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溴化锂机组与电热泵效益比较


溴化锂吸收式制冷机与电制冷空调机组的比较
摘要: 摘要: 对溴化锂吸收式制冷机与其它制冷机进行比较研究,认为:在一些特定场合(如高温环境)大型集 中式中央空调设计中,选用溴化锂吸收式机组是利大于弊的;而在现有的条件下:电力取消电力增容费、 螺杆式压缩机 CNC 加工技术的提高、螺杆机能量调节技术的成熟及配备先进的自动化控制技术等,其螺杆 式机组的优越性显现出来,其螺杆式机组逐步在取代溴化锂吸收式制冷机,从一些溴化锂吸收式制冷机生 产厂家逐步在开发、推广螺杆式机组的实际情况可以得到说明。本文将从各方面加以说明。

关键词: 关键词: 收式制冷机组 螺杆式冷机组 能源消耗

溴化锂吸收式制冷机与电制冷空调机组的比较( 溴化锂吸收式制冷机与电制冷空调机组的比较(一)
对溴化锂吸收式制冷机与其它制冷机进行比较研究,认为:在一些特定场合(如高温环 境) 大型集中式中央空调设计中, 选用溴化锂吸收式机组是利大于弊的; 而在现有的条件下: 电力取消电力增容费、 螺杆式压缩机 CNC 加工技术的提高、 螺杆机能量调节技术的成熟及配 备先进的自动化控制技术等, 其螺杆式机组的优越性显现出来, 其螺杆式机组逐步在取代溴 化锂吸收式制冷机, 从一些溴化锂吸收式制冷机生产厂家逐步在开发、 推广螺杆式机组的实 际情况可以得到说明。下面将从如下方面加以说明: 一、冷水机组的能耗分析 1、冷水机组的选择 从循环效率来看:在压缩式冷水机组中,当以螺杆式和离心式机组为高,它们的单位制 冷量能耗一般都在 0.2Kw~0.22Kw。它们的节能型机组的单位制冷。溴化锂吸收式制冷机组 的实际循环效率 COP 值为 1.0~1.2 左右。(工作条件一致:冷水进出口温度为 2/12 冷却 水进出口温度为 30/35℃) 目前国际上公开的不同制冷机的投资估算价格,依照国际价格,单机容量在 1400KW 以内的制冷系统,可选用螺杆机组;而单机容量在 2000KW 的制冷系统,采用离心式机组较 为经济;吸收式制冷机组的价格平均为离心式机组的 2 倍左右。国内的情况有所不同,在单 机容量相同的情况下, 溴化锂吸收式制冷机组的价格略为离心式机组组的 1.5 倍左右. 压缩 式机组如采用新型替代工质(如 R134a 或 R123 等),其价格将有所提高。 2、各机组能耗及一次能源消耗分析。 在冷水机组中,人们惯于选用的机组是离心式、螺杆式及溴化锂吸收式三类机组。 表 1 中例举了在相近制冷量下的三类国产机组的型号、制冷量及它们的能耗。 表 1 各类制冷系统的部分参数
制冷量 机型 型号 (KW) 溴化锂吸收式 1150 制冷机组 螺杆式制冷机 MWF200L-W 1160 250 ----开利 1160 --1550 5.5 开利 功率(KW) (kg/h) 耗量(KW) 厂家 电机输出 蒸汽耗量 辅助设备 生产

注:冷却水进口温度 32℃,冷冻水出口温度 7℃

为了能够准确的评价制冷机组的节能效果, 我们采用单位制冷量所需消耗一次能源 (标 煤)来作为标准、由于我国电能绝大多部分是火力发电厂生产的,所以无论是吸收式制冷机 所耗的蒸汽量,还是压缩式机组所耗的电量,均可以折算成标煤耗量。 在一般情况下,我国平均用电煤耗为 0.47Kg/KWh (考虑了 10%的输电损失),将供 所折合成煤耗为:每公斤蒸汽耗煤为 0.12kg/kg,这样,可以计算出上述三类制机的单位制 冷量煤耗 如表 2 中所列。 表 2 各类制冷机的单位制冷量煤耗
机 型 用电煤耗(kg/kw/h) 用汽煤耗(kg/kw/h) 合计 溴化锂吸收式制冷机
-3

