直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的應(yīng)用

直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的應(yīng)用

1以燃?xì)鉃槟茉吹臋C(jī)組制冷和制冷方法天然氣是世界上最清潔的能源（煤炭、石油、天然氣），近年來被選為主要行業(yè)。GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》5.4.1中提出“具有充足的天然氣供應(yīng)的地區(qū),宜推廣應(yīng)用分布式熱電冷聯(lián)供的燃?xì)饪諝庹{(diào)節(jié)技術(shù),實現(xiàn)電力和天然氣的削峰填谷,提高能源的綜合利用率”,可見隨著氟利昂制冷劑的限用,環(huán)境保護(hù)政策的加強(qiáng),夏季供電的緊張,節(jié)約能源要求的提高和一系列天然氣工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完成,天然氣用量在我國的能源結(jié)構(gòu)中所占比例將得到提高,以燃?xì)鉃槟茉吹脑O(shè)備也將有一個發(fā)展的機(jī)遇。直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組(溴化鋰是一種吸水性極強(qiáng)的鹽類物質(zhì),無毒無害),以燃燒天然氣為制冷和制熱時提供能源動力。機(jī)組制冷時,燃燒天然氣產(chǎn)生熱能,使發(fā)生器的溴化鋰溶液加熱至140℃,產(chǎn)生水蒸汽;水蒸汽經(jīng)過冷凝器后冷凝成水,通過節(jié)流閥后進(jìn)入蒸發(fā)器,在該高真空環(huán)境中驟然蒸發(fā),降溫至5℃,再噴灑到銅管,使銅管內(nèi)12℃的空調(diào)冷凍水降溫至7℃,向中央空調(diào)用戶提供冷凍水;冷凝水吸收了空調(diào)冷凍水的熱量變成水蒸汽,被來自發(fā)生器的濃溶液吸收,并將熱量傳遞給冷卻水,濃溶液吸收蒸汽后濃度降低,被泵到發(fā)生器,再次加熱產(chǎn)生水蒸汽,如此循環(huán),詳如圖1a。機(jī)組制熱時,燃燒天然氣產(chǎn)生熱能,加熱溴化鋰溶液,產(chǎn)生水蒸汽將制熱銅管內(nèi)的水加熱,凝結(jié)水流回溶液中再次被加熱,如此循環(huán),詳如圖1b。直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組集制冷、制熱及提供生活熱水于一體,一機(jī)多用,整個空調(diào)冷熱水系統(tǒng)簡單,可減少設(shè)備用房占地,降低日后設(shè)備維護(hù)工作量。2有關(guān)35m2的地下結(jié)構(gòu)佛山市南海區(qū)千燈湖某辦公大樓項目,建筑面積46456m2,其中空調(diào)面積24535m2,占建筑面積52.8%,地下2層,地上分為主、副樓兩棟,主樓29層,為商品辦公樓,屋面標(biāo)高116.3m;副樓9層,為燃?xì)夤咀杂棉k公樓,頂標(biāo)高39.8m,;兩樓間用空中休閑平臺相連接。室內(nèi)設(shè)計參數(shù)及主要設(shè)計指標(biāo)見表1~2。3空調(diào)冷水機(jī)組夏季空調(diào)末端冷負(fù)荷共5206kW,冬季空調(diào)末端熱負(fù)荷共1785kW,系統(tǒng)總空調(diào)冷負(fù)荷(主機(jī)總負(fù)荷)4650kW,采暖總熱負(fù)荷1606kW,選用2臺溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組,分別為單冷型和冷暖型,空調(diào)機(jī)組制冷量均為2326kW,制冷時單臺耗氣量169m3／h;冷暖型空調(diào)機(jī)組制熱量為1791kW,耗氣量192m3／h(天然氣熱值按10kWh／m3計算)?？照{(diào)機(jī)組對應(yīng)配置2臺變頻冷凍(供暖)水泵(一用一備)和2臺冷卻水泵(一用一備),每臺空調(diào)機(jī)組對應(yīng)配置2臺冷卻塔,共設(shè)4臺冷卻塔。當(dāng)冷卻水溫度較低時,可關(guān)閉其中一臺冷卻塔風(fēng)機(jī),降低系統(tǒng)能耗。冷暖型空調(diào)機(jī)組采暖時熱水泵與制冷時冷凍水泵共用一套水泵,空調(diào)主機(jī)根據(jù)實際需要通過冷熱轉(zhuǎn)換閥切換管路水流方向。夏季冷凍水供回水溫度為7℃／12℃,冷卻水供回水溫度為32℃／37.5℃,冬季采暖供回水溫度為65℃／55℃?？照{(diào)冷水機(jī)組自帶微電腦和自控裝置,根據(jù)空調(diào)負(fù)荷開啟主機(jī)臺數(shù)和調(diào)節(jié)能量。本工程主樓建筑高度為116.3m,副樓為39.8m,若機(jī)組設(shè)置在地下室,則主機(jī)的冷凍水(熱水)系統(tǒng)承壓大于1.0MPa,空調(diào)主機(jī)造價增加;由于采用天然氣作為能源,制冷機(jī)房設(shè)在地下室,需設(shè)置泄爆口和防爆風(fēng)機(jī)通風(fēng)等;天然氣需設(shè)置獨立的燃?xì)獗黹g;由于溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組體積較大,制冷機(jī)房占用面積相應(yīng)加大,會減少車庫停車數(shù)量。