直燃型空調(diào)冷熱源直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組和電動熱風(fēng)熱泵機(jī)組的比較

直燃型空調(diào)冷熱源直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組和電動熱風(fēng)熱泵機(jī)組的比較

1冷卻系統(tǒng)能耗分析由于電壓式冷擠出機(jī)的寒冷系數(shù)（cop）很高，因此比直接式溴化鉀吸附式冷卻長得多。但兩者的比較標(biāo)準(zhǔn)不一樣。電動制冷機(jī)的制冷系數(shù)為制冷量與消耗的電量之比,沒有考慮發(fā)電機(jī)組在發(fā)電過程中的損失、輸配電過程的損失等。對于溴化鋰吸收式制冷機(jī)組來說熱力系數(shù)這個指標(biāo)僅僅表明生產(chǎn)一定的冷量時需要消耗的熱量,它沒有反映出這些熱量是怎樣得來的;如果是蒸汽驅(qū)動的溴化鋰吸收式制冷機(jī),其熱量為蒸汽的熱量而沒有考慮鍋爐產(chǎn)生這些蒸汽的損失;如果是直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī),其熱量即為消耗的燃料(燃油、燃?xì)?所提供的熱量。為了比較電動壓縮式制冷機(jī)或電力驅(qū)動熱泵與直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī)的能源利用情況,我們將比較的基準(zhǔn)統(tǒng)一設(shè)為“一次能源”的利用率,即單位制冷量或制熱量所消耗的一次能源量,用PER表示,單位為kW/kW。我國的電力工業(yè)是以火力發(fā)電為主(1996年火電比重為81.3%),火力發(fā)電又是以煤為主要燃料。我國的供電煤耗雖逐年有所降低,但與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。1997年全國平均供電煤耗為408gsc/kWh,可以折算成供電效率為30.1%。對于電動壓縮機(jī)制冷機(jī)或熱泵,不考慮冷卻系統(tǒng)的能耗時,它們的一次能源利用率為:PER=Q0Wηfηwηy(1)ΡER=Q0Wηfηwηy(1)式中Q0——制冷機(jī)的制冷量,kWW——輸入制冷機(jī)的電量,kWηf——電廠的供電效率,取30.1%ηw——電網(wǎng)的輸送效率,取92%(供電線損為8%)ηy——壓縮機(jī)的電機(jī)效率,一般取90%對于直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī),由于燃?xì)?天然氣或煤氣等)、燃油(重油或輕質(zhì)油)均屬于一次能源,故它的一次能源利用率為:PER=Q0Grqrz+Wrbηfηwηy(2)ΡER=Q0Grqrz+Wrbηfηwηy(2)式中Q0——直燃型吸收式制冷機(jī)的制冷量,kWGr1—燃料的耗量,kg或m3qrz——使用燃料的熱值,kJ/kg或kJ/m3Wrb——直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī)的溶液泵、冷劑泵、真空泵等的耗電,kW式中分母的第二項(xiàng)為直燃型吸收式制冷機(jī)燃燒器、溶液泵、冷劑泵、真空泵等耗電轉(zhuǎn)換為一次能源的情況。風(fēng)冷熱泵機(jī)組的冷凝器是用風(fēng)機(jī)來強(qiáng)制通風(fēng)進(jìn)行冷卻的,它沒有冷卻水系統(tǒng)。而溴化鋰吸收式制冷機(jī)組或冷溫水機(jī)組則需要冷卻水系統(tǒng),冷卻水系統(tǒng)包括水泵、輸送管道、冷卻塔等。冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)均要消耗一定的電能。由于兩者冷卻系統(tǒng)的能耗相差較大,因此有必要在比較一次能耗時考慮冷卻系統(tǒng)的能耗。對于風(fēng)冷熱泵機(jī)組,考慮風(fēng)機(jī)耗電,其一次能源利用的情況為:PER=Q0W+Wlfηfηwηy(3)ΡER=Q0W+Wlfηfηwηy(3)式中Wlf——風(fēng)冷熱泵風(fēng)機(jī)的電耗,kW風(fēng)冷熱泵機(jī)組的風(fēng)機(jī)的耗電有多少算多少。直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī)的一次能利用率為:PER=Q0Grlqrz+Wrb+Wlb+Wlfηfηwηy(4)ΡER=Q0Grlqrz+Wrb+Wlb+Wlfηfηwηy(4)式中Wlb——冷卻水泵的能耗,kWWlf——冷卻塔風(fēng)機(jī)的能耗,kW冷卻水泵的電能按下式估算:Wlb=1.05LH102ηpηm(5)Wlb=1.05LΗ102ηpηm(5)式中1.05——富裕系數(shù)L——水泵的流量,L/sH——水泵的揚(yáng)程,mH2Oηpηm——泵及電機(jī)效率的乘積,一般取0.6～0.7,大系統(tǒng)可取高值而冷卻塔風(fēng)機(jī)的電耗Wlf可按表1取值。另外我們還定義一個單位冷量的一次能耗PRR,它為獲得1kW的冷量所消耗的一次能源的量:PRR=1PER(kW/kW)ΡRR=1ΡER(kW/kW)2燃料噴霧器和風(fēng)扇噴霧器之間的能耗比較為了進(jìn)行比較,溴化鋰直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組選遠(yuǎn)大BZ50-VⅡ型機(jī)組,它在額定工況下的參數(shù)由表2給出。2.1燃料風(fēng)扇與活塞式風(fēng)扇的比較我們選了不同廠家的五種不同的活塞式風(fēng)冷機(jī)組與溴化鋰直燃型吸收式冷溫水機(jī)進(jìn)行比較,它們在額定工況下的參數(shù)如表3。2.1.1制冷時機(jī)組的能耗制冷時,如果只考慮主機(jī)的能耗,制冷機(jī)的一次能源利用情況見表4。