空調節(jié)能磁懸浮主機的應用

杜玉吉，王 鵬，郭豪杰，張家生

（中節(jié)能城市節(jié)能研究院有限公司，江蘇 常州 213000）

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，大量能源消耗所帶來的能源供應以及環(huán)境問題愈來愈受到人們的關注。基于國內大力宣揚節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境，各行各業(yè)正積極x響應國家政策的號召。暖通空調系統(tǒng)采用相關的節(jié)能技術顯得十分重要，世界上第一臺磁懸浮離心式壓縮機于2003年面世，中國第一臺磁懸浮中央空調于2006年誕生[1]。本文主要介紹實際項目中各磁懸浮主機的實際應用情況，從具體的項目中分析磁懸浮主機的優(yōu)缺點。

1 磁懸浮主機技術簡介

磁懸浮空調是以磁懸浮離心壓縮機為核心技術的高效節(jié)能中央空調[2]。機組絕大部分時間是在部分負荷下運行的，當機組在部分負荷情況下，壓縮機的部分節(jié)能優(yōu)勢來自于2個方面；一是壓縮機流量的減少而降低轉速；二是由于蒸發(fā)溫度的提高和冷凝溫度的降低帶來的壓力比下降從而降低轉速。綜合蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化，不難發(fā)現(xiàn)，部分負荷時冷機的工作壓力比減小。采用磁懸浮變頻冷水機組根據(jù)實際負荷和壓力比調節(jié)轉速，比傳統(tǒng)技術的冷水機在部分負荷下表現(xiàn)出了極高的性能，可取得很好的節(jié)能效果。

表1 磁懸浮和普通螺桿機技術參數(shù)對比

通過表1磁懸浮和普通螺桿機技術參數(shù)對比可見，磁懸浮空調相較于傳統(tǒng)冷水機組的主要優(yōu)勢有：無潤滑油系統(tǒng)，免油系統(tǒng)維護；小葉輪，體積小，減少50%以上占地面積；磁懸浮軸承無磨損，高效率；使用壽命長達30年，噪音低，無喘振[2-3]。

2 磁懸浮空調應用狀況

為了保證考察結果的嚴謹性，針對市場中實際情況，筆者選擇國內市場知名廠商的磁懸浮離心機組，并前往其項目地點（不同業(yè)態(tài)下商用集中空調使用案例）進行了考察。

2.1 湖北某商用寫字樓

湖北某商用寫字樓，共兩棟，總建筑面積約5萬m2，空調機房于2017年6月底試運行。該建筑空調機房設于地下二層，采用地埋管+冷卻塔作為冷熱源，地埋管敷設于建筑筏板基礎下方，冷卻塔用作冬夏季地源熱平衡調節(jié)?？照{機房配置2臺磁懸浮熱泵機組+1臺高溫磁懸浮冷水機組。磁懸浮熱泵機組夏季冷凍水溫為6/11℃，承擔風盤、空組等除濕空調末端；磁懸浮熱泵機組冬季供暖水溫為42/38℃，承擔輻射系統(tǒng)及風盤系統(tǒng)采暖末端。高溫磁懸浮冷水機組夏季冷凍水溫為18/22℃，承擔輻射系統(tǒng)干式空調末端。

設備安裝于地下二層機房中，共3臺機組，3臺全部為磁懸浮機組，主機壓縮機采用行業(yè)內目前主要的提供商：丹弗斯。目前，1臺處于待機狀態(tài)，另2臺正常運行，其中運行的1臺專門制高溫冷水16.9/19.1℃，充分發(fā)揮了高溫水、部分負荷時高效率，實際運行18.3%，機組該工況標稱COP約為13。

2.2 南京某商用酒店

南京某商用酒店，其建筑面積28 000 m2，采用冷卻塔+冷水機組制冷，燃氣蒸汽鍋爐制熱。該酒店的空調系統(tǒng)于2014年進行節(jié)能改造，將主機設備由1997年的活塞式機組更換為磁懸浮離心機組，獲得了不錯的效益。

該酒店使用兩組磁懸浮機組，主機壓縮機采用行業(yè)內目前主要的提供商：丹弗斯。主機采用雙拼機型的方式，有利于機組改造項目，不影響現(xiàn)有設備管路，快捷方便，代價較小。特有的熱回收機組，夏季做生活熱水的初級加熱，但是回收的熱水只有44℃，低于生活用水溫度，必須得經(jīng)過二次加熱才能使用。該機組應用信息末端系統(tǒng)，進行移動設備終端的云服務管理，實現(xiàn)實時監(jiān)控、能耗分析及遠程控制等功能，充分迎合市場互聯(lián)網(wǎng)+的趨勢，使得機器運行更加便捷，智能化。與此同時，改造后的運行成本大大降低。