螺杆式制冷机
-1

2.23 ×10
-1

1.07 ×10 ---1

1.06 ×10
-1

1.62×10

1.07 ×10

以上的吸收式制机如用单独的锅炉来提供蒸汽,认为锅炉效率为 80%. 从上表中可以看出:吸收式制冷机的单位制冷量煤耗是螺杆式制冷机的 1.5 倍,因此, 从一次能源消耗来看, 吸收式制冷机不是利用余热制冷, 而是采用和单独的锅炉来提供蒸汽 的话,这类制冷机是完全不节能的。 二、各类制冷机的经济性分析 对于各类制冷机的经济性分析, 主要是只在相同的条件下, 对其初投资及其运行费用进 行技术济比较, 我们仍以上述的三个制冷机为例进行比较, 由于所列三个制冷机的制冷量不 完全相同, 所以为了能够正确的对它们进行评价, 我们采用单位制冷量的费用作为衡量标准, 在计算中考虑到电力增容费(单路供电以 450 元/KW 计算,双路供电加倍),则各个制冷机 单位制冷量的初投资见表 3 表 3 各类制冷机的单位制冷量初投资
制冷系统费用 机型 单路供电 (元/KW) 吸收式制冷机 螺杆式制冷机 1944 1512 5 103 10 206 1949 1615 1954 1718 双路供电 单路供电 双路供电 电力增容费用(元/KW) 合计(元/KW)

注:各路系统所用于供热设备的投资暂不计。 由表 3 可以看出: 在不计算吸收式制冷机的供热系统投资的情况下, 由于吸收式制冷机 的金属耗量大,结构复杂,所以其单位制冷量的初投资必然比较大,大约是离心式的 1.3 倍(针对单路供电而言)。在计算运行费用时,主要是考虑各机组的用电费用和供热费用, 其它的一些费用(如:维护费和折旧费等)暂且忽略.由于各地的电和煤的价格不同,现暂 定电价为 0.5 元/KWh,标煤的价格为 350 元/t,油的价格为 2 元/L,设燃料费用占总供热 费用的 75%.经计算所得的各个机组的单位制冷量运行费用如下表: 表 4 各类制冷机的单位制冷量运行费用
吸收式制冷机 机型 燃煤 用电费用,元/KW.Y 供热费用,元/KW.Y 合计 187.06 192.99 5.93 449.70 455.63 燃油 283.83 --283.83 螺杆式制冷机

注:各机组的全年运行时间为 2500h. 由上表可得: 采用燃煤的溴化锂吸收式制冷机组的单位制冷量的年运行费用较其它机组 便宜,但是,由于多数地区环保的限制,溴化锂制冷机组多采用燃油锅炉加热,这样其单位 制冷量的年运行费用就大大地提高了,约为离心式机组的 1.9 倍,约为螺杆式机组的 1.6 倍,当然,各地的煤、油和电的价格不尽相同,但是其基本情况应类似。 三、结论 由上述对各类制冷机的典型例子的单位制冷量运行费用和初投资的分析, 可以看出: 运 用单独设立油供热系统的溴化锂吸收式制冷机组相对于其它机组来说并不经济。

溴化锂吸收式制冷机与电制冷空调机组的比较( 溴化锂吸收式制冷机与电制冷空调机组的比较(二)

压缩式 类别 半封闭螺杆式 动力来源 制冷剂 以电能为动力 R22

吸收式 蒸汽式或热水式 以热能为动力 溴化锂 直燃式

螺杆式制冷压缩机是一种工作容积作回 溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂为吸收剂, 以水为制 工作原理 转运动的容积型制冷压缩机。 冷剂,通过水在低压下蒸发吸热而进行制冷的。

* 螺杆制冷压缩机结构紧凑,体积小、重 * 制冷剂为水, 而水是在高真空的情况下蒸发, 其真 量轻、没有气阀等易损件.因而运转可靠 空度是靠澳化银溶液不断吸收蒸发的水份而保持的。 性高,维护管理简单。 * 发生器通过加热 溴化锂稀溶液,使该溶液得到浓 * 一般螺杆制冷压缩机均向工作腔喷油,缩后又回到吸收器使用, 故溴化锂吸收式制冷必须具 一般宜用在有廉价的燃料。 热源和废热的场 因而使排气回气温度低,单级压缩比大,备热源。 容积效率高。 合。

* 它有滑阀调节装置,可进行空载启动,* 冷却水用量比压缩式制冷机大。 特点 启动电流小,对供电电网的冲击小。机组 能实现无级能量调节。 * 设备体积大,耗用金属多,故设备价格偏高。

