活塞式螺旋式离心式冷水机组在大中型空调系统中的应用现状及发展前景

活塞式、螺旋式、离心式冷水机组在大中型空调系统中的应用现状及发展前景摘要：随着社会的发展，人们对居住环境、办公环境的舒适性、美观性等的要求越来越高，大中型空调被广泛应用在我们的生活和学习中。空调系统主要由空调房间、空气制冷设备、送风回风管道以及冷热源系统组成。其中冷热源在集中性空调系统中被称为主机，一方面是因为它是系统的心脏；另一方面，它的能耗也是也是构成系统总能耗的主要部分。本文主要介绍活塞式、螺旋式、离心式冷水机组组成、优缺点、应用现状及发展前景。关键词：冷水机组能耗现状节能Abstract:withthedevelopmentofsociety,peoplelivingenvironment,officeenvironmentcomfort,beautifulsexofdemandishigherandhigher,largeandmedium-sizedairconditioningiswidelyusedinourlifeandstudy.Airconditioningsystemmainlyconsistsofairconditioningroom,airrefrigerationequipment,airsupplyductsandcoldandheatsourcesystemcomposition.Thecoldandheatsourcesintheconcentratedairconditioningsystemiscalledahost,ontheonehand,becauseitistheheartofthesystem;Ontheotherhand,itsenergyconsumptionisalsoconstituteasystemofthemainpartsofthetotalenergyconsumption.Thispapermainlyintroducespistontype,spiral,centrifugalwaterchillerscomposition,advantageanddisadvantage,applicationsituationanddevelopmentprospect.Keywords:waterchillersenergyconsumptionstatusenergysaving1.螺旋式冷水机组1.1组成螺旋式冷水机组主要由螺杆压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀及电控系统组成。螺旋式冷水机组又分为双螺杆制冷压缩机和单螺杆制冷压缩机。（1）双螺杆制冷压缩机主要部件：双转子、机体、主轴承、轴封、平衡活塞及能量调节装置。（2）单螺杆制冷压缩机主要部件：一个转子、两个星轮、机体、主轴承、能量调节装置。1.2原理（1）双螺杆制冷压缩机是一种能量可调式喷油压缩机。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠机体内的一对相互啮合的阴阳转子旋转时产生周期性的容积变化来实现。一般阳转子为主动转子，阴转子为从动转子。压缩原理：吸气过程：气体经吸气口分别进入阴阳转子的齿间容积。压缩过程：转子旋转时，阴阳转子齿间容积连通（V型空间），由于齿的互相啮合，容积逐步缩小，气体得到压缩。排气过程：压缩气体移到排气口，完成一个工作循环。（2）单螺杆制冷压缩机利用一个主动转子和两个星轮的啮合产生压缩。它的吸气、压缩、排气三个连续过程是靠转子、星轮旋转时产生周期性的容积变化来实现的。压缩原理：吸气过程：气体通过吸气口进入转子齿槽。随着转子的旋转，星轮依次进入与转子齿槽啮合的状态，气体进入压缩腔（转子齿槽曲面、机壳内腔和星轮齿面所形成的密闭空间）。压缩过程：随着转子旋转，压缩腔容积不断减小，气体随压缩直至压缩腔前沿转至排气口。1.3优缺点（1）优点：1.结构简单，运动部件少，易损件少，仅是活塞式的1/10，故障率低，寿命长2.圆周运动平稳，低负荷运转时无“喘振”现象，噪音低，振动小3.压缩比可高达20，EER值高4.调节方便，可在10%~100%范围内无级调节，部分负荷时效率高，节电显著5.体积小，重量轻，可做成立式全封闭大容量机组6.对湿冲程不敏感7.属正压运行，不存在外气侵入腐蚀问题（2）缺点：1.价格比活塞式高2.单机容量比离心式小，转速比离心式低3.润滑油系统较复杂，耗油量大4.大容量机组噪声比离心式高5.要求加工精度和装配精度高1.4应用现状及前景分析螺旋式冷水机组属于发展较晚、技术较为先进的一种机型，迄今不过三十年。近二十年螺杆机发展迅猛。其组成部件主要有螺杆式压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀以及其它控制元件，较离心机要少。随着社会对空调设备在环保、节能方面的要求增强，螺杆式冷水机组因其具有设备利用率高，结构紧凑，安装使用方便等独特的优点，越来越广泛地被用户所接受。同时也应注意到一些螺杆式冷水机组亦存在着诸如效率不高、噪音较高、控制技术水平低、热泵机组除霜技术不完善等缺点，因此如何进一步提高螺杆式冷水机组的设计水平，改善其运行性能，将是今后几年内制冷空调界研究的重点。