2.3 北京某辦公樓

北京某辦公樓，樓宇為環(huán)形建筑，設于屋面的空調機房為樓內兩個數(shù)據(jù)中心全年供冷，原系統(tǒng)為兩臺風冷熱泵互備使用，16年將一臺風冷熱泵系統(tǒng)改造為磁懸浮離心式冷水機組+冷卻塔系統(tǒng)，另一臺風冷熱泵作為備用冷源，過渡季節(jié)冬季直接采用冷卻塔散熱，閉式冷卻塔冷卻水采用乙二醇防凍液。

磁懸浮主機壓縮機采用行業(yè)內目前主要的提供商：丹弗斯。系統(tǒng)采用備份冷源（風冷熱泵、磁懸浮主機）供能，保障了末端使用的可靠性，通過高效磁懸浮機組及雙器流量調節(jié)達到了節(jié)能的效果。

2.4 上海某綜合商務樓

上海某綜合商務樓，樓宇為環(huán)形建筑，共6層，空調機房于2017年7月初試運行。該建筑空調機房設于地下室與一層夾層之間，中央冷站擁有1 890 t的制冷能力，配備2臺雙模式水冷離心式冷水機組、1臺離心式水冷磁懸浮冷水機組和1臺螺桿式熱泵，夜間低谷電時段使用冰蓄冷系統(tǒng)蓄能。

離心式水冷磁懸浮冷水機組擁有自主研發(fā)的壓縮機，整套機組皆為進口產(chǎn)品。樓內空調末端采用地板送風系統(tǒng)，地板送風系統(tǒng)利用經(jīng)空氣處理機組調節(jié)的空氣，以及大樓內部設備的冷卻水/熱水，用來保持室內溫度?？照{從地板處送入，從天花板外送出，不僅提升了大樓內部的換氣效率，同時還減少了所需的室外空氣量以及因加熱、冷卻及送風而消耗的能源。借助地板送風系統(tǒng)，能源節(jié)約量超出基準線要求9%。

3 總結分析

3.1 磁懸浮主機市場情況

市場上主流空調廠家大都有生產(chǎn)磁懸浮主機，均采用丹弗斯壓縮機，丹弗斯壓縮機在磁懸浮機組的市場占有率超過95%。經(jīng)調查研究，磁懸浮在國內市場中應用前景廣闊。近年來，暖通空調行業(yè)節(jié)能改造市場已經(jīng)成為一股全新的增長生力軍，年平均增長幅度保持在35%以上，磁懸浮主機以其小型化、高能效、低維護的優(yōu)良特性被大量應用于節(jié)能改造項目[4]。

3.2 各廠商磁懸浮主機的參數(shù)性能、運行工況及市場推廣情況

經(jīng)考察，國內市場磁懸浮主機的設計工藝主要有以下特點：高溫冷凍水機型提高節(jié)能率，小機型拼裝適應改造場地空間，雙器均變流量運行仍保持高效，單機頭冷量較大。

3.3 磁懸浮主機產(chǎn)品性能

在采用丹弗斯壓縮機的各廠家機組中，均采用滿液式蒸發(fā)器、多壓縮機并聯(lián)系統(tǒng)、壓縮機并行運行。這種結構形式的冷水機組優(yōu)點在于：部分負荷時，只要壓縮機工作的壓縮比不在喘振區(qū)，都可以讓每臺壓縮機以相同的負荷均衡并行運行，以更好地發(fā)揮壓縮機部分負荷下的效率優(yōu)勢。磁懸浮主機可在6 000～35 000 r/min轉速內變頻調節(jié)，最大轉速遠高于普通離心機，可實現(xiàn)10%～100%負荷范圍內的變頻調節(jié)，且無喘振。磁懸浮主機部分負荷運行時效率較高，但在滿負荷運行時效率與常規(guī)離心機基本相同。磁懸浮主機壓縮比相對于螺桿機及常規(guī)離心熱泵較小，制取43℃以上熱水是以犧牲效率換得，故不適用于風冷熱泵、大溫差熱泵機型。

3.4 磁懸浮主機適配性

3.4.1 主要適用場景

25 %～75%負荷范圍內頻繁變化的工況；制備15～20℃高溫冷凍水的工況；全年以制冷運行為主，兼作冬季熱泵機組制取低溫熱水（＜45℃）的工況；酒店、軌道交通、醫(yī)院、商場等新建或節(jié)能改造項目。

3.4.2 主要應用限制

斷電對壓縮機軸承有一定機械損傷，壽命期內斷電不應超過100次；不宜用于長期滿負荷運行工況；不適用于制冰及高于45℃熱水；不適用于吸收式制冷及非電力能源驅動機型。

3.5 投資收益情況

經(jīng)初步了解，制冷量價格約為0.6～1.0元/W，據(jù)使用單位測算相對于常規(guī)離心機型采用磁懸浮主機額外投資的回收期為3～4年。

3.6 設計及采用的注意點

磁懸浮主機站房供電電壓等參數(shù)需保證足夠的穩(wěn)定性。在區(qū)域供能項目中，多臺機組中可配置一到兩臺磁懸浮主機，以適應頻繁的負荷波動工況。夏季可利用磁懸浮熱回收主機對生活熱水初級加熱。冬季磁懸浮主機制熱工況宜考慮作為備用制熱。