磁悬浮离心式冷水机组---初稿

磁悬浮离心式冷水机组市场调研报告
目录
序言 (1)
1、磁悬浮与磁悬浮变频离心式空调主机 (4)
1.1 磁悬浮技术 (4)
1.2 磁悬浮轴承与磁悬浮压缩机 (4)
1.3 磁悬浮变频离心式冷水机组 (5)
1.3.1 磁悬浮无油满液式水冷冷水机组 (7)
1.3.2 磁悬浮变频模块机组 (7)
2、主要企业产品名录与案例介绍 (8)
2.1 海尔 (8)
2.3.1 企业简介 (8)
2.1.2 产品名录 (9)
2.1.3 应用案例 (10)
2.2必信 (12)
2.2.1 企业简介 (12)
2.2.2 产品名录 (13)
2.2.3 应用案例 (13)
3 总结 (16)
3.1 理论体系 (16)
3.1.1磁悬浮压缩机 (16)
3.1.2 磁悬浮离心式冷水机组 (18)
3.2 节能依据 (19)
3.3 计算方法 (20)
3.3.1 用于新建建筑时 (20)
3.3.2 用于既有建筑改造时 (20)
3.4 纵向对比 (20)
3.5 横向对比 (22)
序言
在电制冷空调系统中,按照承担室内负荷的介质不同,中央空调系统可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统和制冷剂系统.除制冷剂系统外,其他三种中央空调系统的主机都为冷水机组.而按照压缩机形式的不同,冷水机组可分为活塞式、螺杆式、离心式和模块化冷水机组.四种冷水机组的性能对比如下表所示：
活塞式冷水机组由于固有的缺陷,目前已经很少使用.既有和新建建筑中广泛使用的是螺杆式、离心式和模块化冷水机组.在既有建筑,特别是使用年限超过10年的建筑中,冷水机组存在以下几个方面的问题：
1、设计不严谨,机组选型偏大
这个问题主要是由于中央空调设计阶段,负荷计算不严谨,导致机组选型偏大.普通冷水机组调节能力较差,一般在50%~80%的负载率时能效比较高.选型偏大导致冷水机组长期处于低负载率条件下运行,能效比低,电能浪费严重.
2、机组老化严重,能效比低
运行条件恶劣,围护保养不到位,是冷水机组普遍存在的问题,带来的后果就是冷水机组老化严重.此外,普通冷水机组必须采用润滑油,而润滑油不可避免的进入制冷循环,影响换热器换热,降低机组制冷量和能效比.据统计,当制冷系统含油量为4%时,机组能效比降低9%,而当含油量增大到7%时,能效比将下降13%.普通冷水机组每年制冷量衰减为3%~8%.
3、使用淘汰冷媒,环保性差
R22由于对臭氧层有破坏作用而面临被淘汰的命运,根据最新的《蒙特利尔协议》规定,中国到2015年停止以R22为制冷剂的机组,每年生产的R22只能用于旧机组的维护,到2030年彻底淘汰R22.以R22为制冷剂的冷水机组,在既有建筑中央空调系统中占有较大比重,特别是使用年限超过10年的建筑,其冷水机组基本使用的是R22.
4、机组故障率高,维保费用严重.
机组老化严重以与必须使用润滑油导致冷水机组故障率高,维保费用高.冷水机组一般两年左右就要更换一次润滑油和制冷剂,还需要对换热器进行清洗,以确保机组安全、高效运行.而这些维保工作不仅需要人力和财力,对于机组本身也是一种伤害.
此外,某些冷水机组在设计时选用的就是能效较差的设备,特别是冷冻水泵和冷却水泵；过渡季节运行时,机组需要对润滑油进行预热才能运行.因此,冷水机组节能改造势在必行.
