摘要：結(jié)合中央空調(diào)改造項(xiàng)目實(shí)例分析了磁懸浮技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用，表明磁懸浮空調(diào)與傳統(tǒng)冷水機(jī)組及溴化鋰直燃機(jī)組相比優(yōu)勢(shì)明顯，為傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)改造或新的中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：磁懸浮;空調(diào)改造;應(yīng)用

0? ? 引言

目前，“綠色” “環(huán)?！?“節(jié)能”已成為我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展方向，并受到人們的廣泛關(guān)注。重慶中國(guó)三峽博物館作為非盈利性質(zhì)的公眾服務(wù)型機(jī)構(gòu)，除了要提供優(yōu)質(zhì)舒適的公眾環(huán)境外，更應(yīng)充分考慮“綠色” “環(huán)保” “節(jié)能”問(wèn)題。由此，我館于2016年立項(xiàng)，并于2018年對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加了一臺(tái)環(huán)保、節(jié)能的磁懸浮空調(diào)主機(jī)，大大改善了學(xué)習(xí)、辦公及展區(qū)參觀環(huán)境舒適度。

1? ? 磁懸浮空調(diào)概述

磁懸浮技術(shù)——磁軸承和定位傳感器利用由永久磁鐵和電磁鐵組成的徑向軸承和軸向軸承組成數(shù)控磁軸承系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件懸浮在磁襯上無(wú)摩擦地運(yùn)動(dòng)，磁軸承上的定位傳感器為電機(jī)轉(zhuǎn)子提供超高速的實(shí)時(shí)重新定位，以確保精確定位。

磁懸浮空調(diào)特點(diǎn)：

（1）比傳統(tǒng)冷水機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用減少50%，由于100%無(wú)油設(shè)計(jì)，在制冷系統(tǒng)里面沒(méi)有潤(rùn)滑油，換熱器的表面不會(huì)形成妨礙傳熱的油膜，由此在蒸發(fā)器中提高了蒸發(fā)溫度，在冷凝器里降低了冷凝溫度，制冷機(jī)組的效率大大提升了;沒(méi)有潤(rùn)滑油，沒(méi)有油泵功率的消耗，沒(méi)有潤(rùn)滑油加熱消耗的能量，沒(méi)有潤(rùn)滑油冷卻消耗的制冷量，機(jī)組的效率大大提升了。

（2）免維護(hù)，大大節(jié)約了維護(hù)費(fèi)用;100%無(wú)油設(shè)計(jì)，沒(méi)有了潤(rùn)滑劑，不需要更換潤(rùn)滑油，不需要更換油過(guò)濾器，不需要再生蒸發(fā)器的制冷劑，大大減少了維護(hù)費(fèi)用。

（3）環(huán)保磁懸浮空調(diào)一般選用環(huán)保R134a冷媒，對(duì)臭氧層零傷害;而且運(yùn)行時(shí)噪聲很小。

（4）在使用壽命上優(yōu)勢(shì)顯著，磁懸浮軸承無(wú)磨損，空調(diào)使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年。

2? ? 重慶中國(guó)三峽博物館中央空調(diào)系統(tǒng)改造簡(jiǎn)介

（1）增加一臺(tái)120萬(wàn)大卡磁懸浮主機(jī)（制冷量：1 336 kW;電功率：207.3 kW;環(huán)保冷媒：R134a），與原有的三臺(tái)溴化鋰直燃機(jī)主機(jī)（兩臺(tái)150萬(wàn)大卡和一臺(tái)75萬(wàn)大卡）配合使用。

（2）展廳中庭增加66臺(tái)卡式盤管風(fēng)機(jī)（型號(hào)：EKCW-

1400KT;冷量：12.6 kW;熱量：18.9 kW;功率：225 W;風(fēng)量：2 380 m3/h）。

（3）更換原3臺(tái)共1 500冷噸無(wú)風(fēng)機(jī)靜音冷卻塔為8臺(tái)共1 800冷噸靜音不銹鋼橫流冷卻塔（型號(hào)：YHA-225E;功率：5.5 kW;循環(huán)水量：225 m3/h;噪聲<60 dB（A）;塔體揚(yáng)程<46 kPa）。

（4）優(yōu)化主機(jī)房?jī)?nèi)管路，更換水泵。原5臺(tái)共110 kW冷凍水泵（軟啟動(dòng)）和3臺(tái)共295 kW冷卻水泵（軟啟動(dòng)）共管并聯(lián)方式，現(xiàn)改為4臺(tái)共165 kW冷凍水泵（軟啟動(dòng)）和4臺(tái)共147 kW冷卻水泵（變頻），分別與4臺(tái)主機(jī)一一對(duì)應(yīng)。

（5）對(duì)全館玻璃幕墻及窗戶玻璃涂膜，共計(jì)5 175 m3（涂膜材料為玻璃高功能材料，已通過(guò)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)和認(rèn)證，紫外線阻隔率達(dá)80%以上，紅外線阻隔率達(dá)85%以上，只降低原玻璃可見(jiàn)光透光率5%左右）。

