北京某酒店及企业会所项目冷水机组方案书.docx
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北京某酒店及企业会所项目冷水机组方案书
北京某酒店及企业会所项目
冷水机组方案书
麦克维尔中央空调有限公司北京分公司
目录
一、项目概况3
二、负荷计算3
三、提案目标及思路3
四、备择方案4
五、方案经济性分析4
六、方案推荐7
附件:
9
1、麦克维尔WMC/E磁悬浮冷水机组产品介绍9
2、麦克维尔PFS单螺杆式冷水机组产品介绍13
3、麦克维尔武汉工厂介绍17
一、项目概况
本项目业态为精品酒店和企业会所,总建筑面积为32000平方米。
根据其使用性质,通常会设有大堂前厅、客房、餐厅酒吧、公共及健康娱乐等区域。
其中酒店客房人流量波动较大,酒店和企业会所制冷使用时间也有所不同,系统空调负荷波动较大,部分负荷运行时间较长,故应重点选用IPLV(综合部分负荷能效值)高的冷水机组。
业主方初步拟选定采用2台500冷吨(设30%余量)磁悬浮离心式冷水机组或一般变频离心冷水机组满足该建筑物制冷需求。
二、负荷计算
本项目总建筑面积为32000平方米,项目业态为精品酒店和企业会所。
根据以往类似项目经验值估算其主机冷负荷为700冷吨,再考虑到要设30%余量,我司建议选用2台制冷量为500冷吨的冷水机组,以满足该建筑物制冷效果。
三、提案目标及思路
(一)、节能环保
本项目所有冷水机组均需达到国家关于节能空调产品的能效要求;所有冷水机组均选用环保节碳的R134a制冷剂,不含氯离子,对大气臭氧层没有破坏作用。
(二)、运行稳定、安全可靠
所有冷水机组均选用闭式电机,采用制冷剂冷却,保证电机正常工作,效率更高,寿命更长,也不存在制冷剂和润滑油的泄露问题。
(三)、经济性好
所选方案均从初投资、运行费用、维护和保养费用三方面综合对比考虑,以为客户实现最好的经济性为目标。
(四)、使用便利、操作简单
所有机组可配备超大15英寸彩色触摸式液晶显示屏进行操作。
易于阅读、便于操作和选择不同菜单。
操作者可清楚地看到显示屏带有所有操作键的图表,显示的整个机组的运行情况。
通过操作屏幕上的触摸键很容易转入其它屏幕,操作简单方便。
四、备择方案
考虑到本项目前述特点及业主要求,再结合麦克维尔冷水机组产品特点,我司推荐以下三种方案,以供业主比较选用。
(一)、方案一:
选用2台制冷量为500冷吨的磁悬浮离心式冷水机组(WME0500S*2台);
(二)、方案二:
选用2台制冷量为500冷吨的普通变频离心式冷水机组(WSC087M*2台)
(三)、方案三:
选用1台制冷量为500冷吨的磁悬浮离心式冷水机组和1台制冷量为500冷吨的单螺杆式冷水机组(WME0500S*1台+PFS510.3*1台);
(四)方案四:
选用2台制冷量为500冷吨的单螺杆式冷水机组(PFS510.3*2台)
上述各方案关键指标对比如下:
项目
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组
方案二:
普通变频离心式冷水机组
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组
方案四:
单螺杆式冷水机组
WME0500S*2台
WSC087M*2台
WME0500S*1台+PFS510.3*1台
PFS510.3*2台
1、高NPLV值
10.978
9.328
9.930
8.452
2、环保制冷剂
R134a
R134a
R134a
R134a
3、电机形式
闭式
闭式
闭式
闭式
4、经济性分析
详见后附数据对比
5、操作屏
彩色触摸屏
彩色触摸屏
彩色触摸屏
彩色触摸屏
五、方案经济性分析
下面我们将从初投资、运行费用、维护和保养费用三方面进行方案计算和对比:
(一)、初投资:
项目
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组
方案二:
普通变频离心式冷水机组
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组
方案四:
单螺杆式冷水机组
选用机组型号
WME0500S
WSC087M
WME0500S
PFS510.3
PFS510.3
数量(台)
2
2
1
1
2
设备单价(元/台)
2841836
1197369
2841836
1012566
1012566
初投资合价(元)
5683672
2394738
3854402
2025132
(二)、运行费用:
