大型中央空調(diào)水冷螺桿冷水機(jī)組與直燃機(jī)性能比較
信息來源：www.kaishengda.com.cn 發(fā)布時(shí)間：2021.09.23
目前螺桿式冷水機(jī)組的COP值已經(jīng)接近離心式冷水機(jī)組的水平。加上螺桿機(jī)組能耐液擊、零件少、運(yùn)行平穩(wěn)，其產(chǎn)量在逐步擴(kuò)大。螺桿式制冷機(jī)組適用于高低溫范圍，包括空調(diào)和商業(yè)冷凍設(shè)備中，長期以來主要是R22制冷劑，近期許多廠商開始使用R134A制冷劑。近，特別是歐洲市場出現(xiàn)以R404A和R407C為制冷劑的螺桿式制冷機(jī)。
螺桿制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)之一是單級(jí)壓縮比大。但隨著壓比的增大，循環(huán)的節(jié)流損失增加，機(jī)器的泄漏損失也增加，效率急劇下降。為了提率，改善性能，常利用螺桿壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣為單方向進(jìn)行的特點(diǎn)，在壓縮機(jī)的中部設(shè)置一個(gè)中間補(bǔ)氣口，吸入從經(jīng)濟(jì)器來的閃發(fā)蒸汽。帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)有兩種：一種是兩次節(jié)流的系統(tǒng)；一種是一次節(jié)流，使液體過冷的系統(tǒng)。
一）螺桿式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
1) 螺桿式壓縮機(jī)只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此壓縮機(jī)平衡性好，振動(dòng)小，可以提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2) 螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，重量輕，無吸、排氣閥，易損件少，可靠性高，檢修周期長。
3) 在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下，用單級(jí)壓縮仍然可以正常工作，且有良好的性能。這是由于螺桿式壓縮機(jī)沒有余隙，故在這種不利工況下仍然有較高的容積效率；還由于氣缸內(nèi)噴油冷卻，排氣溫度比活塞式壓縮機(jī)低得多。
4) 螺桿式壓縮機(jī)的制冷量可以在10％～100％范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，但在40％以上負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié)比較經(jīng)濟(jì)。
二）螺桿式壓縮機(jī)缺點(diǎn)：
1) 加工要求高，轉(zhuǎn)子部件表面呈曲面形狀，必須用精密機(jī)床。
2) 噪聲大，以及需要一套潤滑油分離、冷卻、過濾和加壓的輔助設(shè)備，造成機(jī)組體積大。
二、直燃機(jī)性能特點(diǎn)
一）直燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
1) 直燃型溴化鋰吸收式冷、熱水機(jī)組就是把鍋爐的功能與溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的功能合二為一，簡化了熱源供應(yīng)系統(tǒng)，減少了熱輸送過程的損失；
2) 一機(jī)多用，使用范圍廣。既可以單獨(dú)供冷，也能實(shí)現(xiàn)夏季供冷，冬季供熱，必要時(shí)還可提供生活用熱水；
3) 用電量很小，對(duì)電力供應(yīng)緊張的地區(qū)可以起到電力調(diào)峰的作用；
4) 在電價(jià)較高的地區(qū)，運(yùn)行費(fèi)用較電制冷低。
二）直燃機(jī)的缺點(diǎn)：
1) 在沒有余熱、廢熱可利用時(shí)，直燃機(jī)節(jié)電不節(jié)能，即便是雙效直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī)其一次能源的性能系數(shù)也低于電制冷機(jī)；
2) 直燃機(jī)價(jià)格貴，初投資高。單臺(tái)機(jī)組制冷量在100萬kcal/h以下時(shí)價(jià)格更貴，因此，直燃機(jī)用在制冷量大于200萬kcal/h以上的工程中；
