被加热，达到使室内温度升高的目的），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体在换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室外空气经过换热器表面被冷却降温），低温低压的气体再被压缩机吸入，如此循环。空调机组按空气处理的要求可分为： 冷、热风机仅实现对室内空气温度的调节和控制； 除湿机仅实现对室内空气的湿度调节； 恒温恒湿机实现对室内空气的温度和湿度同时进行调节和控制。 空调机组按规格和型式的不同，通常可分为： 窗式空调器； 柜式空调器； 分体式空调器或空调机； 集中式空调机。 空调机组按空气处理设备的集中程度可分为： 集中式空调系统； 半集中式空调系统； 分散式空调系统。1、 空调器的类型和特点：小型整体式（如窗式和移动式）和分体式空调器统称为房间空调器。我国标准规定，房间空调器的制冷量在9000w以下的，使用全封闭式压缩机和风冷式冷凝器，电源可以是单相，也可以是三相。它是局部式空调器中的一类，广泛用于家庭，办公室等场所，因此，又把他称为家用空调器。代号： 房间空调器 k整体式c（窗式） 冷风型l （代号可省略）热泵型 r电热型 d热泵辅助电热型 rd分体式f冷风型l （代号可省略）热泵型r电热型 d 热泵辅助电热型 rd 室内机组： 吊顶式 d 挂壁式 g落地式 l嵌入式 q台式 t室外机组： w 在低于5度的室外环境下，热泵型空调器不再适用，而必须用电热型空调器制热。房间空调器的使用环境： 空调器最高工作温度限制在43度以下，热泵式空调器的最低工作环境温度为5度。这是因为空调器的压缩机和电动机封闭在同一个壳体里，电动机的绝缘温度等级决定了对压缩机最高环境温度的限制。如果环境温度过高，则压缩机工作时冷凝温度随之提高，使压缩机排气温度过热，造成压缩机超负荷工作，使过载保护器切断电源而停机。另外，电动机的绝缘因承受不了过高温度而遭破坏，甚至使电动机烧毁。对于热泵式空调器，如果环境温度过低，其蒸发器里的制冷剂得不到充分的蒸发，被吸入压缩机，产生液击事故，并导致机件磨损和老化。对于电热式空调器，冬季工况下，压缩机不工作，只有电热器在工作，因此对最低环境温度无严格限制。对于热泵型和热泵辅助电热型空调器，若不带除霜装置，则其使用的最低环境温度为5度，如果低于5度，则在室外的蒸发器就要结冰霜，使气流受阻，空调器就不能正常工作。若带除霜装置，则使用的最低环境温度可以为5度。 电源： 可以是单相220v，也可以是三相380v。 一些工作电源为60赫兹的空调器，可以运行于50赫兹的电压下。但反之，禁止。 60赫兹下运转的二级电动机同步转速为3500，在50赫兹下运转降为2900。故随着电源频率下降，空调器的制冷量也同时减少，噪声也随之降低。 国家标准规定名义制冷量的测试条件为：室内干球温度为27度，湿球温度为19.5度；室外干球温度为35度，湿球温度为24度。国家还规定，允许空调器的实际制冷量可比名义值低8%。 空调器的性能系数（能效比）： 性能系数，又叫能效比或制冷系数，它是指空调器制冷运行时，制冷量与所消耗总功率之比，其单位为w/w，即： err = 实际制冷量 / 实际消耗总功率 （w / w） = 铭牌制冷量 / 铭牌输入功率 （w / w） 性能系数的物理意义就是每消耗1w电能所能产生的冷量数，所以制冷系数高的空调器，产生同等冷量就比较省电。 对空调器的噪音有一定的要求，一般要求低于60分贝。