直燃型空调冷热源直燃型溴化锂吸收式机组和电动热风热泵机组的比较

直燃型空调冷热源直燃型溴化锂吸收式机组和电动热风热泵机组的比较

1冷却系统能耗分析由于电压式冷挤出机的寒冷系数（cop）很高，因此比直接式溴化钾吸附式冷却长得多。但两者的比较标准不一样。电动制冷机的制冷系数为制冷量与消耗的电量之比,没有考虑发电机组在发电过程中的损失、输配电过程的损失等。对于溴化锂吸收式制冷机组来说热力系数这个指标仅仅表明生产一定的冷量时需要消耗的热量,它没有反映出这些热量是怎样得来的;如果是蒸汽驱动的溴化锂吸收式制冷机,其热量为蒸汽的热量而没有考虑锅炉产生这些蒸汽的损失;如果是直燃型溴化锂吸收式制冷机,其热量即为消耗的燃料(燃油、燃气)所提供的热量。为了比较电动压缩式制冷机或电力驱动热泵与直燃型溴化锂吸收式制冷机的能源利用情况,我们将比较的基准统一设为“一次能源”的利用率,即单位制冷量或制热量所消耗的一次能源量,用PER表示,单位为kW/kW。我国的电力工业是以火力发电为主(1996年火电比重为81.3%),火力发电又是以煤为主要燃料。我国的供电煤耗虽逐年有所降低,但与发达国家相比仍有较大差距。1997年全国平均供电煤耗为408gsc/kWh,可以折算成供电效率为30.1%。对于电动压缩机制冷机或热泵,不考虑冷却系统的能耗时,它们的一次能源利用率为:PER=Q0Wηfηwηy(1)ΡER=Q0Wηfηwηy(1)式中Q0——制冷机的制冷量,kWW——输入制冷机的电量,kWηf——电厂的供电效率,取30.1%ηw——电网的输送效率,取92%(供电线损为8%)ηy——压缩机的电机效率,一般取90%对于直燃型溴化锂吸收式制冷机,由于燃气(天然气或煤气等)、燃油(重油或轻质油)均属于一次能源,故它的一次能源利用率为:PER=Q0Grqrz+Wrbηfηwηy(2)ΡER=Q0Grqrz+Wrbηfηwηy(2)式中Q0——直燃型吸收式制冷机的制冷量,kWGr1—燃料的耗量,kg或m3qrz——使用燃料的热值,kJ/kg或kJ/m3Wrb——直燃型溴化锂吸收式制冷机的溶液泵、冷剂泵、真空泵等的耗电,kW式中分母的第二项为直燃型吸收式制冷机燃烧器、溶液泵、冷剂泵、真空泵等耗电转换为一次能源的情况。风冷热泵机组的冷凝器是用风机来强制通风进行冷却的,它没有冷却水系统。而溴化锂吸收式制冷机组或冷温水机组则需要冷却水系统,冷却水系统包括水泵、输送管道、冷却塔等。冷却水泵及冷却塔风机均要消耗一定的电能。由于两者冷却系统的能耗相差较大,因此有必要在比较一次能耗时考虑冷却系统的能耗。对于风冷热泵机组,考虑风机耗电,其一次能源利用的情况为:PER=Q0W+Wlfηfηwηy(3)ΡER=Q0W+Wlfηfηwηy(3)式中Wlf——风冷热泵风机的电耗,kW风冷热泵机组的风机的耗电有多少算多少。直燃型溴化锂吸收式制冷机的一次能利用率为:PER=Q0Grlqrz+Wrb+Wlb+Wlfηfηwηy(4)ΡER=Q0Grlqrz+Wrb+Wlb+Wlfηfηwηy(4)式中Wlb——冷却水泵的能耗,kWWlf——冷却塔风机的能耗,kW冷却水泵的电能按下式估算:Wlb=1.05LH102ηpηm(5)Wlb=1.05LΗ102ηpηm(5)式中1.05——富裕系数L——水泵的流量,L/sH——水泵的扬程,mH2Oηpηm——泵及电机效率的乘积,一般取0.6～0.7,大系统可取高值而冷却塔风机的电耗Wlf可按表1取值。另外我们还定义一个单位冷量的一次能耗PRR,它为获得1kW的冷量所消耗的一次能源的量:PRR=1PER(kW/kW)ΡRR=1ΡER(kW/kW)2燃料喷雾器和风扇喷雾器之间的能耗比较为了进行比较,溴化锂直燃型溴化锂吸收式冷温水机组选远大BZ50-VⅡ型机组,它在额定工况下的参数由表2给出。