项目
单位
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组
方案二:
普通变频离心式冷水机组
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组
方案四:
单螺杆式冷水机组
WME0500S*2台
WSC087M*2台
WME0500S*1台+PFS510.3*1台
PFS510.3*2台
空调冷负荷
KW
3516.80
3516.80
3515.20
3513.60
空调制冷天数
天
120
120
120
120
NPLV值
10.978
9.328
9.930
8.452
COP值(冷冻水进水温度7℃、冷却水进水温度32℃)
100%load
5.882
5.208
8.972
5.626
75%load
8.404
7.542
10.298
7.089
50%load
13.206
11.251
9.502
9.401
25%load
11.964
8.749
10.591
9.896
电价
元/kW*h
1
1
1
1
每天制冷小时数
小时
24
24
24
24
负荷率
运行比例
年制冷运行小时数
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组年运行费用(元)
方案二:
普通变频离心式冷水机组年运行费用(元)
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组年运行费用(元)
方案四:
单螺杆式冷水机组年运行费用(元)
100%load
0.023
66.24
39604
44730
25953
41369
75%load
0.415
1195.20
500152
557316
407979
592390
50%load
0.461
1327.68
353565
415002
491166
496217
25%load
0.101
290.88
85504
116924
96544
103278
每年运行消耗电费
978826
1133972
1021642
1233254
机组寿命期内总消耗电费
19576515
22679434
20432841
24665076
注:
机组使用寿命按20年计算
(三)、维护和保养费用:
1、磁悬浮离心式冷水机组采用磁悬浮轴承,完全无需润滑油。
油系统上的油分、油泵、油冷、阀门、油过滤器和回油管路等统统成为历史,机组故障点因此大大减少。
2、除了故障发生的可能性减少外,也省略了常规机组复杂的保养工作。
磁悬浮变频离心式机组的保养工作和普通变频离心式冷水机组的对比如下:
维修项目
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组
方案二:
普通变频离心式冷水机组
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组
方案四:
单螺杆式冷水机组
磁悬浮变频离心式冷水机组
单螺杆式冷水机组
清洗油冷,换油
不需要
一年一次
不需要
一年一次
不需要
换油和过滤器
不需要
一年一次
不需要
不需要
不需要
油泵压力,油泵延时
不需要
一季一次
不需要
一季一次
不需要
油质检测(颜色质量)
不需要
一周一次
不需要
一周一次
不需要
油过滤器压降检测
不需要
一月一次
不需要
一月一次
不需要
压缩机振动测试
不需要
一年一次
不需要
一年一次
不需要
电机绕阻检查
不需要
一年一次
不需要
一年一次
不需要
接触器和过载设置检验
不需要
一年一次
不需要
一年一次
不需要
制冷剂清洁检查
不需要
一周一次
不需要
不需要
不需要
更换冷媒过滤器
不需要
一季一次
不需要
不需要
不需要
3、磁悬浮离心式冷水机组能为客户节省了宝贵的维护保养费用,详见下表:
维保项目
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组
方案二:
普通变频离心式冷水机组
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组
方案四:
单螺杆式冷水机组
磁悬浮变频离心式冷水机组
单螺杆式冷水机组
润滑油更换量(L/次*次数)
0
340000
0
170000
340000
油过滤器更换数(个*次数)
0
240000
0
120000
240000
维护费用(元)(次费用*年)
0
80,000
0
40000
80000