变频式空调器的原理和特性 1、 工作原理和特点：变频式空调器的工作原理是压缩机由变频式电动机拖动，电源变频器输出频率变化的交流电给电动机，使电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化，最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制。为了配合制冷量的连续变化，空调器制冷系统中采用了新颖的电子膨胀阀，由脉冲电动机开关阀芯，快速控制进入蒸发器的制冷剂流量。 变频式空调器的制冷系统由压缩机，室内换热器。室外换热器，电磁四通阀，电子膨胀阀，除霜二通阀，毛细管等部件组成，由微电脑控制电子膨胀阀的开度，保持适当的制冷剂流量。在室外换热器除霜的短时间里，制冷剂通过除霜二通电磁阀进入室外换热器加热换热器除霜，结束后阀关闭，恢复正常的工况运行。变频式空调器的制冷系统由压缩机，室内换热器。室外换热器，电磁四通阀，电子膨胀阀，除霜二通阀，毛细管等部件组成，由微电脑控制电子膨胀阀的开度，保持适当的制冷剂流量。在室外换热器除霜的短时间里，制冷剂通过除霜二通电磁阀进入室外换热器加热换热器除霜，结束后阀关闭，恢复正常的工况运行。空调系统有四大件，它们是压缩机、冷凝器、蒸发器和节流部件。 1.压缩机 压缩机是整个空调系统的核心，也是系统动力的源泉。整个空调的动力，全部由压缩机来提供，压缩机就相当于把一个实物由低势位搬到高势位地方去，在空调中它的目的就是把低温的气体通过压缩机压缩成高温的气体，最后气体在换热器中和其他的介质进行换热。所以说压缩机的好坏会直接影响到整个空调的效果。 根据蒸气的原理，压缩机可分为容积型和速度型两种基本类型。容积型压缩机通过对运动机构作功，以减少压缩室容积，提高蒸气压力来完成压缩功能。速度型压缩机则由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。根据压缩方式，容积型压缩机可分为活塞式和回转式两大类。回转式又可分为滚动活塞式、滑片式、单螺杆式、双螺杆式、涡旋式。速度型压缩机有离心式。 从压缩机结构上来看，又可将压缩机分为开启式、半封闭式和全封闭式。开启式压缩机的主轴伸出机体外，通过传动装置（传动带或联轴节）与原动机相连接。在伸出部分必须有轴封装置，使主轴和机体间密封来防止制冷剂泄露。封闭式压缩机的结构是将电动机和压缩机连成整体，装在同一机体内，因而可以取消轴封装置，避免了泄漏制冷剂的可能。这样，电动机便处于四周是制冷剂的环境中，称为内装式电动机。封闭式压缩机又可分为半封闭和全封闭两种型式。半封闭式的机体用螺栓连接，因此和开启式一样可以拆开维修。全封闭式的机体则装在一个焊接起来的外壳中，无法拆开维修。换热器 根据在空调上的作用不同，可分为冷凝器和蒸发器。现在就冷凝器和蒸发器的分类和区别述说一下。 （1）、冷凝器： 冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂过热蒸汽冷却成液体或气液混合物。制冷剂在冷凝器种放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。冷凝器按其冷却介质和冷却的方式，可以分为水冷式、空气冷却式、水和空气混合冷却式三种类型。 、水冷式冷凝器 冷凝器中制冷剂的热量被冷却水带走。冷却水可以一次流过，也可以循环使用。当循环使用时，需设置冷却塔或冷却水池。水冷式冷凝器分为壳管式、套管式、板式、螺旋板式等几种类型。 、空气冷却式冷凝器 冷凝器中制冷剂放出的热量被空气带走，制冷剂在管内冷凝。这种冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。通常，空气冷却式冷凝器也叫风冷冷凝器。 