2.1燃料风扇与活塞式风扇的比较我们选了不同厂家的五种不同的活塞式风冷机组与溴化锂直燃型吸收式冷温水机进行比较,它们在额定工况下的参数如表3。2.1.1制冷时机组的能耗制冷时,如果只考虑主机的能耗,制冷机的一次能源利用情况见表4。在制冷时,不考虑冷却系统的能耗,直燃型吸收式机在额定工况下的一次能源利用率比风冷冷水机组的PER高,比D型风冷热泵机组高34.2%,比C型风冷热泵机组高42.5%。制冷时,考虑冷却系统的能耗,即直燃型溴化锂吸收式机组考虑冷却水泵及冷却塔风机的耗电,风冷冷水机组或热泵机组考虑冷凝器风机的耗电时,直燃型溴化锂机组与风冷机组的一次能耗的比较情况由图1给出。从图1中可知,虽然直燃型机组冷却水系统的耗电随着水泵的扬程增大,其PER减小,而风冷机组的风机负荷基本为额定负荷,但直燃机的PER仍然比风冷机组的大。2.1.2确定制冷时的一次能源制冷时直燃型溴化锂吸收式机组没有冷却负荷,不存在冷却水泵及冷却塔风机耗电的问题,而风冷热泵机组制冷时仍然需要运行风机,因此在制冷时应考虑用风冷热泵机组的总耗电,直接与直燃型吸收式机组进行比较。表5为直燃机与风冷热泵机组在制热时的一次能源利用情况。从表5可知,在制热时,远大直燃型吸收式冷温水机的一次能源利用率PER比活塞式风冷热泵机组大,比A型机组大13.2%,比C型机组的要大28.1%。2.2直燃机与螺杆式风扇机的比较用来作比较的螺杆风冷机组的参数如表6。2.2.1制冷时考虑冷却系统的能耗制冷时,直燃机不考虑冷却水泵和冷却塔风机的耗电;风冷机组不考虑风机耗电时,制冷机的一次能源利用情况见表7。从表7中可知,直燃机在制冷时的PER要比螺杆式风冷热泵机组高,它们比F型机组要高32%,比H型机组要高44.7%。制冷时考虑冷却系统的能耗,即直燃型吸收式机组考虑冷却水泵及冷却塔风机的耗电,风冷冷水机组或热泵机组考虑冷凝器风机的耗电时,直燃型溴化锂机组与风冷机组的一次能耗的比较情况由图2给出。从图2中比较可知,考虑冷却水系统耗能后,直燃型吸收式机组的一次能源利用率仍比螺杆式风冷冷水机组高。2.2.2次能耗比较表8为直燃机在制热时与螺杆式风冷热泵机组的一次能耗比较。制热时,吸收式机组的一次能源利用率PER比螺杆式风冷热泵高,比H型热泵高33.2%,比K型热泵高14.3%。2.3直汽机与涡旋式冷冻冷冻机组的比较选择作为对象的涡旋式风冷机组的参数如表9。2.3.1制冷时直燃型溴化锂吸收式机组的能耗差异不考虑冷却系统的能耗,制冷时,直燃型溴化锂吸收式机组与涡旋式风冷冷水机组一次能源利用的比较见表10。从表10中可知,制冷时,直燃型溴化锂吸收式机组的一次能源利用率比涡旋式风冷机组的高。它们的PER比M型机组高30.5%,比N型机组高36.6%。考虑冷却系统的耗能后,制冷时,直燃型机组的一次能源消耗与涡旋式风冷机组的比较见图3。从图3中可知,即使考虑了冷却系统的能耗,直燃型溴化锂吸收式机组的PER仍比涡旋式风冷机组的高。2.3.2次能耗的比较表11为直燃型机组与涡旋式热泵机组在制热时的一次能耗的比较。从表11中可知,制热时,直燃型机组的PER均比涡旋式风冷热泵机组的高,其中比M型机组高4.5%,比N型机组高11.9%。3收式冷热水机组由于我国以煤为主的能源结构和供电效率不高的特殊国情,直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的一次能效率普遍高于采用各型压缩机的风冷热泵冷热水机组。只有在三种情况下,风冷热泵机组的能源效率将超过直燃型溴化锂吸收式冷热水机组:(1)大幅度降低供电煤耗到250gsc/kW·h,即供电效率提高到50%以上。或供电煤耗达到当前国际先进水平320gsc/kW·h,同时实现无损输电(超导输电)、提高制冷机电机传动效率。但以20世纪末的技术水平来看尚无法实现。(2)大幅度提高风冷