总节省费用(元)
0
660000
0
330,000
660000
注:
润滑油的费用为200元/L,油过滤器的更换为3000元/个,每年维护费用2000,
使用寿命按20年计算。
(四)、机组使用寿命期内总成本:
单位:
元
项目
方案一:
磁悬浮变频离心式冷水机组
方案二:
普通变频离心式冷水机组
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组
方案四:
单螺杆式冷水机组
WME0500S*2台
WSC087M*2台
WME0500S*1台+PFS510.3*1台
PFS510.3*2台
一、初投资
5,683,672
2,394,738
3,854,402
2,025,132
二、总运行费用小计
19,576,515
22,679,434
20,432,841
24,665,076
三、总维护保养费用小计
0
660,000
33,000
66,000
四、机组使用寿命内总成本
25,260,187
25,734,172
24,320,243
26,756,208
注:
机组使用寿命按20年计算。
六、方案推荐
方案一选用2台制冷量为500冷吨的磁悬浮离心式冷水机组(WME0500S*2台),麦克维尔磁悬浮变频离心式冷水机组采用磁悬浮技术,IPLV(综合部分负荷能效值)高达10.978,具有“节能、环保、低噪、零维护”的特点。
其,但该方案初投资价格要高很多。
方案四选用2台制冷量为500冷吨的单螺杆式冷水机组(PFS510.3*2台),麦克维尔单螺杆式冷水机组采用金属转子与星轮“零间隙”啮合,轴向与径向受力平衡,低振动低噪音,轴承寿命更高达100,000小时。
该机组采用多机头设计,通过滑阀式卸载装置可实现8.4%~100%范围内的无级调节,不存在离心式冷水机组在低负荷时易发生“喘振”的现象。
其初投资价格低,但该方案总运行费用和总维护保养费用高。
方案三则选用1台制冷量为500冷吨的磁悬浮离心式冷水机组和1台制冷量为500冷吨的单螺杆式冷水机组(WME0500S*1台+PFS510.3*1台),该方案结合了方案一和方案四的优点,机组通过优化组合和策略运行(详见后附表),既避免了离心式冷水机组在低负荷时“喘振”的现象发生的隐患,又可实现高达9.93的IPLV(综合部分负荷能效值),使其在机组使用寿命内总成本最低。
综上所述,我司建议本项目采用方案三:
即选用1台制冷量为500冷吨的磁悬浮离心式冷水机组和1台制冷量为500冷吨的单螺杆式冷水机组(WME0500S*1台+PFS510.3*1台)。
项目
建筑物负荷使用情况(注:
余量按30%计算)
方案三:
磁悬浮变频离心式+单螺杆式冷水机组组合运行情况
使用负荷相对总冷负荷比例
使用负荷(不含余量)
相对机组运行比例
机组组合运行情况说明
磁悬浮变频离心式冷水机组(WME0500S*1台)
单螺杆式冷水机组(PFS510.3*1台)
运行时综合COP值
分配比例
COP值
分配比例
COP值
制冷量(KW)
2458
1758.4
1756.8
运行比例、COP值(冷冻水进水温度7℃、冷却水进水温度32℃)
100%
2458
140%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行80%)
60%
11.177
80%
6.767
8.972
90%
2213
126%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行66%)
60%
11.177
66%
8.281
9.729
80%
1967
112%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行52%)
60%
11.177
52%
9.191
10.184
75%
1844
105%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行45%)
60%
11.177
45%
9.419
10.298
70%
1721
98%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行28%)
60%
5.882
28%
10.199
8.041
60%
1475
84%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行24%)
60%
11.177
24%
9.782
10.480
50%
1229
