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观点|立波节能数据库:热管/蒸气压缩复合制冷技术
日期:2016-07-29 11:00:07   能源管理体系网    阅读:
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一、技术名称
      热管/蒸气压缩复合制冷技术

二、技术所属领域及适用范围
      通信、IT、金融等行业以及各部委、科研院所等所辖的通信基站、局站、通信机房、数据机房及其它全年或全年绝大部分时间需要制冷的建筑空间。

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
      通信基站及数据中心的总电耗占通信网络用电的90%左右。其中,通信基站主设备约占其总电耗的50%,空调系统占43%;数据中心主设备约占其总电耗的40%,空调系统占50%。目前,我国空调市场平均COP不超过3。而日本国内的空调器的能效比一般都在4.0-5.0左右。目前应用该技术可实现节能量2万tce/a,CO2减排约5万t/a。

四、技术内容
1、技术原理
      根据室内外温度和室内负荷情况,热管/制冷复合型空调机组自动选择运行制冷模式或热管模式,在保证室内降温要求的前提下达到节能运行的目标。
(1)热管模式
      当室外温度降到足够低时,机组的热管支路开启,制冷支路关闭,蒸发器和冷凝器构成热管自然循环回路,机组进入热管节能模式运行。热管模式下,由于压缩机不运行,输入功率减少一大半。同时室外温度越低,机组调小室内外风机转速也可满足降温要求,从而使得风机的能耗进一步降低。
(2)制冷模式
      当室内负荷较大,热管模式无法达到足够的降温效果时,机组将切换至常规的制冷模式,此时压缩机驱动电机将消耗大量的电能,同时蒸发器和冷凝器的风扇全速运转,所以制冷模式输入功率相对较大,能耗较高。
2、关键技术
      在同一设备载体上实现分离式热管技术与蒸气压缩式制冷技术的复合,最大限度地利用室外自然冷源。
3、工艺流程
      机组具备两种循环模式,当三通阀连通压缩机支路时,压缩机、冷凝器、储液器、节流装置、蒸发器和气液分离器构成压缩制冷循环,当三通阀连通热管支路时,蒸发器,冷凝器,储液器和液体管电磁阀构成热管自然循环。工艺流程见图1和图2。
图1  技术原理图
 

图2  热管/制冷复合型空调机组简图

 
五、主要技术指标
主要技术参数:
1.热管模式满足”室内温度满足15℃以上,室内外温差10℃”的条件时,COP可达5.8以上;
2.热管模式满足”室内温度满足15℃以上,室内外温差20℃”的条件时,COP可达11.4以上;
3.制冷模式COP超过2.8以上,即使在夏季也约有20%左右的节能率;
4.充分利用自然冷源,全年节能率超过35%。
与替代的主流技术对比:
      目前,我国空调市场平均COP水平较低,不超过3。欧洲的能效标准,空调能效水平分为A、B、C、D、E、F、G共7个级别。其中A级最高,能效比为3.2以上;D级居中,介于2.8-2.6之间;E 级以下属于低能效空调。而在日本国内的空调器的能效比现在一般都在4.0-5.0左右。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
      2009年我国三家通信运营企业电力消耗为289亿kWh,能耗总量折合为440.7万tce,与其他高新产业相比,能耗相当可观。在夏季室外温度较高时,热管/蒸气压缩制冷复合空调机组全天基本运行于制冷模式;在秋、冬季室内外温差加大的情况下,热管/蒸气压缩制冷复合空调机组较多时间运行于热管模式,与传统空调相比较,全年实际节能率在40%以上。在北京地区使用时,对于全年存在过渡季及冬季的北方地区,热管/蒸气压缩制冷复合空调机组均有适用性。

七、典型应用案例
应用单位:新华通讯社机关事务管理局
技术提供单位:中节能(北京)空调节能科技有限公司
节能改造情况:
      新华社发行中心UPS机房位于大楼地下一层,机房内共配置3台空调,一台海尔5HP空调(已坏),一台格力5HP空调,一台大金3HP机房专用空调及一台制冷量为4kW的中央空调风机盘管;风机盘管仅在夏季的白天开启。送风采用直吹自由回风的形式。空调室外机安装于UPS室外B1层的大厅内。
改造前,以大金3HP空调、一台5HP格力空调以及白天有风机盘管工作的状态,在设定温度20℃的情况下,室内温度能保持22℃。原空调系统全年能耗为56239.2kWh,折合22.72tce/a。
建设规模:
该项目对新华社发行中心UPS机房、电力二科配电室机房、配电中心机房三个机房分别实施改造,总改造机房面积537m2。
主要技改内容:
      综合考虑节能效益和用户需求,项目共配置2台型号为DYRG125-60的热管/蒸气压缩制冷复合空调机组,总制冷量达到24kW,一用一备,最大限度提高机房安全性。同时,由于改造空间限制,拆除了两台5HP空调,仅保留3HP大金机房专用空调以作节能效果对比。
改造后,2台热管/蒸气压缩制冷复合空调机组全年运行能耗为38244.7kWh,折合15.45tce/a。
全年节能量为:17994.5kWh,折合7.27tce/a。
全年节能率为:32%
节能技改总投资为235016元,建设期5个月,全年实际节能量22863.2 kWh,节能效益为22863.2元/年,静态投资回收期8年。

八、推广前景及节能减排潜力
      通讯、IT、金融等行业的通信设备、数据中心、通信基站等每年需消耗大量电能用于制冷。热管/蒸气压缩制冷复合空调机组满足了机房制冷的需求,同时兼具节能功效,与传统空调相比较,全年实际节能率在35%以上,具有较高推广价值。预计未来五年,需投资25亿元,年均节能能力为30万tce,年减排能力79万tCO2。

【专家简介】
      刘立波:刘老师是能源管理体系网能源专家顾问,中国能源管理体系标准发起人之一,自2005年开展能源管理体系研究工作。发起并起草了能源管理体系系列技术规范6份,包括:能源资源管理体系要求、能源资源管理体系实施指南、耗能耗材过程及节约潜力识别与评价指南、能源资源节约项目技术经济性评价指南、能源资源管理体系统计指南和节约型组织评价通则。
      著有《能源管理体系的建立与运行》、《节能管理法规标准实用手册》、《能源管理体系内审员教程》、参与编著《国际标准化组织ISO9001审核实践指南》、《管理体系认证审核典型案例分析与点评》。

 

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