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模块机技术专题

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 发展背景

上世纪90年代以来,大型中央空调机组在欧美得到快速的发展,特别是大型离心式冷水机组和螺杆式冷水机组为欧美大型公共建筑和商业建筑、工业厂房的空调系统提供高效稳定的冷源。但中国是发展中国家,经济发展不平衡,开发商和投资商、业主的资本能力有限,在建筑设计和城市规划以及电网设备领域等不像美国的城市建筑规划完善和成熟。所以,一种区别于常规主机、适合现有经济发展水平的空调需求就日趋摆在中国空调制造企业的面前。
        模块化机组空调是具有中国特色、凝聚了中国人们智慧及最符合中国国情使用的空调产品,而最早的开发需求背景来自于广大一线经销商的建议,在中小型项目空调方案中要求选型更加方便、可以分散投资风险、使用灵活自如、减少电网冲击、运输安装灵活等中小型冷水机的需求越来越多,通过和厂家研发人员的沟通,一种可以满足以上需求的模块机技术概念如此而生。
        麦克维尔是最早开发模块机控制技术的厂家,也是模块机产品系列最齐全的厂家,更是高端模块机组的技术代表。在过去的十多年里不断锐意创新改进模块机的功能,比如:实现单机故障检查不影响其他机组检修、更加灵活方便控制、将变频技术应用到模块化冷水机组、水冷式模块机组等,更将模块化的设计理念应用到如氟系统空调多联式中央空调产品之中,极大地丰富了中小型空调系统产品的功能。在中国空调行业广大经销商和用户的眼里,麦克维尔就是“模块机”和“模块王”的代名词。

技术优势 

风冷模块机作为中国空调市场应用较多的一款空调主机,已经形成其自身的技术优势,区别于离心式、螺杆式、多联式、整体涡旋式等空调主机,在整个模块化技术发展中主要形成了以下通用技术优势:投资灵活、设计灵活、安装灵活、运行可靠、维护方便等特点。

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市场地位 

麦克维尔作为中国风冷模块机组相关国家标准的负责起草单位,早在1999年便在中国推出第一款风冷模块机组,是国内最早一批研发、制造模块机的厂家之一。在过去的十多年中,麦克维尔一直致力于风冷模块机产品的研发与创新,现已拥有业内产品系列最全面的产品线,满足不同客户不同建筑的需求。连续多年,麦克维尔被中国制冷工业协会的年度报告评为风冷模块机主导生产企业(含于风冷涡旋式冷水机组部分)

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技术前沿 

直流变频技术应用:大幅提升中小型项目的节能性      

风冷冷热水中央空调系统,省去了冷却水系统,且不需另配采暖热源,备受市场青睐。系统能耗由三部分组成:风冷模块机能耗、水系统(水泵)能耗、末端设备能耗。麦克维尔多年来一直专注于风冷模块机及系统节能技术的创新与发展,可为客户提供大幅提升节能性的全方位的节能空调解决方案。

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 ◇ 节能的空调主机:直流变频风冷模块机
       在中央空调行业中,过去很长一段时间内,“变频”都是与多联机联系在一起的。2010年,麦克维尔在全国首家推出了HEXAGON全直流变频风冷模块机,从此开创了变频冷水机的时代。变频冷水机的出现,是市场需求不断提升的必然结果。“变频”的节能性及可靠性在国内已获得了普遍的认可,然而,变频多联机作为唯一选择的状况制约了变频技术更广泛的应用。相比直接蒸发式的多联机,诸如以下场所更适宜使用冷水(热泵)机组作为冷热源:
      ① 高舒适性要求的场所(高星级酒店、高级会所等);
      ② 恒温恒湿场所(手术室、生物实验室等);
      ③ 中大型空调场所(冷/热负荷较大的建筑、需大风量新风系统的建筑);
      ④ 辐射空调场所(设计地暖或冷吊顶辐射制冷的建筑);
      ⑤ 工艺冷却应用(需以水或防冻液作为换热介质)。
      麦克维尔结合10多年风冷模块机成功经验,融合新一代直流变频科技与节能环保技术,先后推出了HEXAGONG全直流变频风冷模块机及MAC-E系列直流变频风冷模块机。机组结合了变频节能及风冷模块机应用灵活等诸多技术优势,采用R410A环保制冷剂,综合性能系数IPLV较常规定速风冷模块机提高20%~50%。

    ■ HEXAGON全直流变频风冷模块机结构配置:

     ■ 节能性卓越
         商业或公共场所中央空调系统大部分时间在30%~80%部分负荷下运行,采用直流变频风冷模块机可大幅度降低全年的空调运行费用。以下为名义工况下, HEXAGON全直流变频风冷模块机部分负荷制冷COP变化曲线:


 ◇ 节能的系统设计:一次泵变水流量系统

空调系统满负荷运行的时间极短,97%以上时间在部分负荷运行。空调系统在部分负荷下运行时,风冷模块机可实现自动加/减载调节能力输出,降低空调主机能耗。然而,传统的定水流量水系统中冷冻水循环泵采用定频水泵,只要空调系统运行则水泵一直满负荷运行,导致了系统负荷率越低,系统综合能效比越低。

      麦克维尔深度挖掘风冷模块机灵活应用的优势,并在风冷模块机产品上新增了“变水流量系统”的设置功能。设置该功能后,模块组合在模块均衡运行的原则下按模块为单位加/减载,当某模块卸载后(压缩机及风机停止运行),可输出信号截断机组水流(工程上需安装电动二通阀),可适应一次泵变水流量系统。HEXAGON全直流变频风冷模块机具有无级容量调节功能,机组最小水流量可低至50%额定水流量,可直接应用于一次泵变水流量系统。
      同时,麦克维尔还提供一次泵变水流量系统控制方案供用户选用。该控制方案专门针对风冷模块机开发,共享风冷模块机内部控制信息(运行状态、故障信息等),包含有DDC控制器,水泵变频器、压差传感器及相关部件。
   一次泵变水流量系统节能基本理论

       水泵电机转速N与流量、压力(扬程)及功率关系:

   ■ 经计算,采用一次泵变水流量系统可节省水系统运行费用50%~65%,对于不同类型建筑投资回报周期如下:

  节能的末端设备:直流无刷风机盘管
      麦克维尔结合在空调末端结构、性能方面的数十年造诣,倾力打造出第三代直流无刷风机盘管。麦克维尔MCW-E系列直流无刷风机盘管是新一代健康节能型产品的经典之作,不但控温精度高、静音低噪,更具有优异的节能性。
     ■ 与传统风机盘管能耗比较(以6#风机盘管为例,麦克维尔实测数值)

注:平均耗功按高档风量耗功×10%+中档风量耗功×50%+低档风量耗功×40% 计算所得。

     经济效益
        例:天津某高级医院,建筑面积约9万平方米,安装2000台风机盘管,每台机组每天开机16小时。
则使用一年可节省电费:16×365×(0.073-0.039) ×2000=39.6万元。

     ■ 公益意义
        每天,有一千多万台风机盘管正在被使用,如果风机盘管的能耗降低47%,空调系统将节能13%以上,每年将为社会节电约14.9亿度电,减少约148万吨CO2的排放。


中央空调+中央热水综合解决方案        

对于酒店、医院、会所、宿舍等既有中央空调需求又有中央热水的需求的场所,具有热回收功能的空调主机无疑是极佳的选择,尤其是在制冷季节较长的南方地区。

   ◇ 热回收型空调机组的应用优势
        — 节能:机组在制冷的同时利用废热(冷凝热)制取热水,提升了能源的利用效率,为用户节省运行费用。
        — 安全:机组不使用燃料,无火灾及爆炸隐患,且水电分离,使用安全。
        — 政策支持:国家及地区相关的法规及条例中,已有并将逐步增加对热回收型空调产品使用的要求。
        自麦克维尔2000年为香港柴湾市政大厦供应螺杆式热回收机组至今,已有10多年历史,热回收应用技术成熟可靠。2010年,麦克维尔向全国推出了全热回收风冷模块机组,旨在为用户提供更节能、更灵活、更可靠的中央空调+中央热水综合解决方案。

   ◇ 领先的麦克维尔全热回收风冷模块机:
        — 节能性卓越:机组热回收工况“综合”能效比高达7.8;空调模式制冷COP为3.39,是达国家二级能效水平的低能耗产品;热泵热水机模式制热COP为4.1,花1度电就相当于4.1度电100%效率的加热效果。
        — 自动运行:机组将5种运行模式集成为智能自动模式,通过逻辑判断空调侧及热水侧的需求,自动切换空调、热水及热回收模式,方便管理。

    ■ 南方地区的经典应用:

在南方地区,空调冷负荷大于热负荷,可以在不增加机组台数的情况下,使用热回收风冷模块机组。
       以湖南某酒店项目为例(冷负荷775kW,热负荷360kW,日消耗50℃热水量50吨)




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