綜合以上因素,最后決定將制冷機(jī)房設(shè)置在副樓屋面,水泵采用抽出式,這樣機(jī)組承壓小于0.8MPa;制冷機(jī)房直接與大氣接觸,降低建筑專業(yè)設(shè)置泄爆口的難度,同時為減少冷卻水管長度,冷卻塔同樣設(shè)置在副樓天面。4空調(diào)水立管分區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)采用冬、夏兩管制閉式機(jī)械循環(huán)系統(tǒng),采用定壓差的變流量運(yùn)行方式,供回水主立管布置成異程式,各層水平支管布置成異程式?？紤]建筑高度超過100m,因此對水系統(tǒng)的承壓進(jìn)行分區(qū),9層以下水管采用承壓1.6MPa的無縫鋼管,9層以上水管采用1.0MPa的無縫鋼管?？紤]副樓形體較長,主樓1~9層和10~29層各設(shè)1組空調(diào)水立管負(fù)擔(dān)其空調(diào)負(fù)荷,這樣在滿足壓力分區(qū)的前提下,使系統(tǒng)盡量簡化,各回路阻力容易平衡。另外考慮到日后副樓自用,主樓為出租辦公樓,本工程設(shè)置冷量計費系統(tǒng),副樓在2組立管上均設(shè)1個冷量計量表作為整體計費;主樓每層接出的主管設(shè)置1個冷量計量表,方便以后運(yùn)行管理。5風(fēng)機(jī)盤管加風(fēng)系統(tǒng)大樓中大會議室、門廳等大空間均采用全空氣低速風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng),空中花園采用全空氣分層空調(diào)系統(tǒng);送風(fēng)經(jīng)過濾、冷卻、除濕、消聲處理后,由低速風(fēng)道送至室內(nèi)。各系統(tǒng)新風(fēng)量根據(jù)季節(jié)不同作調(diào)整,同時考慮過渡季利用全新風(fēng)的措施。對于其他有大量小隔間的辦公室均采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)方式,新風(fēng)系統(tǒng)分層集中設(shè)置;各房間另設(shè)風(fēng)機(jī)和排氣扇排風(fēng);檔案室設(shè)獨立的風(fēng)冷式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組集中處理空氣,經(jīng)低速風(fēng)道送入室內(nèi)。6管理系統(tǒng)的設(shè)計6.1冷水機(jī)組的投入運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔一一對應(yīng)聯(lián)鎖運(yùn)行,根據(jù)系統(tǒng)冷負(fù)荷變化,自動或手動控制冷水機(jī)組的投入運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)(包括相應(yīng)有冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔)。開機(jī)程序:冷卻塔進(jìn)水電動閥(若有設(shè)置時)冷卻水泵→冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷凍水泵→冷水機(jī)組,停機(jī)程序則相反,而冷凍水泵、冷卻水泵亦可單獨手動投入運(yùn)行。6.2控水溫控器設(shè)計溫度控制是由設(shè)置在回風(fēng)口(或送風(fēng)管)處的溫度傳感器,控制水路電動二通閥(比例:積分式)動作,調(diào)節(jié)水量,達(dá)到回風(fēng)(或送風(fēng))溫度控制,溫控器為冷暖型。6.3風(fēng)扇盤管風(fēng)機(jī)盤管應(yīng)配有風(fēng)機(jī)三速手動開關(guān)、掛墻式溫度控制器、水路電動二通閥(雙位式),溫控器為冷暖型。6.4冷凍站總控制室內(nèi)設(shè)置開關(guān)各空調(diào)器、新風(fēng)空調(diào)器、風(fēng)機(jī)、冷卻塔等除設(shè)就地開關(guān)外,還在冷凍站總控制室內(nèi)設(shè)置開關(guān)及動作工作顯示(消防用排煙、加壓風(fēng)機(jī)等需受消防控制中心控制)。7天然氣空調(diào)的特點本工程采用天然氣作為空調(diào)動力,與傳統(tǒng)用電空調(diào)(螺桿式、離心式等)相比較,具有以下優(yōu)點:⑴實現(xiàn)電力和天然氣的削峰填谷。在我國經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)空調(diào)能耗占建筑能耗的45%以上,夏季空調(diào)的使用讓電網(wǎng)的“峰谷”差增大,夏天用電高峰電網(wǎng)壓力也越來越大,以致出現(xiàn)部分地區(qū)限制用電等現(xiàn)象。溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組以燃?xì)鉃槟茉?