3) 如果當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)與燃?xì)鈨r(jià)的比為1/3時(shí)，直燃機(jī)運(yùn)行費(fèi)的節(jié)省已顯現(xiàn)不出其性，即初投資的增加通過運(yùn)行費(fèi)的節(jié)約來回收的年限會(huì)較長；
4) 由于直燃機(jī)的冷凝器和吸收器均需要冷卻水，因此，與同等冷量的電制冷機(jī)組比較，冷卻水量將增大40~，即冷卻塔和冷卻水泵將增大；
5) 直燃機(jī)的供熱量一般為供冷量的80%，它比較適合于空調(diào)耗冷量與耗熱量在數(shù)值上相差不多的地區(qū)。在重慶地區(qū)，空調(diào)熱負(fù)荷只有夏季冷負(fù)荷的40~60%，因此，直燃機(jī)冬季供熱雖然可以調(diào)節(jié)，但仍然是大馬拉小車。
三、水冷螺桿與直然機(jī)綜合比較
四、結(jié)論：
（1）由于溴化鋰機(jī)組以消耗熱能為代價(jià)達(dá)到空調(diào)目的，所以它的耗電量很?。▋H為電動(dòng)式的2％左右），但它單位制冷量的熱耗較大，即其制冷系數(shù)較小，國內(nèi)目前的值也僅為1.2左右，而電動(dòng)式機(jī)組則在3.5以上。故溴化鋰機(jī)組只有少用電，并不能節(jié)能。所以這種機(jī)型的使用條件是有余熱、廢熱的場合或缺電地區(qū)（熱水型、蒸汽型而不是直燃式），它決不可能取代電動(dòng)式制冷。
（2）我國的能源以煤碳、水力資源為主，石油、天然氣資源短缺、產(chǎn)量不足，隨著這種需求增劇，天然氣價(jià)格會(huì)急劇上升。因此，空調(diào)機(jī)的發(fā)展應(yīng)以電動(dòng)式為主，而以油為燃料的直燃機(jī)吸收式溴化鋰機(jī)組在我國的發(fā)展不可取。
（3）在電價(jià)定位相對(duì)合理的前提下，采用了蓄冷、蓄熱技術(shù)的電力中央空調(diào)的年度運(yùn)行費(fèi)用低于溴化鋰直燃機(jī)組，特別是在使用壽命和維護(hù)管理方面，電力空調(diào)更具有勢(shì)，若計(jì)入這一因素，電力空調(diào)的運(yùn)行成本更低。
（4）溴化鋰直燃機(jī)組對(duì)大氣污染所造成的危害雖然低于溴化鋰蒸汽型和熱水型，但因其燃燒排放仍然污染環(huán)境，所造成的溫室效應(yīng)均比電動(dòng)式機(jī)組嚴(yán)重，其SO2、CO2 的排放量約為電動(dòng)式機(jī)組的1.5倍以上。
無論是從能源利用率、經(jīng)濟(jì)性或是能源消費(fèi)對(duì)環(huán)境的影響來分析，電動(dòng)式空調(diào)均優(yōu)于直燃式溴化鋰吸收式機(jī)型。
螺桿制冷壓縮機(jī)的特點(diǎn)之一是單級(jí)壓縮比大。但隨著壓比的增大，循環(huán)的節(jié)流損失增加，機(jī)器的泄漏損失也增加，效率急劇下降。為了提率，改善性能，常利用螺桿壓縮機(jī)吸氣、壓縮、排氣為單方向進(jìn)行的特點(diǎn)，在壓縮機(jī)的中部設(shè)置一個(gè)中間補(bǔ)氣口，吸入從經(jīng)濟(jì)器來的閃發(fā)蒸汽。帶經(jīng)濟(jì)器的螺桿壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)有兩種：一種是兩次節(jié)流的系統(tǒng)；一種是一次節(jié)流，使液體過冷的系統(tǒng)。
一）螺桿式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
1) 螺桿式壓縮機(jī)只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此壓縮機(jī)平衡性好，振動(dòng)小，可以提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2) 螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，重量輕，無吸、排氣閥，易損件少，可靠性高，檢修周期長。
3) 在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下，用單級(jí)壓縮仍然可以正常工作，且有良好的性能。這是由于螺桿式壓縮機(jī)沒有余隙，故在這種不利工況下仍然有較高的容積效率；還由于氣缸內(nèi)噴油冷卻，排氣溫度比活塞式壓縮機(jī)低得多。