普通冷水机组应用与建筑改造时往往面临以下几个方面的问题：
1、工程量大、改造时间长,改造费用高
传统冷水机组由于尺寸、重量大,改造时往往需要破坏原有机房的围护结构,工程施工量大,改造时间长,改造费用高；
2、大型设备〔吊车等〕进场困难
高层和超高层建筑冷水机组改造时,往往需要使用吊车等大型设备将机组吊装至指定位置,这就要求建筑所在地有大型设备进场的条件；
3、影响正常营业,扰民
1、磁悬浮与磁悬浮变频离心式空调主机
磁悬浮空调的核心在于磁悬浮压缩机,而磁悬浮压缩机的核心在于磁悬浮轴承.磁悬浮轴承技术是国际上20世纪60年代中期开始研究的一项支撑技术.它是利用电磁力使转轴稳定悬浮起来的一种新型轴承,是集转子动力学、机械学、力学、控制工程、电磁学、电子学和计算机科学于一体的最具代表性的机电一体化产品.
1.1 磁悬浮技术
1937年,德国工程师Kemper申请了第一个磁悬浮技术专利,他认为要使铁磁体实现稳定的磁悬浮,必须根据物体的悬浮状态不断地调节磁场力的大小,即采用可控电磁铁才能实现,这一思想成为这之后开展磁悬浮列车和磁悬浮轴承研究的主导思想.利用磁场力使物体沿着一个轴或几个轴保持在一定位置的技术措施,磁悬浮系统由转子、传感器、控制器和执行器4个部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分.当转子受到某个方向的干扰而偏离其参考位置时,传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置.因此,不论转子受到哪个方向的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态.
1.2磁悬浮轴承与磁悬浮压缩机
磁悬浮轴承是磁悬浮变频离心式冷水机组的核心部件之一,其构造如图1所示：
在轴与轴承之间存在两个磁场：第一个是永磁体,保证轴和轴承之间不接触,可以保持30年磁性不消除,30年之内不用大修.另一个是电磁场——数字式控制系统,每分钟600万次的测试,时刻保证轴不偏离中心,并且在检测到偏心时与时修正偏心距,使轴的位置偏移量被限制在0.007mm之内,确保压缩机的高可靠性.
无油离心式磁悬浮压缩机是一种完全不需要润滑油的压缩机,轴承并非是机械轴承而是磁悬浮轴承,利用磁铁"异性相斥〞的原理,轴承内径与轴的外径同极,
使得轴承的内径与轴相互之间不接触.电动机、驱动轴以与离心叶轮都由磁悬浮轴承托起,处于没有直接接触的悬浮状态,因此消除了机械摩擦,在实际运行中,轴与轴承之间仅有气流摩擦,而气流摩擦损失只是机械摩擦损失的2%,大大减小了摩擦力,并且能够大幅度降低噪音.不仅如此,磁悬浮技术还可以减少机械摩擦所产生的效率损失、震动和噪音等问题.
磁悬浮压缩机转轴的转速可高达1.8万至4.8万转,而普通压缩机转轴的转速最高只能达到8000转.磁悬浮压缩机转轴的高转速减小了叶轮半径,一般叶轮半径只有5~8cm,大大节省了空间,这样磁悬浮压缩机就能放到模块化冷水机组中,形成单压缩机配单板换的模块化系统.而且由于系统没有润滑油,因此省去了油泵、供油系统,同时也避免了润滑油对换热器换热效率的不利影响.传统压缩机最多只能做到从制冷剂中分理出96.5%的润滑油,而剩下的至少3.5%的润滑油会带来至少8%的冷量损失,不仅如此,90%的压缩机烧毁都是由于润滑油失效.在磁悬浮压缩机内部配有专门针对电动机冷却的冷却环路,保证电动机不会因为长时间的运行,烧毁而出现事故或是温度过高会造成损失等问题.
在实际运行中磁悬浮压缩机还有以下两个优点：
1、磁悬浮压缩机的启动为软启动,启动电流仅为0~6A,传统压缩机的启动电流需要200~600A.而且在实际运行中磁悬浮模块化冷水机组多个模块式顺利启动,没有冲击电流,前一个启动平稳后下一个才启动,使得运行更安全；
2、在突然断电时,压缩机中电容器中的电可以保证转轴速度缓慢减小直至为零,避免了突然停运对压缩机的损坏.
1.3磁悬浮变频离心式冷水机组
澳大利亚捷丰公司于20##的美国Chicago ASHRAE/AHR展览上首次磁悬浮离心式空调这一高新技术产品,并获得Energy Innovation奖.经过10多年的发展,包括麦克维尔、约克、阿拉斯加等一批国外企业均开发了自己的磁悬浮离心式空调.国内方面,海尔于20##率先推出磁悬浮离心式空调,在此之后,格力、美的、必信等公司也相继推出自己的磁悬浮空调产品.目前已经量产并在工程上得到应用的磁悬浮变频离心式空调包括磁悬浮变频冷水机组、磁悬浮变频模块机组、磁悬浮热泵机组.