能夠削減電力高峰負(fù)荷,減少電力投資,消耗夏季過剩的燃?xì)?提高能源的綜合利用率。⑵環(huán)境污染降低。我國大約80%的電力來自于煤炭發(fā)電,因此燃?xì)饪照{(diào)取代電力空調(diào)的環(huán)境效益非常突出。以天然氣作為能源,可以大大減少CO2的排量,防止地球變暖;減少SO2、灰渣的排量,對環(huán)境污染有著很大的改善(與燃煤比較,SO2減少100%,NOx減少80%以上,CO2減少60%左右,TSP減少95%)。此外,吸收式空調(diào)機(jī)組不使用CFC(氯氟烴)和HCFC(氫氯氟烴)作制冷劑,因此不存在破壞大氣臭氧層(O3)的問題。⑶部分負(fù)荷效率高,節(jié)省運(yùn)行費用。天然氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組由于燃?xì)鈾C(jī)的轉(zhuǎn)速可進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié),而效率幾乎不變,從而保證機(jī)組在低負(fù)荷下的高效運(yùn)行。機(jī)組本身具有5%~115%負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍,其變負(fù)荷調(diào)節(jié)特性優(yōu)于電動壓縮機(jī),而建筑實際負(fù)荷80%以上的時間處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),因此部分負(fù)荷效率高,可以節(jié)約運(yùn)行費用。⑷天然氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組噪聲、振動比電力空調(diào)機(jī)組影響小得多;由于運(yùn)轉(zhuǎn)部件少,其經(jīng)常維護(hù)費用也低于電力空調(diào)機(jī)組,使用壽命也比電力空調(diào)機(jī)組要長。8溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組在項目開始設(shè)計時,設(shè)計人員應(yīng)以打造節(jié)能建筑為目的,仔細(xì)認(rèn)真考慮該項目空調(diào)采暖的運(yùn)行情況,采用何種系統(tǒng)對經(jīng)濟(jì)問題起到關(guān)鍵作用;對于系統(tǒng)的設(shè)計難點、重點要進(jìn)行透徹分析,然后在設(shè)計中體現(xiàn)出來。通過本工程設(shè)計實踐,筆者體會如下:⑴采用溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組能夠滿足大樓夏天空調(diào)、冬天采暖及生活熱水的需要,做到一機(jī)多用,并且整個系統(tǒng)簡單,冷熱工況容易切換。在選用機(jī)組設(shè)備容量和數(shù)量時需綜合考慮空調(diào)負(fù)荷、采暖負(fù)荷、經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行調(diào)控等問題,由于溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組價格昂貴,部分能效比高,選用機(jī)組不考慮備用,并且盡量減少機(jī)組的臺數(shù),降低工程造價。當(dāng)熱負(fù)荷與冷負(fù)荷不匹配時,可考慮采用制熱量加大型機(jī)組,制熱量每加大一號則制熱量增加20%,不能為滿足熱負(fù)荷而直接選用大一號設(shè)備。⑵本工程建筑高度超過100m,如果按常規(guī)系統(tǒng),制冷機(jī)房設(shè)置在地下室,則溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的承壓超過1.0MPa,需要選用高壓機(jī)組,設(shè)備價格會增大。另外天然氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組放置在地下室時,制冷機(jī)房需要設(shè)置泄爆口及采用防爆風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)等。相對而言,在裙樓天面擺放吸收式冷熱水機(jī)組是較為合理的,設(shè)備承壓降低,其潛在危險性減小,地下室不需要設(shè)置制冷機(jī)房,可增加汽車庫停車數(shù)量,具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。⑶溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的散熱量比常規(guī)的螺桿式、離心式等用電制冷主機(jī)大,根據(jù)能效比不同,由冷卻水帶走的熱量約為用電制冷主機(jī)的1.4~1.5倍。若選用冷卻塔,當(dāng)滿足吸收式主機(jī)制冷穩(wěn)定運(yùn)行時,適當(dāng)提高冷卻水供回水溫差,可減少冷卻塔的投資及運(yùn)行能耗。本工程由于所處地區(qū)夏季相對濕度較大,冷卻水進(jìn)出水溫度