* 溴化锂溶液对于金属, 特别是黑色金属, 在接触空 气的情况下具有强烈的腐蚀性,

* 故一定要保证设备的良好密封性能, 并对腐蚀问题 给予特别的重视, 一般在溴化锂溶液中, 添加格酸银 和氢氧化铝作为缓蚀剂。 * 与活塞式相比, 结构简单, 运动部件少, 加工简单、操作方便,制冷量调节范围大,可实现 * 主要优点 无往复运动的惯性力, 转速高, 运转平稳, 无级调节 主 振动小。机组重量轻。 * 运动部件少,噪声低、振动小。溴化锂溶液无毒, 要 * 单机制冷量较大, 由于缸内无余隙容积 对臭氧层无破坏作用 和吸、排气阀片,因此具有较高的容积效 优 可利用余热、 废热 率。单级活塞式压缩比通常不大于 10, * 热水式蒸汽式对能源要求不高, 且容积效率随压缩比的增加急剧下降, 及其他低品位热能。 而



螺杆式容积效率高,压缩比可达 10,且 容积数家的变化不大。COP 值高;

* 螺杆式易损件少, 零部件仅为活塞式的 十分之一,运行可靠,易于维修;

* 对湿压缩不敏感,无液击危险,制冷量 可通过滑阀进行无级调节;

* 制冷剂 R22 的制冷机产品, 危害臭氧层 的程度低,温室效应小。 * 单机容量比离心式小; * 使用寿命比压缩式(即螺杆式、活塞式)短。

* 要求加工精度和装配精度高。

* 耗汽量大,热效率低。热力系数单效为 0.6 左右、 双效。

* 如果专门修建锅炉、 或扩害以回供制冷机的低位能 蒸汽(降压使用)有时一次投资虽然比较合算,但是 按热力学有效能理论, 从能源的利用角度出发是不合 理的, 因为肥料回烧所产生的是高温位能量。 把高温 位的蒸汽热能先经过燃烧机进行热电转换, 变成高品 位热能, 把剩余的低温位热回再提供吸收式制冷机利 用,即按质供应较为合理。 主要缺点 * 在有空气的情况下, 溴化锂溶液对普通碳钢具有强 烈的腐蚀性。 这不仅影响机组的寿命, 而且影响机组 的性能和正常运转。

* 机组在真空下运行. 空气容易漏入。 即使漏入微量 的空气,也会严重地损害机组的性能。为此,制冷机 要求严格密封,这就给机器的制造和使用增添了困 难。

* 机组的排热负荷较大, 因为冷剂蒸汽的冷凝和吸收 过程均为排热过程。 此外, 对冷却水的水质要求也比 较高, 在水质差的地方, 使用时应进行专门的水质处 理,否则将影响机组性能的正常发挥。 * 单机容量≤2400kw 使用范围 * 有电源 有余热或废热利用的场合

溴化锂吸收式制冷机
溴化锂吸收式制冷机的特点

溴化锂吸收式制冷机以热能为动力,以水为制冷剂,溴化锂溶液为吸收剂,制取 0℃以 溴 上的冷媒水, 可用作空调或生产工艺过程的冷源。 与其他类型的制冷机相比, 具有下述特点: 一、优点 (一)以热能为动力, 电能耗用较少, 且对热源要求不高。 能利用各种低势热能和废汽、
2

废热,如高于 20kPa(0.2kgf/cm )表压饱和蒸汽、高干 75℃的热水以及地热、太阳能等, 有利于热源的综合利用。具有很好的节电、节能效果,经济性好。 (二)整个机组除功率很小的屏蔽泵外,没有其他运动部件,振动小、噪声低、运行比 较安静。 (三)以溴化锂溶液为工质,机器在真空状态下运转,无臭、无毒、无爆炸危险、安全 可靠、无公害、有利于满足环境保护的要求。 (四)冷量调节范围宽。随着外界负荷变化,机组可在 10%~100%的范围内进行冷量 的无级调节。 即使低负荷运行, 热效率几乎不下降, 性能稳定, 能很好适应负荷变化的要求。
5

(五)对外界条件变化的适应性强。如标准外界条件为:蒸汽压力 5.88 X 10 Pa(6kg
2

f/cm )表压,冷却水进口温度 32℃,冷媒水出口温度 10℃的蒸汽双效机,实际运行表明,
5 2

能在蒸汽压力(1.96~7.84) X 10 Pa(2.0~8.0kgf/cm )表压,冷却水进口温度 25~ 40℃,冷媒水出口温度 5~15C 的宽阔范围内稳定运转。 (六)安装简便,对安装基础要求低。机器运转时振动小,无需特殊基础,只考虑静负 荷即可。可安装在室内、室外、底层、楼层或屋顶。安装时只需作一般校平,按要求连接汽、 水、电即可。 (七)制造简单,操作、维修保养方便。机组中除屏蔽泵、真空泵和真空间等附属设备 外,几乎都是换热设备,制造比较容易。由于机组性能稳定,对外界条件变化适应性强,因 而操作比较简单。机组的维修保养工作,主要在于保持其气密性。 二、缺点 (一)在有空气的情况下,溴化锂溶液对普通碳钢具有强烈的腐蚀性。这不仅影响机组 的寿命,而且影响机组的性能和正常运转。 (二)机组在真空下运行.空气容易漏入。即使漏入微量的空气,也会严重地损害机组 的性能。为此,制冷机要求严格密封,这就给机器的制造和使用增添了困难。 (三)机组的排热负荷较大,因为冷剂蒸汽的冷凝和吸收过程均为排热过程。此外,对 冷却水的水质要求也比较高,在水质差的地方,使用时应进行专门的水质处理,否则将影响 机组性能的正常发挥。

