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(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大量能源消耗所帶來(lái)的能源供應(yīng)以及環(huán)境問(wèn)題愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注?；趪?guó)內(nèi)大力宣揚(yáng)節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境，各行各業(yè)正積極x響應(yīng)國(guó)家政策的號(hào)召。暖通空調(diào)系統(tǒng)采用相關(guān)的節(jié)能技術(shù)顯得十分重要，世界上第一臺(tái)磁懸浮離心式壓縮機(jī)于2003年面世，中國(guó)第一臺(tái)磁懸浮中央空調(diào)于2006年誕生[1]。本文主要介紹實(shí)際項(xiàng)目中各磁懸浮主機(jī)的實(shí)際應(yīng)用情況，從具體的項(xiàng)目中分析磁懸浮主機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 磁懸浮主機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介

磁懸浮空調(diào)是以磁懸浮離心壓縮機(jī)為核心技術(shù)的高效節(jié)能中央空調(diào)[2]。機(jī)組絕大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷下運(yùn)行的，當(dāng)機(jī)組在部分負(fù)荷情況下，壓縮機(jī)的部分節(jié)能優(yōu)勢(shì)來(lái)自于2個(gè)方面；一是壓縮機(jī)流量的減少而降低轉(zhuǎn)速；二是由于蒸發(fā)溫度的提高和冷凝溫度的降低帶來(lái)的壓力比下降從而降低轉(zhuǎn)速。綜合蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化，不難發(fā)現(xiàn)，部分負(fù)荷時(shí)冷機(jī)的工作壓力比減小。采用磁懸浮變頻冷水機(jī)組根據(jù)實(shí)際負(fù)荷和壓力比調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，比傳統(tǒng)技術(shù)的冷水機(jī)在部分負(fù)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(jī)技術(shù)參數(shù)對(duì)比

通過(guò)表1磁懸浮和普通螺桿機(jī)技術(shù)參數(shù)對(duì)比可見(jiàn)，磁懸浮空調(diào)相較于傳統(tǒng)冷水機(jī)組的主要優(yōu)勢(shì)有：無(wú)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，免油系統(tǒng)維護(hù)；小葉輪，體積小，減少50%以上占地面積；磁懸浮軸承無(wú)磨損，高效率；使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年，噪音低，無(wú)喘振[2-3]。

2 磁懸浮空調(diào)應(yīng)用狀況

為了保證考察結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性，針對(duì)市場(chǎng)中實(shí)際情況，筆者選擇國(guó)內(nèi)市場(chǎng)知名廠(chǎng)商的磁懸浮離心機(jī)組，并前往其項(xiàng)目地點(diǎn)（不同業(yè)態(tài)下商用集中空調(diào)使用案例）進(jìn)行了考察。

2.1 湖北某商用寫(xiě)字樓

湖北某商用寫(xiě)字樓，共兩棟，總建筑面積約5萬(wàn)m2，空調(diào)機(jī)房于2017年6月底試運(yùn)行。該建筑空調(diào)機(jī)房設(shè)于地下二層，采用地埋管+冷卻塔作為冷熱源，地埋管敷設(shè)于建筑筏板基礎(chǔ)下方，冷卻塔用作冬夏季地源熱平衡調(diào)節(jié)?？照{(diào)機(jī)房配置2臺(tái)磁懸浮熱泵機(jī)組+1臺(tái)高溫磁懸浮冷水機(jī)組。磁懸浮熱泵機(jī)組夏季冷凍水溫為6/11℃，承擔(dān)風(fēng)盤(pán)、空組等除濕空調(diào)末端；磁懸浮熱泵機(jī)組冬季供暖水溫為42/38℃，承擔(dān)輻射系統(tǒng)及風(fēng)盤(pán)系統(tǒng)采暖末端。高溫磁懸浮冷水機(jī)組夏季冷凍水溫為18/22℃，承擔(dān)輻射系統(tǒng)干式空調(diào)末端。

設(shè)備安裝于地下二層機(jī)房中，共3臺(tái)機(jī)組，3臺(tái)全部為磁懸浮機(jī)組，主機(jī)壓縮機(jī)采用行業(yè)內(nèi)目前主要的提供商：丹弗斯。目前，1臺(tái)處于待機(jī)狀態(tài)，另2臺(tái)正常運(yùn)行，其中運(yùn)行的1臺(tái)專(zhuān)門(mén)制高溫冷水16.9/19.1℃，充分發(fā)揮了高溫水、部分負(fù)荷時(shí)高效率，實(shí)際運(yùn)行18.3%，機(jī)組該工況標(biāo)稱(chēng)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(jī)組制冷，燃?xì)庹羝仩t制熱。該酒店的空調(diào)系統(tǒng)于2014年進(jìn)行節(jié)能改造，將主機(jī)設(shè)備由1997年的活塞式機(jī)組更換為磁懸浮離心機(jī)組，獲得了不錯(cuò)的效益。