3? ? 改造完成后運(yùn)行特點(diǎn)分析

（1）空調(diào)效果明顯改善，特別是展廳中庭制冷季時(shí)比未改造前溫度低5～10 ℃，參觀環(huán)境、辦公環(huán)境舒適度都得到一定提高（現(xiàn)設(shè)計(jì)總的制冷量由原系統(tǒng)的121.2 W/m2提高到158.3 W/m2）。

（2）運(yùn)行操作更方便簡(jiǎn)捷，4臺(tái)主機(jī)都實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)一鍵開(kāi)關(guān)機(jī)（每臺(tái)主機(jī)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)）。

（3）可進(jìn)行策略控制（由主機(jī)房?jī)?nèi)新增加的12個(gè)電動(dòng)閥切換為需要的相應(yīng)的管路回路），實(shí)現(xiàn)分時(shí)段、分空調(diào)區(qū)域負(fù)荷調(diào)度（周一閉館，可只供辦公區(qū)全負(fù)荷和展廳中庭部分負(fù)荷;周二到周五全館全負(fù)荷;周六到周日，展區(qū)全負(fù)荷，辦公區(qū)部分負(fù)荷），如圖1所示。

（4）小負(fù)荷時(shí)比老空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能，全負(fù)荷時(shí)比老空調(diào)系統(tǒng)效果好，并且負(fù)荷分配更合理，負(fù)荷調(diào)度更靈活，極端天氣時(shí)基本能滿足實(shí)際空調(diào)負(fù)荷需求。

（5）中央空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備可集中上位機(jī)畫面監(jiān)控和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控（如：3臺(tái)直燃機(jī)主機(jī)、1臺(tái)磁懸浮主機(jī)、4臺(tái)冷凍水泵、4臺(tái)冷卻水泵、20個(gè)電動(dòng)閥、冷卻水進(jìn)回水溫度、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻塔水位、室外溫度等），如圖2所示。

（6）與未改造前相比，極端天氣時(shí)，同期主機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)增加一臺(tái)，主機(jī)運(yùn)行參數(shù)良好，冷卻水入口水溫低3 ℃以上，冷卻水出口水溫低5 ℃以上，空調(diào)效果大大改善。

（7）與改造前同期能耗相比，水、電、氣未見(jiàn)明顯上升，還略有下降。

（8）新增加的磁懸浮空調(diào)主機(jī)為變頻控制，能自動(dòng)追蹤負(fù)荷的變化，采用冷水溫度P（比例）、I（積分）、D（微分）控制邏輯，最小化達(dá)到目標(biāo)值的時(shí)間、殘留偏差、初始啟動(dòng)、頻率控制、手/自動(dòng)切換的誤差，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。機(jī)組監(jiān)控畫面如圖3所示。

4? ? 磁懸浮主機(jī)與溴化鋰直燃機(jī)運(yùn)行能耗對(duì)比

（1）經(jīng)測(cè)算，一臺(tái)75萬(wàn)大卡直燃機(jī)平均1 h耗天然氣34～43 m3，天然氣價(jià)格為1.77元/m3，相應(yīng)的冷卻水泵（30 kW）、冷溫水泵（22 kW），電價(jià)為0.52元/kWh，合計(jì)1 h能耗約為：

1.77×34+52×0.52≈87元

1.77×43+52×0.52≈103元

（2）經(jīng)測(cè)算，一臺(tái)150萬(wàn)大卡直燃機(jī)1 h耗天然氣68～

86 m3，天然氣價(jià)格1.77元/m3，相應(yīng)的冷卻水泵（45 kW）、冷溫水泵（45 kW），電價(jià)0.52元/kWh，合計(jì)1 h能耗約為：

1.77×68+90×0.52≈167元

1.77×86+90×0.52≈199元

（3）經(jīng)測(cè)算，一臺(tái)120萬(wàn)大卡磁懸浮主機(jī)與相應(yīng)的冷凍水泵（45 kW）、冷卻水泵（37 kW）1 h能耗約為：

（207.3+45+37）×0.52≈150元

5? ? 結(jié)語(yǔ)

由上述計(jì)算可看出，直燃機(jī)能耗無(wú)明顯價(jià)格優(yōu)勢(shì)，磁懸浮卻能多提供近2 h的冷量（磁懸浮空調(diào)主機(jī)可快速達(dá)到設(shè)定溫度并且基本無(wú)稀釋時(shí)間），效率更高、更環(huán)保。但溴化鋰直燃機(jī)可用于制冷、制熱兩季，節(jié)約了設(shè)備安裝空間，而磁懸浮空調(diào)是單冷，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理配置，提高公眾環(huán)境舒適度的同時(shí)充分考慮“綠色” “環(huán)?！?“節(jié)能”問(wèn)題。

收稿日期：2020-09-07

作者簡(jiǎn)介：潘順平（1968—），男，重慶綦江人，高級(jí)工程師，研究方向：暖通工程。