磁悬浮离心式冷水机组是一种高效率的机组,使用的制冷剂为R134a环保冷媒,它使用到的是磁悬浮无油离心式压缩机,是一种两级压缩机械循环的压缩机,在第一级压缩机腔和第二级压缩机腔之间,具有一个中间吸气接口,它可以吸入一股中间压力的制冷剂,实现经济器循环.以此为基础,采用了经济器制冷循环,在蒸发器和冷凝器之间安装一个经济器,经冷凝器冷凝过的液体冷媒被分成两个回路,一个回路的冷媒通过一个膨胀阀节流后,在经济器中对另外一个回路多的液体冷媒进行再冷却,提高将要进入蒸发器的这部分冷媒的过冷度,而膨胀阀节流的冷媒在经济器内完全蒸发后,由压缩机中间吸气口回到压缩机.经济器循环可以在几乎不增加压缩机功率的情况下,提高机组的制冷量,使机组达到更高的效率.磁悬浮离心式冷水机组的COP能达到7以上,而传统机组的COP只能达到5~6.在最新的改造中,磁悬浮离心式冷水机组的COP值已经达到8.磁悬浮机组于普通机组的对比如下表所示：
表2磁悬浮机组于普通机组对比
1.3.1 磁悬浮无油满液式水冷冷水机组
磁悬浮水冷冷水机组的蒸发器和冷凝器均采用满液式高效换热器,根据工程应用需要,还可以设计成双回路双机串联、单回路双机并联,双回路双机并联,双回路四机并联等多种形式.使用的制冷剂为R134a环保冷媒,可实现的制冷量X围为92~1500RT.当以土壤或敞开睡眠〔湖水、河水〕等作为热源时,机组可实现制热运转.可应用在酒店、办公楼、医院、地铁站、商场等场合,并且可以在对温度有严格要求的工业冷却场合.
1.3.2 磁悬浮变频模块机组
磁悬浮变频模块机组采用模块化设计,一般有不少于3种不同规格的冷量模块,工程应用中可根据需要选择不同的模块进行组合.在超高层建筑的改造过程中,模块式磁悬浮离心机组可以充分发挥磁悬浮机组重量轻、尺寸小的优点,机组可通过电梯直接运送至机房,可以实现的冷量X围为92~1800RT.这种机型可广泛应用在酒店、办公楼、商场、医院、地铁站等公共场合,也可用在对温度有特殊要求的工业场合.
2、主要企业产品名录与案例介绍
本次调研的企业为海尔和必信,主要调研内容包括企业简介、企业产品名录以与工程应用案例.
2.1海尔
2.3.1 企业简介
海尔创立于1984年,经过30年创业创新,从一家资不抵债、濒临倒闭的集体小厂发展成为全球白电第一品牌.海尔秉承锐意进取的海尔文化,不拘泥于现有的家电行业的产品与服务形式,在工作中不断求新求变,积极拓展业务新领域,开辟现代生活解决方案的新思路、新技术、新产品、新服务,引领现代生活方式的新潮流,以创新独到的方式全面优化生活和环境质量.
海尔磁悬浮产品包括水冷冷水式、水地源热泵式、风冷冷水式和模块式四个系列.其中模块式机组包括100、125、150RT三种模块,可根据实际需要进行不同组合,可以实现的制冷量X围为100~1800RT.
联系方式：
：中国##海尔路1号海尔工业园内, 266101：9999haier ：0086-4006-999-999
经销商：中港海通能源科技发展〔〕##
__马经理
：156********
通过与经销商沟通,获取以下信息：海尔磁悬浮机组可以实现主机40%~50%的节能率,系统30%~40%的节能率,冷冻水出水温度4~18°C可调.主机造价约为1元/kcal,约合860元/kW,要求经销商出改造方案时,应向对方提供现有设备台账资料、设备运行情况,机房图纸、主机基础情况以与现场施工条件.自下单之日起,约70天可以完成改装〔包括主机生产、运输50天,根据现场施工条件,安装需要10天左右,调试工作历时10天左右〕,并免费服务两年.付款方式为：下单时付款30%,其余70%于验收完成后付清.中港海通公司提供技术支持,并负责培训客户人员操作方面的知识.我公司可以与中港海通公司进行买卖层面上的合作,并可以在
主机上进行贴牌,但需注明改造字样.