該酒店使用兩組磁懸浮機(jī)組，主機(jī)壓縮機(jī)采用行業(yè)內(nèi)目前主要的提供商：丹弗斯。主機(jī)采用雙拼機(jī)型的方式，有利于機(jī)組改造項(xiàng)目，不影響現(xiàn)有設(shè)備管路，快捷方便，代價(jià)較小。特有的熱回收機(jī)組，夏季做生活熱水的初級(jí)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(guò)二次加熱才能使用。該機(jī)組應(yīng)用信息末端系統(tǒng)，進(jìn)行移動(dòng)設(shè)備終端的云服務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、能耗分析及遠(yuǎn)程控制等功能，充分迎合市場(chǎng)互聯(lián)網(wǎng)+的趨勢(shì)，使得機(jī)器運(yùn)行更加便捷，智能化。與此同時(shí)，改造后的運(yùn)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(shè)于屋面的空調(diào)機(jī)房為樓內(nèi)兩個(gè)數(shù)據(jù)中心全年供冷，原系統(tǒng)為兩臺(tái)風(fēng)冷熱泵互備使用，16年將一臺(tái)風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)改造為磁懸浮離心式冷水機(jī)組+冷卻塔系統(tǒng)，另一臺(tái)風(fēng)冷熱泵作為備用冷源，過(guò)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(jī)壓縮機(jī)采用行業(yè)內(nèi)目前主要的提供商：丹弗斯。系統(tǒng)采用備份冷源（風(fēng)冷熱泵、磁懸浮主機(jī)）供能，保障了末端使用的可靠性，通過(guò)高效磁懸浮機(jī)組及雙器流量調(diào)節(jié)達(dá)到了節(jié)能的效果。

2.4 上海某綜合商務(wù)樓

上海某綜合商務(wù)樓，樓宇為環(huán)形建筑，共6層，空調(diào)機(jī)房于2017年7月初試運(yùn)行。該建筑空調(diào)機(jī)房設(shè)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(tái)雙模式水冷離心式冷水機(jī)組、1臺(tái)離心式水冷磁懸浮冷水機(jī)組和1臺(tái)螺桿式熱泵，夜間低谷電時(shí)段使用冰蓄冷系統(tǒng)蓄能。

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

3 總結(jié)分析

3.1 磁懸浮主機(jī)市場(chǎng)情況

市場(chǎng)上主流空調(diào)廠(chǎng)家大都有生產(chǎn)磁懸浮主機(jī)，均采用丹弗斯壓縮機(jī)，丹弗斯壓縮機(jī)在磁懸浮機(jī)組的市場(chǎng)占有率超過(guò)95%。經(jīng)調(diào)查研究，磁懸浮在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中應(yīng)用前景廣闊。近年來(lái)，暖通空調(diào)行業(yè)節(jié)能改造市場(chǎng)已經(jīng)成為一股全新的增長(zhǎng)生力軍，年平均增長(zhǎng)幅度保持在35%以上，磁懸浮主機(jī)以其小型化、高能效、低維護(hù)的優(yōu)良特性被大量應(yīng)用于節(jié)能改造項(xiàng)目[4]。

3.2 各廠(chǎng)商磁懸浮主機(jī)的參數(shù)性能、運(yùn)行工況及市場(chǎng)推廣情況

經(jīng)考察，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)磁懸浮主機(jī)的設(shè)計(jì)工藝主要有以下特點(diǎn)：高溫冷凍水機(jī)型提高節(jié)能率，小機(jī)型拼裝適應(yīng)改造場(chǎng)地空間，雙器均變流量運(yùn)行仍保持高效，單機(jī)頭冷量較大。

3.3 磁懸浮主機(jī)產(chǎn)品性能

在采用丹弗斯壓縮機(jī)的各廠(chǎng)家機(jī)組中，均采用滿(mǎn)液式蒸發(fā)器、多壓縮機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)、壓縮機(jī)并行運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)形式的冷水機(jī)組優(yōu)點(diǎn)在于：部分負(fù)荷時(shí)，只要壓縮機(jī)工作的壓縮比不在喘振區(qū)，都可以讓每臺(tái)壓縮機(jī)以相同的負(fù)荷均衡并行運(yùn)行，以更好地發(fā)揮壓縮機(jī)部分負(fù)荷下的效率優(yōu)勢(shì)。磁懸浮主機(jī)可在6 000～35 000 r/min轉(zhuǎn)速內(nèi)變頻調(diào)節(jié)，最大轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于普通離心機(jī)，可實(shí)現(xiàn)10%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)的變頻調(diào)節(jié)，且無(wú)喘振。磁懸浮主機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)效率較高，但在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)效率與常規(guī)離心機(jī)基本相同。磁懸浮主機(jī)壓縮比相對(duì)于螺桿機(jī)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(fēng)冷熱泵、大溫差熱泵機(jī)型。

3.4 磁懸浮主機(jī)適配性

3.4.1 主要適用場(chǎng)景

25 %～75%負(fù)荷范圍內(nèi)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(yùn)行為主，兼作冬季熱泵機(jī)組制取低溫?zé)崴ǎ?5℃）的工況；酒店、軌道交通、醫(yī)院、商場(chǎng)等新建或節(jié)能改造項(xiàng)目。

3.4.2 主要應(yīng)用限制

斷電對(duì)壓縮機(jī)軸承有一定機(jī)械損傷，壽命期內(nèi)斷電不應(yīng)超過(guò)100次；不宜用于長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)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(qū)動(dòng)機(jī)型。

3.5 投資收益情況

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

3.6 設(shè)計(jì)及采用的注意點(diǎn)

磁懸浮主機(jī)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(xiàng)目中，多臺(tái)機(jī)組中可配置一到兩臺(tái)磁懸浮主機(jī)，以適應(yīng)頻繁的負(fù)荷波動(dòng)工況。夏季可利用磁懸浮熱回收主機(jī)對(duì)生活熱水初級(jí)加熱。冬季磁懸浮主機(jī)制熱工況宜考慮作為備用制熱。