、水和空气联合冷却式冷凝器 冷凝器中制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走，冷却水在管外喷淋蒸发时，吸收气化潜热，使管内制冷剂冷却和冷凝，因此耗水量少。这类冷凝器中有淋水式冷凝器和蒸发式冷凝器两种类型。 （2）、蒸发器： 蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。 蒸发器的种类： 蒸发器按冷却介质的不同，分为冷却液体载冷剂、冷却空气或其他气体的两大类型。 在冷却液体载冷剂的蒸发器中，有水箱式（沉浸式）蒸发器（包括立管式、螺旋管式、蛇型式）、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、壳管式蒸发器（包括卧式蒸发器、干式蒸发器）等。 在冷却空气蒸发器中，有空调用翅片蒸发器、冷冻冷藏用空气空气冷却器（冷风机）及排管蒸发器等。 小型别墅式及模块化风冷热泵冷热水机组的水侧换热器的型式有：套管式，板式及立式盘管式。整体式机组一般使用干式壳管式换热器。套管式换热器的特点为结构简单，价格低，传热性能好，问题是阻力损失大，水垢不易清除，加工时特别注意不应使内管破裂或损伤，否则，水进入制冷系统，导致系统故障和压缩机损坏。立式盘管式换热器结构简单，价格便宜，但要特别注意制冷时的回油问题。板式换热器传热效率高，一般为壳管式的3倍，所以体积小，结构紧凑，使用中要注意的问题是，板间间隙小，容易结垢，对水质要求高，若水阻塞，会造成蒸发器温度下降，板间结冰，冻裂，由于板壁薄，也容易产生机械损伤，在水质差的地方，板实换热器的问题较多，其价格也比较高。中大型整体式机组使用的干式壳管式换热器，管内走制冷剂，管外走水，夏季运行时水冻结的危险性小，结构紧凑，腐蚀缓慢，但冬季作为冷凝器使用时，制冷剂在管内冷凝，其传热系数比制冷剂在管外冷凝小。热泵型冷水机组中的制冷剂一水换热器以采用波纹状的内螺纹管比较合适。 各种水侧换热器各有其特点，对于套管式和立式盘管式换热器，要注意在设计与制造时要解决其主要问题，使用板式换热器还应使用户了解其特点，重视水质问题。水侧换热器要有有效防冻保护。节流部件 节流部件 节流部件是制冷系统不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压（低温）下汽化吸热。所以，它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。 节流部件按形式，可分为毛细管和节流阀，前者，用在较小的制冷设备中，如电冰箱中装在冷凝器和蒸发器之间的毛细管即是节流机构的一种。后者用在较大的制冷设备中。在大、中型装置中应用的节流机构为节流阀，常用的节流阀有三种，即手动膨胀阀、浮球调节阀和热力膨胀阀，后两种为自动调节的节流阀。膨胀阀按膨胀的类型可分为电磁膨胀阀和热力膨胀阀等。 小型风冷型热泵冷水机组用一个热力膨胀阀，由4个单向阀控制制冷，制热走向，也有用毛细管做制热时辅助节流用，中大型机组由于制冷，制热不同工况制冷剂循环量变化大，需两个或多个热力膨胀阀以适应工况要求，在液态管路阻力大的场合，如分液头阻力大，要注意适当极大相应膨胀阀的容量，以免出现供液不足的情况。使用双向膨胀阀的机组，可使管路简化，降低流动阻力。但系统中设置储液器时，管路走向比较困难。如制热时，高压液体出储液器进入膨胀阀，而制冷时，节流后的气液混合物进入储液器，在进蒸发器时难以保证以液体为主。要解决这个问题又要在管路上增加单向阀等元件，故对于不使用储液器的系统使用双向膨胀阀较为有利。气液分离器 在蒸发器中，由于液体在蒸发器中蒸发，由液体变为气体的过程，由于考虑负荷的变化，可能会有一部分的制冷剂未全部蒸发，而会直接进入到压缩机。