上海阿尔西空调系统服务有限公司
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双源三工况热泵蓄能专利技术

本文分析了集中式空调系统机组热回收技术的节能优势,并阐述了由上海阿尔西空调系统服务有限公司的专利技术双源三工况热泵蓄冰装置在集中式空调领域节能减排的应用成果。

一、概况:

集中式空调系统主要的节能减排措施除了电力变频技术外,还有热回收技术、蓄能技术、自然冷却技术、热泵技术等等;对于同时有冷热需求的集中式空调系统项目来说:综合利用热回收、冰蓄冷和热泵技术,具有非常好的经济和社会效益。上海阿尔西空调系统服务有限公司在常规蓄冰技术的基础上开发的专利技术产品“双源三工况风冷热泵机组”实现了供冷、蓄冰、供热三种功能于一台空调主机上,为集中式空调系统节能减排开辟了新的天地。

二、技术原理:

“双源三工况风冷热泵机组” 指的是根据实际需要,在夏季运行:为集中式空调系统提供风冷制冷工况、水冷制冷工况、水冷蓄冰工况;在冬季运行:为集中式空调系统提供风冷热泵工况的机组。

空气源热泵是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气)获取低温热源“泵送”到高温热源,用于空调系统取(供)暖或供应热水。空气源热泵使用电能,其能量转换效率大大高于电加热。

风冷热泵机组的工作原理与冷水机组工作原理基本相同,不同的是热泵机组通过换向阀的换向作用使机组能分别进行冬夏两种循环。

根据逆卡诺循环原理:

制冷模式:压缩机排出的制冷剂高温气体在冷凝器中冷凝成液体,经膨胀阀节流降压,进入蒸发器,吸收热量再蒸发后回到压缩机,完成一个制冷循环;同时,从室内来的空调用水经过蒸发换热器后被冷却降温。

制热模式:压缩机排出的制冷剂高温气体在蒸发器中冷凝成液体,经膨胀阀节流降压,进入冷凝器,吸收热量蒸发后回到压缩机,完成一个制热循环;同时,从室内来的空调用水经过蒸发器后被加热升温。

风冷热泵的特点:第一是电能转化成热能的效率较高,第二是较小的环境影响,第三是安装方便不需要专用的机房,第四是同一台机组完成供热供冷,资产利用高。但在夏季高温运行时,由于风冷工况冷凝温度相对较高,此时如果运行于蓄冰工况其效率明显低于水冷冷水机组。因此,要使风冷热泵机组用于蓄冰空调系统作为主机运行,必须解决运行效率较低的问题。

根据以上的分析,上海阿尔西空调系统服务有限公司开发了“双源三工况风冷热泵机组”;做到了同一台机组上,夏季高效运行在:空调供冷工况、蓄冰工况,同时可以运行热回收。冬季高效运行在:空调供热工况。

其原理图如下:

三、技术适用范围

双源三工况热泵机组集合了水冷冷水机组制冷效率较高(可用于蓄冰)和空气源热泵采暖效率较高的双重优点。对于像宾馆、酒店、医院、办公楼、工矿企业等可以使用冰蓄冷空调系统的用户均可使用。尤其适合在空调供冷的同时,还要利用各种燃料或电加热锅炉、热水炉、蒸汽炉等制备热水时消耗能源的用户还可利用热回收的功效。这样既提高了能源利用率,减少了能源消耗及对环境的污染,又节省了能源费用的开支;经济效益和节能量都很明显。。

四、案例简介:

上海物贸大厦集中式空调系统夏季峰值负荷是3185.3KW,采用两台4吨燃油锅炉提供蒸汽,供应两台500冷吨的溴化锂空调机组夏季制冷。由于溴化锂机组运行年份长,效率衰减且燃油价格日益增加,该系统能源消耗量和运行成本非常高。为了节约能源,降低成本,响应国家创造节约型社会的新主张,上海阿尔西空调系统服务有限公司在业主的大力配合下,进行了长达一年的可行性研究,先后提出过多种节能技术措施,包括双源三工况热泵冰蓄冷、热回收等。在综合考虑了投资额、配电容量、施工难度、运行管理方式等多方面的问题后,最终采用1台带有热回收的水冷螺杆机组1800V4+1台双源三工况风冷热泵机组800V2+6只冰桶的配置作为集中式空调系统的节能改造方案。

双源三工况风冷热泵机组800V2夜间电价低谷段运行蓄冰工况;白天受电力负荷限制停止运行;由基载主机负责大厦全天空调供冷,不足的部分由冰桶融冰供冷;水冷螺杆机组1800V4组上加装两套热回收装置回收的热量可解决大厦在夏季大部分时间的生活用热水问题,从而极大地减少了燃油的消耗。

通过改造,空调投入使用后,系统达到设计要求,机组运行正常。夏季:白天提供7-12℃的空调冷冻水,晚上蓄冰机组蓄冰工况运行,基载机组继续提供7-12℃的空调冷冻水,空调系统实际运行效果明显优于蒸汽溴化锂机组。同时通过热回收提供了60℃生活用水,燃油锅炉停用,大大节约了燃油消耗和燃烧烟气的排放,为企业带来了效益。冬季:热泵机组稳定运行提供40-45℃的空调热水保证了采暖的需要。设备技术性能经测试各项技术指标达到设计技术标准,系统运行正常运行至今已二年,无论从空调使用效果来说,还是从改造带来的经济效益而言,都超过了方案设计时的预期,本次节能改造项目具有非常好的节能减排效应和社会效益。

五、节能量:

改造前全年能耗标准煤 1027T;

改造后全年能耗标准煤447.11T;

全年节约能耗标准煤579.89T;

六、节能改造后的收益:

改造前耗油量635吨柴油,合RMB:371.5万元,耗电量247.3万度,合RMB:173.11万元;

改造后耗油量204吨柴油,合RMB:120万元,耗电量371万度,合RMB:259.7万元;

全年共计节省运行费用167.01万元;投资回报率为2.2年。

七、结论:

在大力倡导节能减排的政策引导下,可应用于集中式空调系统的双源三工况热泵机组和热回收技术的具有广阔的实际应用前景,能给用户带来丰厚的回报,能给社会带来良好的节能效益。

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