在制冷時,不考慮冷卻系統(tǒng)的能耗,直燃型吸收式機(jī)在額定工況下的一次能源利用率比風(fēng)冷冷水機(jī)組的PER高,比D型風(fēng)冷熱泵機(jī)組高34.2%,比C型風(fēng)冷熱泵機(jī)組高42.5%。制冷時,考慮冷卻系統(tǒng)的能耗,即直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組考慮冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的耗電,風(fēng)冷冷水機(jī)組或熱泵機(jī)組考慮冷凝器風(fēng)機(jī)的耗電時,直燃型溴化鋰機(jī)組與風(fēng)冷機(jī)組的一次能耗的比較情況由圖1給出。從圖1中可知,雖然直燃型機(jī)組冷卻水系統(tǒng)的耗電隨著水泵的揚(yáng)程增大,其PER減小,而風(fēng)冷機(jī)組的風(fēng)機(jī)負(fù)荷基本為額定負(fù)荷,但直燃機(jī)的PER仍然比風(fēng)冷機(jī)組的大。2.1.2確定制冷時的一次能源制冷時直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組沒有冷卻負(fù)荷,不存在冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)耗電的問題,而風(fēng)冷熱泵機(jī)組制冷時仍然需要運(yùn)行風(fēng)機(jī),因此在制冷時應(yīng)考慮用風(fēng)冷熱泵機(jī)組的總耗電,直接與直燃型吸收式機(jī)組進(jìn)行比較。表5為直燃機(jī)與風(fēng)冷熱泵機(jī)組在制熱時的一次能源利用情況。從表5可知,在制熱時,遠(yuǎn)大直燃型吸收式冷溫水機(jī)的一次能源利用率PER比活塞式風(fēng)冷熱泵機(jī)組大,比A型機(jī)組大13.2%,比C型機(jī)組的要大28.1%。2.2直燃機(jī)與螺桿式風(fēng)扇機(jī)的比較用來作比較的螺桿風(fēng)冷機(jī)組的參數(shù)如表6。2.2.1制冷時考慮冷卻系統(tǒng)的能耗制冷時,直燃機(jī)不考慮冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的耗電;風(fēng)冷機(jī)組不考慮風(fēng)機(jī)耗電時,制冷機(jī)的一次能源利用情況見表7。從表7中可知,直燃機(jī)在制冷時的PER要比螺桿式風(fēng)冷熱泵機(jī)組高,它們比F型機(jī)組要高32%,比H型機(jī)組要高44.7%。制冷時考慮冷卻系統(tǒng)的能耗,即直燃型吸收式機(jī)組考慮冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的耗電,風(fēng)冷冷水機(jī)組或熱泵機(jī)組考慮冷凝器風(fēng)機(jī)的耗電時,直燃型溴化鋰機(jī)組與風(fēng)冷機(jī)組的一次能耗的比較情況由圖2給出。從圖2中比較可知,考慮冷卻水系統(tǒng)耗能后,直燃型吸收式機(jī)組的一次能源利用率仍比螺桿式風(fēng)冷冷水機(jī)組高。2.2.2次能耗比較表8為直燃機(jī)在制熱時與螺桿式風(fēng)冷熱泵機(jī)組的一次能耗比較。制熱時,吸收式機(jī)組的一次能源利用率PER比螺桿式風(fēng)冷熱泵高,比H型熱泵高33.2%,比K型熱泵高14.3%。2.3直汽機(jī)與渦旋式冷凍冷凍機(jī)組的比較選擇作為對象的渦旋式風(fēng)冷機(jī)組的參數(shù)如表9。2.3.1制冷時直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組的能耗差異不考慮冷卻系統(tǒng)的能耗,制冷時,直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組與渦旋式風(fēng)冷冷水機(jī)組一次能源利用的比較見表10。從表10中可知,制冷時,直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組的一次能源利用率比渦旋式風(fēng)冷機(jī)組的高。它們的PER比M型機(jī)組高30.5%,比N型機(jī)組高36.6%?？紤]冷卻系統(tǒng)的耗能后,制冷時,直燃型機(jī)組的一次能源消耗與渦旋式風(fēng)冷機(jī)組的比較見圖3。從圖3中可知,即使考慮了冷卻系統(tǒng)的能耗,直燃型溴化鋰吸收式機(jī)組的PER仍比渦旋式風(fēng)冷機(jī)組的高。2.3.2次能耗的比較表11為直燃型機(jī)組與渦旋式熱泵機(jī)組在制熱時的一次能耗的比較。從表11中可知,制熱時,直燃型機(jī)組的PER均比渦旋式風(fēng)冷熱泵機(jī)組的高,其中比M型機(jī)組高4.5%,比N型機(jī)組高11.9%。3收式冷熱水機(jī)組由于我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和供電效率不高的特殊國情,直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組的一次能效率普遍高于采用各型壓縮機(jī)的風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組。只有在三種情況下,風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能源效率將超過直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組:(1)大幅度降低供電煤耗到250gsc/kW·h,即供電效率提高到50%以上?；蚬╇娒汉倪_(dá)到當(dāng)前國際先進(jìn)水平320gsc/kW·h,同時實(shí)現(xiàn)無損輸電(超導(dǎo)輸電)、提高制冷機(jī)電機(jī)傳動效率。但以20世紀(jì)末的技術(shù)水平來看尚無法實(shí)現(xiàn)。(2)大幅度提高風(fēng)冷