由于液体的不可压缩性，所以在未进入压缩机之前，首先要通过气液分离器，以确保进入压缩机全部为汽体，保证压缩机能正常的运转。 气液分离器安装与压缩机的进口端，主要是防止返回压缩机的低压低温蒸汽携带过多的液滴，防止液体制冷剂进入压缩机气缸，分离器同时具有过滤、回油、贮液等功能。 气液分离器使用时应注意： 、尽可能靠近压缩机； 、在换向系统中，气液分离器应该安装在换向阀和压缩机之间； 、正确的安装进口（从蒸发器来）出口（去压缩机吸气口）； 、必须向上安装； 、合适大小的气液分离器的接口不一定和压缩机的吸气口一致。风机是交流单、三相感应电动机与叶轮组合而成。 风机分为轴流风机和离心风机。 风机包括定速和变速两大系列。 风扇分为金属风叶、塑料风叶和金属浇注风叶等，叶型有多种。 风机的噪声包括电动机电磁噪声、机械噪声和叶片气动噪声。轴流风机工作时，叶片周期性地承受不均匀气流的脉动作用，产生噪声；另一方面，由于叶片上压力分布的不均匀，转动时对周围气体及零件的扰动亦构成旋转噪声；此外，由于气体流经叶片时产生湍流附面层，旋涡脱离，引起叶片上压力分布的脉动而产生涡流噪声。旋转噪声和涡流噪声合成了风机的气动噪声，因此控制叶片气动噪声是减少风机噪声的根本。另外组成风机的导流罩、电机支架的结构及风机与风冷冷凝器匹配与否也在相当程度上影响到风机的性能，对此也必须作仔细的研究。 在低压力大流量轴流风机中，为了增大气体流通部分的面积，风机的轮毂比v=dd一般都取得比较小。在这种情况下，为了减少叶片的扭曲程度以及能充分利用外径处线速度较大的叶片部分来传递能量，通常采用指数更小的变环量设计，这将增大叶轮内流线由内向外的偏移程度，在叶片根部会产生一向外的径向分力，因而大大增加了叶片外径处的二次流损失，恶化了风机的工作性能。采用的前向弯掠扭曲板型叶片，叶片轴线在外段部分向旋转方向弯曲而根部为直线，因此叶片不会产生附加径向力，这将大大改善叶片外径和根部的气体流动状况，减少气体二次流损失，噪声降低，效率提高。储液器 制冷系统中的高压储液器（也称储液筒）是装在冷凝器和膨胀阀之间的，它的功能可归纳为以几个方面 1、储存冷凝器的凝液 避免凝液在冷凝器中积存过多而使传热面积变小，影响冷凝器的传热效果。 2、适应蒸发器的负荷变动对供应量的需求 在蒸发负荷增大时，供应量也增大，由储液器的存液补给；负荷变小时，需要液量也变小，多余的液体储存在储液罐里。 3、作为系统中高低压侧之间的液封 因为出液管是插在液面下，故可防止高压侧的蒸汽和不凝性的气体进入低压侧。同时，储液器也起到过滤和消音的作用。 储液器的形式有多种，有单向和双向之分；有一出口和两出口之分；有立式和卧式之分油气分离器 油气分离器安装在压缩机和冷凝器之间。 它的工作原理为：压缩机的排气是氟里昂和润滑油的混合气体，通过油分离器的较大的腔体减速，雾状的油就会聚集在冲击的表面上，当聚集成较大的油滴后，流向油分离器的底部，并通过回油装置返回压缩机。 8.干燥过滤器 过滤器的作用是：为了防止制冷剂里含有水份或由于不可减少的元素等原因使系统里进入水份，当从冷凝器出来的高温液体进入膨胀阀后，液体的温度会大幅度的下降，一般都在零度以下，这时如果系统里含有水分的话，由于膨胀阀通过的截面很小，就会易出现冰堵的现象，影响系统的正常的运行。 目前市场上有三种类型的干燥过滤器 松散添充型干燥过滤器珠状干燥剂填充在带有滤网的外壳内 块状干燥过滤器由树脂固化在一起形成的块状干燥剂 压紧型珠状干燥过滤器由分子筛材料及氧化铝构成的珠状混合物被压在由钢制弹簧压紧的两个玻璃纤维之间。 9.四通换向阀 四通换向阀适用于中央空调、单元