2.1.2 产品名录
1、水冷冷水式
适用X围：城市综合体、工厂车间、宾馆酒店、办公室、轨道交通等.目前主要用在新建建筑中.
适用面积：3000m2~
可选机型：LSBLX100~600/R4<BP>
标准产品：125RT~750RT
非标定制：最大到1500RT
技术参数：
外机型号：/
电源：三相380V 50Hz
制冷量〔kW〕：352~2150
机身重量〔kg〕：2320~8900
尺寸：2409*1125*2191~4803*2260*2191
2、水地源热泵磁悬浮离心机组
适用X围：城市综合体、工厂车间、宾馆酒店、办公楼、轨道交通等.
适用面积：5000m2~
可选机型：LSBLX100~600/R4<BP>
技术参数：
外机型号：
电源：三线380V 50Hz
制冷量：352/528/715/915/1100/1240/1630/2150
制热量：/
重量：2320/4510/6700/8900
尺寸：2495*1170*2100/4400*1170*2100/4615*1170*2100/5100*2260*2100
2.1.3 应用案例
1、##凯芙建国酒店
项目简介：凯芙建国酒店占地面积90000 m2,建筑面积19860 m2,其中客房面积为9440 m2,餐饮商务面积10410 m2,豪华客房、标准客房以与套房172间,20##6月投入使用.
选用设备：海尔磁悬浮变频离心式冷水机组LSBLX300/R4<BP>*2,冷冻水出水温度为7~18°C可调；
使用情况：目前已经稳定运行4年,项目的整体方案比同类建筑节能49.74%；
2、##招商地产总部大楼
项目简介：##招商地产总部办公楼,位于##市蛇口海上世界太子路与工业三路交汇处.主体部位为五层,一层为车库、档案室与食堂,二～四层为办公区域,五层为新增楼层,全部采用玻璃幕墙搭建,主要用作会议室、活动室、展览室等.建筑物北部设立前庭,中部设中庭,前庭连接2、3、4层,中庭连接2、3、4、5层.总建筑面积约21000平方米,其中,一层5940平方米,二层5045平方米,三层3876平方米,四层3908平方米,五层3191平方米.空调面积共15600平方米.
设备情况：选用海尔磁悬浮变频离心式冷水机组LSBLX360/R4<BP>,采用18度高温出水,配合干式风机盘管进行温湿度独立调节.
运行情况：目前已稳定运行4年,项目的整体方案比同类建筑节能60%,是国家建设部和发改委评选的35个节能示X项目之一,也是##是目前唯一的既是可再生能源示X项目,又是旧建筑改造示X项目.
3、世贸工三
项目简介：世茂·工三位于##区三里屯工体北路,紧邻使馆区、朝外商务区、燕莎商圈和CBD等黄金区域.世茂·工三南临工人体育场北路,东临新东路,北靠幸福中路,西侧为幸福村三巷.世茂·工三,是世茂集团动用30亿元巨资打造的集品牌商业、酒店式服务公寓、甲级精装写字楼于一体的市中心地标综合体.总占地面积近4万平方米,其中建设用地近3万平方米,总建筑面积为21.2万平方米<其中地上面积为13.5万平方米,地下面积为7.7万平方米>.
设备情况：原先采用3台普通离心机组,总负荷7032kW.负荷低于50%的情况下,其运行时间占总运行时间86%,改造方案为300冷吨磁悬浮离心机1台+普通离心机组2台,总负荷6866kW.
投资回收分析：常规方案价格为312万,改进方案为370万,增加58万,每年可节省电费21万元左右,故静态投资回收期为58/21≈2.76年.