水源热泵空调系统与直燃溴化锂系统经济分析 水源热泵空调系统与直燃溴化锂系统经济分析
合肥热电工程有限公司 姜红玲

合肥市热力工程设计院 合肥市热力工程设计院

刘琴 金鑫

结合一工程实例, 对这两种机组的中 摘要 介绍了水源热泵和直燃溴化锂系统的工作原理, 央空调系统的运营费用和投资费用进行对比分析。 关键词 水源热泵 直燃溴化锂 1、前言 、 运营 投资

随着能源和环境问题的日益突出,如何高效地使用能源、回收各种余热和减小对环境的 污染成为人们关注的焦点 水源热泵就是一种用来解决能源和环境方面问题的极为有效的技 。 术,因而近年来国内外发展极为迅速。本文通过对一工程实例进行分析,根据实际数据对水 源热泵空调系统与直燃式溴化锂机组进行了比较,并由此对水源热泵系统的几点结论。 2、原理简介 、 水源热泵工作原理: 水源热泵工作原理:水源热泵是利用地下水、地表水或其它水源水中积蓄的低品位热 能,根据卡诺循环原理,借助压缩机系统,通过少量的高品位电能的输入,不断将水源水中 大量取之不竭但又不易利用的低品位热能置换出来,使其变成可利用的高品位热能,实现低 位能向高位能转移的一种可再生能源利用技术由此形成的冷热源,不仅可以满足各类建筑冬 季供暖、夏季供冷的需求,还可同时解决生活热水的供应问题,是一种节能环保和先进实用 的新型空调。

直燃溴化锂机组工作原理: 直燃溴化锂机组工作原理: 直燃型溴化锂吸收式冷水机组是以热能为动力源,如燃油、 工作原理 燃煤、燃天然气等。以水为制冷剂,从溴化锂溶液为吸收剂,从而制取7℃-12℃冷冻水供空 调末端空气调节。直燃型溴化锂吸收式冷水机组由高发生器、低发生器、冷凝器、蒸发器、 吸收器、溶液泵、溶剂泵等组成。

3、水源热泵中央空调系统和直燃溴化锂系统的经济分析 、 3.1 工程项目概况 中国科学院合肥物质科学研究院“科学家园”职工住宅小区位于合肥市蜀山区, 在湖光路 以北,科学院路以西,甘泉路以东。住宅共计 1478 户、建筑面积 194896.91 平方米;老年 活动中心 1436.86 平方米; 社区和物业 1427.36 平方米; 会所 1276.14 平方米; 幼儿园 2024.32 平方米。小区住宅由高层和小高层组成。 拟综合利用董铺水库水为水源热泵的冷、热源提供整个园区的供暖热负荷和空调冷负 荷。 (冬季采暖运行时间 4 个月: 11 月 15 日至次年 3 月 15 日; 从 夏季制冷运行时间 4 个月: 从 5 月 15 日至 9 月 15 日) 3.2 空调运行费用计算依据 表一 空调运行参数 空调冷负荷(kw) 空调供暖热负荷(kw) 水源热泵空调机组制冷 cop 水源热泵空调机组制热 cop 夏季空调运行月数 冬季空调运行月数 空调负荷季节调节系数 平均每小时补充自来水量 每天运行时间 9684.0 8659.0 4.25 3.63 4 个月 4 个月 0.6 9 m? 24 小时 电价 机房辅助设备耗电量 库水输送水泵设备耗电量 水泵功率系数 自来水水价 水资源费价 提取库水水量 水量季节调节系数 0. 56 元/度 630kw 500kw 0.8 2.15 元/吨 0.05 元/吨 2600 0.7

3.3 运行经济计算 3.3.1 水源热泵系统运行费用 空调运行电费=负荷值×运行时间×负荷调整系数/cop 值×电价+ (辅助设备耗电量+ 库水输送水泵设备耗电量)×负荷调整系数×运行时间×电价 自来水水费=平均每小时补充自来水量×运行时间×自来水水价+提取库水水量×提

