磁悬浮离心制冷机中央空调系统设计案例

磁悬浮离心制冷机中央空调系统设计案例韩银洲【摘要】从风系统和水系统设计入手，介绍了太原某商业综合楼中央空调系统的设计，总结了设计中采用的磁悬浮离心制冷机的特点，有助于磁悬浮离心机的广泛应用.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷)，期】2018(044)036【总页数】2页(P116-117)【关键词】中央空调系统设计;磁悬浮离心机;制冷机【作者】韩银洲【作者单位】太原市城乡规划设计研究院,山西太原030002【正文语种】中文【中图分类】TU831.3磁悬浮离心机是利用由磁铁构成的数控磁轴承系统产生的磁力，实现压缩机的运动部件悬浮在磁衬上，从而消除了机械摩擦，实现了无油运转技术；机组完全无油，减少了油路系统故障，可靠性提高30%~50%，机组能效提高8%，实现低至10%的部分负荷，没有喘振问题［1］。基于以上优点，磁悬浮离心机得到了迅速的发展和工程应用［2,3］。本文将对位于山西太原市某办公楼项目新风换气机的应用情况进行介绍。1工程概况本工程为山西太原某商业综合楼，处于寒冷地区。总建筑面积72859m2，地下建筑面积30574m2，地上建筑面积为42284m2，商业建筑面积为11000m2，办公建筑面积31259m2，建筑高度为96.6m，地下5层，地上24层。地下5层为平战结合人防，平时为汽车库，战时为核6常6级甲类二等人员掩蔽所，地下4层为平战结合人防，平时为汽车库，战时为人防物资库，地下3层局部为平战结合人防，平时为汽车库，战时为人防物资库，地下2层为设备用房和汽车库，地下1层为丁类库房和汽车库，地上1层~4层为商业，5层以上为办公。夏季室外设计参数：室外空气干球温度tw=31.5°C,相对湿度①=58%;室内设计参数见表1。空调负荷见表2。新风量6000m3/h。表1空调区域设计参数房间温度/C相对湿度/%新风量/m3-（h-人）-1办公室26<6030商业区26<6020表2夏季空调冷负荷概况房间空调面积/m2冷负荷/kW冷负荷指标/kW・m-2办公室312593282105商业区110251653150汇总4228449361162空调风系统和水系统设计本系统空调水系统为一次泵定流量末端变流量双管制系统。空调水立管为下供下回异程式，每层水平管为同程式系统。冷热水泵均采用高效变频泵。空调末端根据负荷的变化自动调节电动调节阀门的开度，供回水总管之间设置电动压差旁通阀控制冷水供回水总管的压差稳定。选用的旁通阀理想特性为直线型特性。空调风系统设计为：商业部分为全空气系统；办公部分采用风机盘管加新风系统。针对商业、大厅及多功能厅等室内人员密度较高的特点，总的新风量会很高，尤其是在非高峰运营时段，所以在室内安装了CO2浓度传感器，根据CO2浓度的大小自动调节新风量的大小。针对空调风系统在部分负荷风量过大的情形，将部分风机设计成变频风机以满足不同工况的调节需求。大空间的末端空气调节机组采用双风机，在过渡季节加大新风量，利用室外新风免费供冷。3制冷系统设计由于本建筑为商业和办公综合建筑，负荷变化特征差异较大，为了更好的使得制冷系统能具有更高的调节性能，本系统的夏季空调冷源选用水冷磁悬浮离心制冷机2台，每台制冷量3165kW；1台水冷离心机，制冷量为3224kW。两用一备。水冷磁悬浮离心机性能系数COP为6.12kW/kW，综合部分系数IPLV大于6.1。水冷离心机性能系数COP为5.4kW/kW。中央冷水机组设置机房群控系统，该系统根据总冷负荷的变化，一次供回水温差实现冷水机组分台优化控制。控制要求是实现机组台数与负荷相匹配；机组最优启停时间控制，平均分配设备运行时间。对各季节的优先使用设备进行制定，发生故障进行自动切换。水冷磁悬浮离心制冷机具有如下特点：1） 选用的磁悬浮离心制冷机的电机转轴和叶轮组件通过数字控制的磁轴承系统（包含一个轴向轴承和两个径向轴承）在旋转过程中悬浮，完全消除金属与金属之间接触，不会磨损表面。该机组磁轴承上的定位传感器则为电机转子提供每分钟高达600万次的实时重新定位，以确保精确定位和可靠。降低了机组噪声，结构振动接近于0［4］。因此，在设计时无需进行特殊的减振降噪设计，极大地降低了业主的安装和降噪成本。2） 由于系统无需润滑油，避免了油膜覆盖在换热器上导致换热效率下降，实现了无油润滑效率提高了15%以上。无需专门的油路系统、油泵等，可靠性提高了30%~50%，冷媒中无润滑油，机组的COP提高8%；同时，不需要较为稳定的油压差，启动之前不需余热等特点，减少了普通离心机所需的预热时间［4］。工程投入实际运行后达到了免维护，节省了业主单位的运营和管理成本。3） 采用了全直流变频技术，负荷调节可以降至10%，同时不会出现普通离心制冷压缩机的喘振问题（常规机组最低至50%负荷）［4］。对电网无冲击，开机仅需2A低启动电流，380V通用电源，对于业主单位无需单独申请高压电源，相比与传统的制冷机安装，免去了繁琐的审批流程，节省了安装成本。采用了高效换热管设计，缺列布局保证冷媒均匀横向分配，提升了5%换热效率。均液板保证冷媒轴向均匀分配管群布局最优，换热性能提升；采用板式换热器，过冷度大，采用电子膨胀阀精确控制二级吸气口过热度避免二级吸气带液［4］。通过采用冷媒二次强化过冷技术，COP可提高5%，制冷量提高8%。该磁悬浮离心制冷机采用环保冷媒R134a，制冷性能出色，节电、节水、降低CO2的排放，对臭氧层损耗值(ODP)为0，属正压型冷媒，避免了系统混入空气的危险。对环境保护具有显著的意义。4结语本工程是一个商业和办公综合建筑体，负荷较大，各个空间的负荷分布特征不同，因此选用了磁悬浮离心机去解决负荷匹配的问题，同时保持设备的高效运行。通过实践有以下经验供读者参考，磁悬浮离心制冷机通过采用磁悬浮技术避免了传统设备的高振动和噪声；采用无油技术减少了系统部件和预热时间，提高了机组可靠性;全直流变频技术可以实现更宽的负荷调节范围，解决了传统离心机的〃喘振”问题;低启动电流提高了适配性和降低了用户的安装难度；高效换热设计和冷媒二次强化提高7COP和制冷量。总的来说，磁悬浮离心制冷机是一种新型环保、高效、经济的制冷机组，是一种值得大力推广的节能产品。【相关文献】［1］ 国家信息中心信息资源开发部.磁悬浮离心机产业发展白皮