2.2必信
2.2.1 企业简介
##必信空调##成立于20##7月,创立之初旨在致力于研发、生产高端中央空调系统.公司的几位骨干,通过多年工作学习的技术研究积累,积极响应国家节能减排政策的号召,怀着打造超高效节能空调系统的梦想,创立了##必信空调##.公司位于##高新区科技城,地处美丽的太湖之滨,拥有自己的研发中心和制造工厂.我们的管理团队来自世界500强企业,执行外企尊重人性、鼓励员工终生学习的企业文化.通过几年的发展,怀着共同的理想,越来越多的年轻人投入必信空调.公司已获得专利50余项,每年新增专利数十项,是世界上拥有磁悬浮离心式冷水机组专利最多的公司.公司坚持自主创新,保持技术领先优势.截止20##,公司已获得国家高新技术企业,##省民营科技企业等称号,产品均获得高新技术产品认证.
公司地址：地址：##省##高新区科技城金沙江路158号
：：4008506998或0512-********-8003
：0512-********
：salesbse
业务沟通：
__杨经理
：137********
：yangmingbse
通过与经销商沟通,获取以下信息：必信磁悬浮机组可以实现主机40%~50%的节能率,系统30%~40%的节能率,冷冻水出水温度3~18°C可调.主机造价约为1元/kcal,约合860元/kW,要求经销商出改造方案时,应向对方提供现有设备台账资料、设备运行情况,机房图纸、主机基础情况以与现场施工条件.自下单之日起,约90天可以完成改装〔包括主机生产、运输70天,根据现场施工条件,安装需要10天左右,调试工作历时10天左右〕,并免费服务18个月〔自验收之日算起〕.付款方式为：下单时付款30%,其余70%于验收完成后付清.必信公司提供技术支持,并负责培训客户人员操作方面的知识.我公司可以与必信公司进行战略合作,并可以在主机上进行贴牌.
2.2.2 产品名录
必信公司磁悬浮机组包括磁悬浮无油变频离心式冷水机组与磁悬浮无油变频离心式模块机组两大类.
1、磁悬浮无油变频离心式冷水机组
包括双回路双机串联、单回路双机并联、双回路双回路双机并联、双回路四机并联等多种形式,可实现的制冷量X围是250~4500kW,使用的制冷剂为R134a 环保冷媒,型号为BSMW-0250~BSMW-4500.
2、磁悬浮无油变频离心式模块机组
包括71RT、92RT、128RT、149RT、175RT共五个冷量模块,对应型号为BMMW-0250、BMMW-0325、BMMW-0450、BMMW-0525、BMMW-0615,其中BMMW-0615可实现最多7台并联,其余型号最多可实现8台并联.可实现的制冷量X围为250~4500kW,使用的制冷剂为R134a环保冷媒.
2.2.3 应用案例
一、##市相城区"在水一方〞大酒店
1、应用类型与项目信息
本项目为酒店改造应用,酒店为四星级标准依水而筑,建筑面积为36000m2.
2、原有设备与应用特点
空调制冷为200天×24小时运行,负荷随入住率与天气情况而定.酒店原采用6台180RT日立螺杆机,使用年限接近10年,存在的主要问题为能耗与维修费用高.
改造方案：
采用六台BSMW-0525〔150RT〕机组代替原180RT机组,实测实际现场冷量相当.经##节能处第三方夏季监测节省用电13万kW·h,节能率为55%.
二、##金城酒店
1、应用类型与项目信息
本项目为新建项目,酒店为私人业主酒店,建筑面积为20000m2.
2、项目特点
空调运行时间为200天×24小时,需要采用冷水机组,但是没有机房,而且要控制屋顶噪音；楼高100m,且无法吊装.
应对方案：
采用2台BMMW-0450〔128RT〕和3台BMMW-0525〔149RT〕磁悬浮模块式冷水机组共5台,组合成700RT 集成冷站,总重5吨,占地仅5m2.节省空间费用、噪音潜在风险和运行费用.
三、X家港爱康大厦
1、应用类型与项目特点
本项目为商业办公楼改造项目,项目建筑面积为600005m2.
2、原有设备与运行特点
原空调系统设计负荷较大,为2500RT,实际运行负荷与设计值偏差较大.选用两台1000RT大型离心机组,
负荷调分能力较差,易喘振；建筑同时使用率较低,使用时间间隔较长.业主需要较为合理的设备配置,较为优化的机房运行
管理方案以与较低的全年运行费用；
3、改造方案
采用磁悬浮满液式冷水机组BSMW-2000一台,制冷量为569RT,工作区为离心机组的一半以下,能够有效避免大离心机组发生喘振；在建筑负荷较低时,不需要开启大机组,充分发挥磁悬浮机组部分负荷优势.