取时间×季节调节系数×水资源费价

表二 水源热泵系统运行费用 项目名称 夏季制冷运行电费 自来水水费 夏季运行总费用 费用(万元) 308 31.75 339.75 项目名称 冬季采暖运行电费 自来水水费 冬季运行总费用 费用(万元) 318 31.75 349.75

3.3.2、直燃溴化锂机组系统运行费用 燃气价:2.4 元/Nm?,空调系统夏季补水约 26 m?/h。夏季每 1000kw 冷量需耗天然气: 72 Nm?,耗电量 18kw,冬季燃气(2-8t)机组的最低额定热效率≥88%,本次取燃气机组的 额定热效率为 90%,标准工况下天然气的发热值:36000KJ/NM3。 空调费用=燃气费用+电费=天燃气耗量×负荷调整系数×运行时间×燃气价+耗电量×负 荷调整系数×运行时间×电价 自来水水费=平均每小时补充自来水量×运行时间×自来水水价

表三 直燃溴化锂系统运行费用 项目名称 夏季制冷运行电费 自来水水费 夏季运行总费用 3.3.3、年运行费用比较 表四 年运行费用比较 制冷、供暖形式 冬季 夏季 合计 折合建筑平米 4、工程投资概算比较 、 直燃溴化锂机组(万元) 432.35 361.68 794.03 40.74 元/m2·年 水源热泵(万元) 339.75 349.75 689.50 35.4 元/m2·年 费用(万元) 339.68 22 361.68 项目名称 冬季采暖运行电费 自来水水费 冬季运行总费用 费用(万元) 426.85 5.5 432.35

表五 投资概算比较 水源热泵中央空调系统 项目 项目内容 安装工程 设备、主 材 水源系统 取排水埋 管 小计 冷暖机站 系统 水源热泵主机 1300.00 1370.00 700.00 机房及冷 却塔系统 概算价(万 元) 10.00 60.00 燃气一次 网系统 流量计组 小计 直燃溴化锂机 组 26.00 201.00 980.00 直燃溴化锂中央空调系统 项目 项目内容 燃气管主材 土建 概算价(万 元) 150.00 25.00

机房附属设备 机房主材 安装工程 电气工程 小计 小区内室 外管网系 统 安装工程 土建工程 小计 热力入口工程 室内管网 系统 立管工程 热计量系统 小计 安装工程 户内末端 系统 主材设备费 小计 工程建设费总计
2

280.00 140.00 60.00 170.00 1350.00 300.00 200.00 500.00 160.00 600.00 240.00 1000.00 1000.00 1500.00 2500.00 6720.00 200000 336.00 户内末端 系统 室内管网 系统 小区内室 外管网系 统

冷却塔及膨胀 水箱 机房附属设备 安装工程 电气工程 小计 安装工程 土建工程 小计 热力入口工程 立管工程 热计量系统 小计 安装工程 主材设备费 小计 工程建设费总计
2

100.00 50.00 81.00 180.00 1391.00 300.00 200.00 500.00 160.00 600.00 240.00 1000.00 1000.00 1500.00 2500.00 5592.00 200000 279.6

面积(m ) 折合面积(元/ m2)

面积(m ) 折合面积(元/ m2)

5、结论 、 5.1 水源热泵空调系统利用的是清洁可再生的能源,有利于环境的可持续发展,具有一 定的发展潜力。 5.2 水源热泵空调系统利用的是自然界中的水资源,水是很好的热泵热源和空调冷源, 水体温度较恒定的特性, 使得热泵机组运行更可靠、 稳定, 也保证了系统的高效性和经济性。 5.3 水源热泵空调系统的初始投资费用过高,但其运行效率较高、运行费用较低,可 能会限制其投资经济性。 5.4 水源热泵机组虽然经济性比直燃机要好,但是水源热泵机组附近必须要有海水、湖 水或比较充足的地表水,对环境条件要求比较苛刻,因此,对于实际的工程项目来说,空调 系统是采用直燃机还是水源热泵要全面考虑技术、经济、环境条件等方面的因素,权衡利弊 后选择合适的系统。

参考文献 [1]魏兵. 溴化锂吸收式制冷机的应用分析[J].节能技术,2002(3):30-32. [2] 张 蕊 , 涂 光 备 , 曹 国 庆 . 燃 气 直 燃 机 冷 热 源 的 经 济 性 分 析 [J]. 煤 气 与 热 力 , 2005(11):35-38. [3]高甫生, 王建华, 刘忠华. 溴化锂直燃式冷温水机组冬季供热运行分析 [J]. 流体机械, 2002(7):55-58


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