单个螺杆式压缩机的制冷较离心机要小，一般从30RT----400RT，所以现在大制冷的螺杆式制冷机都采用多机头方式，由微电脑统一控制、调节，并且每台压缩机都有一个单独制冷系统。2．离心式冷水机组2.1组成离心式冷水机组主要由压缩机、主电动机、蒸发器、冷凝器等组成。2.2离心式压缩机工作原理离心式压缩机一般是由电动机通过齿轮增速带动转子旋转。自蒸发器出来的制冷剂蒸气经吸气室进入叶轮。叶轮高速旋转，叶轮上的叶片即驱动气体运动，并产生一定的离心力，将气体自叶轮中心向外周抛出。气体经过这一运动，速度增大，压力得以提高。显然，这是作用在叶轮上的机械能转化的结果。气体离开叶轮进入扩压器，由于扩压器通道面积逐渐增大，又使气体减速而增压，将其动能转变为压力能。为了使制冷剂蒸气继续提高压力，则利用弯道和回流器再将气体引入下一级叶轮，并重复上述压缩过程。被压缩的制冷蒸气从最后一级扩压器流出后，又由蜗室将起汇集起来，进而通过排气管道输送至冷凝器，这样就完成了对制冷剂蒸气的压缩。2.3优缺点优点：1.叶轮转速高，输气量大，单机容量大2.易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低3.单位制冷量重量指标小4.制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好5.EER值高，理论值可达6.996.调节方便，在10%~100%内可无级调节缺点：1.单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳2.对材料强度，加工精度和制造质量要求严格3.当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快4.离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险2.4应用现状及前景分析离心式冷水机组最早出现在上个世纪二十年代，它是依靠离心式压缩机中高速旋转的叶轮产生的离心力来提高制冷剂蒸气压力，以获得对蒸气的压缩过程，然后经冷凝节流降压，蒸发等过程来实现制冷，其组成部件主要有离心式压缩机、蒸发器、冷凝器、节流机构、抽气回收装置、润滑系统和电气控制冷凝器、节流机构、抽气回收装置、润滑系统和电气控制柜等。单个离心式压缩机的制冷量较大，可以从150---3000RT，所以一般离心式制冷机都只设计一个离心式压缩机就可以满足冷量的需要。离心式冷水机组是目前大中型民用建筑集中空调系统中应用最广泛的一种机组，尤其是单机制冷量大于1000KW时，这时的离心式机组效率高于螺杆式机组，但当制冷量低于700KW时，离心式冷水机组的能效比明显降低。离心式压缩机的单机制冷量一般在1000-35000KW之间，具有重量轻，制冷系数高，容量调节方便，噪声低等优点。但当负荷太低（小于20%）时，有可能发生喘振现象，使得机组运行工况恶化。3活塞式冷水机组3.1组成活塞式冷水机组由活塞式压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀等组成的制冷系统，电控柜和机架三大部分组成。3.2工作原理活塞式冷水机组属于容积式制冷压缩机组，是通过气缸容积在往复运动过程中的变化来达到对冷媒进行压缩的目的，低压阀片控制进气，高压阀片控制排气，以容积变化产生压缩使低压低温气体冷媒压缩成高压高温。具有价格低廉、制造简单、运行可靠、使用灵活方便等优点。3.3优缺点优点：1.用材简单，可用一般金属材料，加工容易，造价低2.系统装置简单，润滑容易，不需要排气装置3.采用多机头，高速多缸，性能可得到改善缺点：1.零部件多，易损件多，维修复杂，频繁，维护费用高2.压缩比低，单机制冷量小3.单机头部分负荷下调节性能差，卸缸调节，不能无级调节4.属上下往复运动，振动较大5.单位制冷量重量指标较大3.4应用现状及前景分析活塞式冷水机组用于民用建筑中的单机制冷量范围大约为30-300KW，单机容量较小，适用于小型空调机组。为不断满足民用建筑日益增大的要求，近年来活塞式冷水机组容量有不断增加的趋势。最常见的增加活塞式冷水机组容量的方法就是采用多台压缩机联合运行的方式，在一些产品中，压缩机的台数组合较多，总制冷量可达1500KW以上。与其他电动型机组相比，活塞式冷水机组制冷效果较低。4结束语随着社会的进步，人们对节能环保的要求越来越高，活塞式冷水机组单机容量较小，适用于小型空调机组。离心机和螺杆机的耗电量都较大，但在相同制冷量情况，由于螺杆机采用多机头形式，在部分负荷下，可停开部分机头。因此，螺杆机的节能优点就充分被体现出来。参考文献1暖通空调系统自动化2郑爱平编著.空气调节工程.北京：科学出版社，20023韦节廷主编.空气调节工程.北京：中国电力出版社，20094古兆荣.浅谈医院中央空调系统变频节能方案.江苏淮安22330,20095刘涛.中央空调节能措施探讨.华东交通大学职业技术学院330013.20056陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社,20047杨昌智,刘光大，李念平编．暖通空调工程设计方法与系统分析．北京：中国建筑工业出版社，2001，78何耀东,何青主编.中央空调实用技术.北京：冶金工业出版社,2006.3