4) 螺桿式壓縮機(jī)的制冷量可以在10％～100％范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)，但在40％以上負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié)比較經(jīng)濟(jì)。
二）螺桿式壓縮機(jī)缺點(diǎn)：
1) 加工要求高，轉(zhuǎn)子部件表面呈曲面形狀，必須用精密機(jī)床。
2) 噪聲大，以及需要一套潤滑油分離、冷卻、過濾和加壓的輔助設(shè)備，造成機(jī)組體積大。
二、直燃機(jī)性能特點(diǎn)
一）直燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
1) 直燃型溴化鋰吸收式冷、熱水機(jī)組就是把鍋爐的功能與溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的功能合二為一，簡化了熱源供應(yīng)系統(tǒng)，減少了熱輸送過程的損失；
2) 一機(jī)多用，使用范圍廣。既可以單獨(dú)供冷，也能實(shí)現(xiàn)夏季供冷，冬季供熱，必要時(shí)還可提供生活用熱水；
3) 用電量很小，對(duì)電力供應(yīng)緊張的地區(qū)可以起到電力調(diào)峰的作用；
4) 在電價(jià)較高的地區(qū)，運(yùn)行費(fèi)用較電制冷低。
二）直燃機(jī)的缺點(diǎn)：
1) 在沒有余熱、廢熱可利用時(shí)，直燃機(jī)節(jié)電不節(jié)能，即便是雙效直燃型溴化鋰吸收式制冷機(jī)其一次能源的性能系數(shù)也低于電制冷機(jī)；
2) 直燃機(jī)價(jià)格貴，初投資高。單臺(tái)機(jī)組制冷量在100萬kcal/h以下時(shí)價(jià)格更貴，因此，直燃機(jī)用在制冷量大于200萬kcal/h以上的工程中；
3) 如果當(dāng)?shù)氐碾妰r(jià)與燃?xì)鈨r(jià)的比為1/3時(shí)，直燃機(jī)運(yùn)行費(fèi)的節(jié)省已顯現(xiàn)不出其性，即初投資的增加通過運(yùn)行費(fèi)的節(jié)約來回收的年限會(huì)較長；
4) 由于直燃機(jī)的冷凝器和吸收器均需要冷卻水，因此，與同等冷量的電制冷機(jī)組比較，冷卻水量將增大40~，即冷卻塔和冷卻水泵將增大；
5) 直燃機(jī)的供熱量一般為供冷量的80%，它比較適合于空調(diào)耗冷量與耗熱量在數(shù)值上相差不多的地區(qū)。在重慶地區(qū)，空調(diào)熱負(fù)荷只有夏季冷負(fù)荷的40~60%，因此，直燃機(jī)冬季供熱雖然可以調(diào)節(jié)，但仍然是大馬拉小車。
三、水冷螺桿與直然機(jī)綜合比較
四、結(jié)論：
（1）由于溴化鋰機(jī)組以消耗熱能為代價(jià)達(dá)到空調(diào)目的，所以它的耗電量很?。▋H為電動(dòng)式的2％左右），但它單位制冷量的熱耗較大，即其制冷系數(shù)較小，國內(nèi)目前的值也僅為1.2左右，而電動(dòng)式機(jī)組則在3.5以上。故溴化鋰機(jī)組只有少用電，并不能節(jié)能。所以這種機(jī)型的使用條件是有余熱、廢熱的場合或缺電地區(qū)（熱水型、蒸汽型而不是直燃式），它決不可能取代電動(dòng)式制冷。
（2）我國的能源以煤碳、水力資源為主，石油、天然氣資源短缺、產(chǎn)量不足，隨著這種需求增劇，天然氣價(jià)格會(huì)急劇上升。因此，空調(diào)機(jī)的發(fā)展應(yīng)以電動(dòng)式為主，而以油為燃料的直燃機(jī)吸收式溴化鋰機(jī)組在我國的發(fā)展不可取。
（3）在電價(jià)定位相對(duì)合理的前提下，采用了蓄冷、蓄熱技術(shù)的電力中央空調(diào)的年度運(yùn)行費(fèi)用低于溴化鋰直燃機(jī)組，特別是在使用壽命和維護(hù)管理方面，電力空調(diào)更具有勢(shì)，若計(jì)入這一因素，電力空調(diào)的運(yùn)行成本更低。
（4）溴化鋰直燃機(jī)組對(duì)大氣污染所造成的危害雖然低于溴化鋰蒸汽型和熱水型，但因其燃燒排放仍然污染環(huán)境，所造成的溫室效應(yīng)均比電動(dòng)式機(jī)組嚴(yán)重，其SO2、CO2 的排放量約為電動(dòng)式機(jī)組的1.5倍以上。
無論是從能源利用率、經(jīng)濟(jì)性或是能源消費(fèi)對(duì)環(huán)境的影響來分析，電動(dòng)式空調(diào)均優(yōu)于直燃式溴化鋰吸收式機(jī)型。