四、##西郊宾馆
1、应用类型与项目信息
本项目为酒店改造应用.##西郊宾馆为##最大的五星级花园别墅式国宾馆,占地1200亩.
2、原有设备与运行特点
空调运行时间为200天×24小时,负荷随住房率和天气情况而定.原来采用定频特灵和国祥螺杆机6台,已有六到十年历史,能耗与维修费用高,冷却水温度较低时无法启动.
3、改造方案
采用两台BSMW-1060〔301RT〕机组来代替原90万大卡机组两台,节能率接近50%.
五、##浦东假日酒店
1、应用类型与项目信息
本项目为酒店改造项目,##浦东假日酒店为一家四星级商务酒店,建筑类型为超高层建筑.
2、原有设备与运行特点
空调运行时间为250天×24小时,负荷随住房率和天气情况而定.酒店原空调设备为YORK螺杆机组,运行效率低,能耗高,而且替换时无法吊装到屋顶.
3、应对方案
采用五台BMMW-0525〔149RT〕模块机组替代原机组,设备通过电梯运输到屋顶,节能率高达50%.
六、##皇冠假日酒店
1、应用类型与项目信息
本项目为酒店改造项目,##皇冠假日酒店为一家五星级商务酒店,建筑类型为超高层建筑.
2、原有设备与运行特点
空调运行时间为250天×24小时,负荷随住房率和天气情况而定.酒店原空调设备为YORK螺杆机组,运行效率低,能耗高,而且替换时无法吊装到屋顶.
3、应对方案
采用五台BMMW-0525〔149RT〕模块机组替代原机组,设备通过电梯运输到屋顶,节能率高达50%.
3 总结
本章从理论体系,节能依据,计算方法,纵向、横向对比四个方面进行总结. 3.1 理论体系
3.1.1磁悬浮压缩机
磁悬浮压缩机是目前世界上最先进的压缩机,目前在市场上应用的磁悬浮压缩机基本为Danfoss TURBOCOR系列压缩机.磁悬浮压缩机的核心是磁悬浮轴承,利用磁铁"异性相斥〞的原理,轴承内径与轴的外径同极,使得轴承的内径与轴相互之间不接触.电动机、驱动轴以与离心叶轮都由磁悬浮轴承托起,处于没有直接接触的悬浮状态,因此消除了机械摩擦,在实际运行中,轴与轴承之间仅有气流摩擦.通过调节轴承的电磁力,转轴被定位在轴承的中心位置旋转,轴与轴承的间距仅为0.5mm,10个位置传感器以600万次/分钟的频率探测轴承三相位置并反馈给压缩机控制〔BMCC〕,传感器能感测到0.0005mm的位移而做相应的调整.磁悬浮压缩机是一种两级压缩机械循环的压缩机,在第一级压缩机腔和第二级压缩机腔之间,具有一个中间吸气接口,它可以吸入一股中间压力的制冷剂,实现经济器循环.以此为基础,采用了经济器制冷循环,在蒸发器和冷凝器之间安装一个经济器,经冷凝器冷凝过的液体冷媒被分成两个回路,一个回路的冷媒通过一个膨胀阀节流后,在经济器中对另外一个回路多的液体冷媒进行再冷却,提高将要进入蒸发器的这部分冷媒的过冷度,而膨胀阀节流的冷媒在经济器内完全蒸发后,由压缩机中间吸气口回到压缩机.经济器循环可以在几乎不增加压缩机功率的情况下,提高机组的制冷量,使机组达到更高的效率.
磁悬浮离心式冷水机组的COP能达到7以上,而传统机组的COP只能达到5~6.在最新的改造中,磁悬浮离心式冷水机组的COP值已经达到8.磁悬浮压缩机的特点在于：
1. 压缩机无油运行,无油运行的好处包括：
➢磁悬浮压缩机的轴与轴承不接触,不需要润滑油进行润滑,从而实现压缩机无油运行；。