70%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)+单螺杆(启动运行10%)
60%
11.177
10%
7.826
9.502
40%
983
56%
磁悬浮变频离心(启动运行60%)
60%
11.177
56%
8.872
10.025
30%
738
42%
单螺杆(启动运行40%)
40%
12.903
42%
9.322
9.322
25%
615
35%
单螺杆(启动运行35%)
30%
12.380
35%
10.591
10.591
20%
492
28%
单螺杆(启动运行28%)
20%
10.107
28%
10.199
10.153
最小10%
246
14%
单螺杆(启动运行14%)
10%
7.694
14%
8.414
8.054
附件:
1、麦克维尔WMC/E磁悬浮冷水机组产品介绍
诞生:
世界首台磁悬浮冷水机组2003年诞生于麦克维尔美国斯坦顿工厂,这是目前世界上采用最先进技术的冷水机组。
压缩机型式:
双级压缩离心式压缩机,压缩机最高转速48000r/min
压缩机采用冷媒喷液冷却电机。
无需附加通风降温设备
压缩机叶轮采用直接驱动,
轴承采用无接触磁力悬浮,机组完全省略了油润滑系统。
下图为压缩机轴承原理示意图。
机组系统原理图:
常规的离心式冷水机组和螺杆机组分为油系统和制冷剂系统。
油系统和制冷剂系统之间需要互相密封和分离,导致机组的系统非常复杂。
下图为的WMC磁悬浮离心机系统图,没有油系统,除了主管道以外,只有用于电机冷却的喷液管,大大减少了机组故障和维护点。
变频驱动:
压缩机电机采用变频驱动,根据负荷和工况的变化通过自动调节叶轮转速和导叶开度使机组达到最佳运行状态,同时避免喘震。
变频驱动已应用在电机的多个领域,当使用在离心电机上时,可以获得卓越的部分负荷效率。
WM290D在12/7,30/35的工况下IPLV高达11。
由于电机采用变频驱动,启动时的电流冲击比常规的软启动要小很多。
因此可以采取更小的配电器和发电机,从而节省用户的费用。
冷媒储藏功能:
冷媒储存系统可以在机组内部部件需要维修时避免制冷剂的泄露。
冷凝器和蒸发器都可以装载机组所有的制冷剂。
同时在吸气管道,排气管道和喷液管道上安装有阀门,当机组内部需要维修时,可以开启压缩机将冷媒抽入蒸发器或冷凝器。
从而省略了冷媒抽空装置的费用和占地空间。
电子膨胀阀:
用来准确的控制机组内部系统的冷媒流量,从而让机组的运行效率达到最优。
冷负荷和冷却水温可能持续地发生变化。
WMC机组上采用先进的电子膨胀阀可以精确得测量制冷剂流量并反馈给控制器,用最准确的控制逻辑根据机组的冷量和吸排气压差精确设置膨胀阀的位置。
机组控制器会平衡吸气过热度和冷凝过冷度使机组达到最佳效率。
机载线性电抗器:
由于VFD的非线性负载,会对建筑的电力网络产生线性谐波,WMC机组在每个压缩机接线盒内标配线性电抗器,可以增加功率因数并减小谐波影响。
断电保护:
当发生意外断电时,控制器会发出紧急停机信号。
压缩机内飞快转动的轴承会转换成一个发电机,产生电力提供给磁悬浮轴承系统和压缩机控制器,保证轴承平稳缓慢的停止下来。
有效防止断电导致的压缩机烧毁事故。
同时停机信号会触发一个再次开机的保护时间,保护压缩机不会在三分钟内再次启动以避免反复启停压缩机。
该保护时间可以在三分钟和十五分钟之间进行设置。
机组控制:
每个压缩机均配有一个压缩机控制器,同时一个机组另配一个机组控制器,15英寸VGA触摸屏。
触摸屏可显示机组运行状态,并可进行参数设置和初始化。
可显示如下参数:
蒸发器进出水温度,冷却水进出水温度,蒸发器和冷凝器压力,压缩机转速百分比,电流负荷百分比。
机组历史运行数据可以以不同彩色曲线形式在时间图表上显示,并可以和报警记录一起通过USB接口下载到移动存储器上。
自动修正功能通过超前控制使机组通过短暂的非正常工况从而减少机组不必要的重启。
机组控制软件可显示机组,水泵,和冷却塔的运行状况,并可同时优化联控三台机组,冷冻水和冷却水水泵,四级变速冷却塔和冷却塔旁通阀门。
控制器可通过安装通讯模块开放兼容BACnet,Modbus和LonWorks网络协议。
BAS和机组控制器之间可进行读写的数据包括机组监视,控制和报警。
运行费用:
磁悬浮机组采用没有机械摩擦的磁悬浮轴承,完全避免了油路上的冷量和阻力损失,同时配备目前最先进的电子膨胀阀和压缩机集成变频器的技术。
以下图表将目前市面上效率最高的两款同冷量的螺杆机组和WMC290D做个效率曲线比较,同时在冷冻水12/7,冷却水30/35的条件下运行这三款机组,另两款机组为:
特灵的RTHD和麦克维尔的PFS(均为环保冷媒R134a)。
可以看出,三款机组孙然在满负荷时效率很接近,但是在部分负荷时,WMC的效率已经远远超过了两款螺杆机。
(而PFS由于采用了双压缩机单制冷回路技术,在负荷为50%以下时只需开启单台压缩机工作而共享整个机组的换热器面积,因此小机跑满负荷的效率远超过了大机跑部分负荷)
注:
上图的三个机组的参数均按照280RT的机组运行冷冻水12/7,冷却水30/35工况。
不同机组在不同冷量的满负荷COP和IPLV的统计曲线如下。
上图记录了磁悬浮冷水机组的三个型号机组WMC145S,WMC250D和WMC290D在12/7,30/35工况下跑不同的冷量,机组的满负荷COP和NPLV的变化情况。
WMC290D在运行220RT~270RT满负荷时,COP可达6.3,同时这还是将变频器的耗功和冷量损失算在内的结果(常规离心机配变频器需要增加水冷等措施,效率也会下降5%左右,磁悬浮机组当之无愧为目前最先进、最节能的冷水机组。
2、麦克维尔PFS单螺杆式冷水机组产品介绍
1)、环保冷媒
麦克维尔于1988年在世界上率先推出以R134a为冷媒,无氟环保型中央空调冷水机组。
选择性能良好,且符合环保要求的R134a制冷剂,使麦克维尔在环保空调方面居世界领先地位。
PFS系列单螺杆式冷水机组所采用的Frame4压缩机,是完全以R134a为标准冷媒进行设计,使得R134a冷媒的优良性能得到完美体现。
2)、压缩机特点技术
半封闭式单螺杆压缩机采用金属转子与星轮啮合原理,星轮由优良的渗碳材料复合而成,使其与单螺杆转子的“零间隙”啮合成为可能。
液态制冷剂作为压缩机转子运转时有效的密封剂、润滑剂和冷却剂,效果更好,效率更高。
相互平衡的载荷极大地减轻了轴承磨损,轴承寿命比双螺杆压缩机寿命高三到四倍,冷水机组运转寿命高达100,000小时。
单台压缩机的冷量更大,最大单压缩机机组冷量达到460RT以上,使用单个压缩机,机组结构更紧凑,为用户减少初投资
星轮十一齿与转子六齿啮合时分散和减少排气脉动,排气平衡的特点,有效排除正弦波音,故机组运行极为平静,并成为工业上噪音最低的冷水机组。
机组的运行振动也极小,运转相当平衡。
3)高效能换热管
换热容器使用高效的换热管,换热管内外表面都有特殊的齿形设计。
换热管外表面的齿形针对不同的换热过程有着不相同的设计,不同齿形用在蒸发管和冷凝管上有着不同的功效。
蒸发管上的齿形更利于液膜的形成,利于蒸发过程;冷凝管上的齿形更利于液滴的凝结。
两种换热管都有效的增大了换热管的换热面积,提升换热效率。
换热管的内表面也设计有螺纹,使载冷剂在其内充分换热。
因其特殊的管形设计,使其水侧阻力损失也大大降低,可为用户大大降低水泵等的运行费用。
4)、高效可靠的换热容器
满液式蒸发器
蒸发器筒体用无缝碳钢板卷焊而成,碳钢管板焊在简体两端,上面钻孔、修整后与传热管连接,管束的中间支架用碳钢板制成,间距为450mm,经钻孔和修整,消除了锐角。
筒体的壁厚在翅片的根部进行测量,并不包括任何翅片的高度。
热交换器采用最先进的高效热热铜管束,内、外壁经强化传热以得到最优的性能。
热交换器按照GB150要求进行设计、检验和试验,。
多重压力报警防护,并设有独创式的双安全阀设计,互为备用,保证压力容器及用户的使用安全。
年检时可也单独检验其中一个,而避免用户停机。
麦克维尔拥有世界通行的容器生产资质,包括ASME(美国)、PED(欧盟)、KHK(日本)、GB(中国)等。
满液式冷凝器
冷凝器为壳管式。
筒体用无缝碳钢板卷焊而成,碳钢管板焊在简体两端,上面钻孔、修整后与传热管连接,管束的中间支架用碳钢板制成,间距为450mm,经钻孔和修整,消除了锐角。
筒体的壁厚在翅片的根部进行测量,并不包括任何翅片的高度。
换热器的水盖采用椭圆封头设计,降低水流在封头处的阻力损失。
焊在水盖中的整体式钢隔水板保证所需的流程。
采用中国通用的法兰进行水管路的连接。
冷凝器壳体上有制冷剂安全阀,其参照标准为GB150。
安全阀的管子将由其他厂家提供,但其必须参照麦克维尔的操作保养手册的说明。
多重压力报警防护,并设有独创式的双安全阀设计,互为备用,保证压力容器及用户的使用安全。
年检时可也单独检验其中一个,而避免用户停机。
冷凝器带有1个排气分配器以防止高速气体直接撞击管束,该板同时也起均流作用,以便得到最好的传热效果。
冷凝器同时也带有整体式的过冷器保证其在各种负荷时将机组的效率最大化。
冷凝器可以在机组抽空状态下存储所有冲注的冷媒量,并机组检修时通过抽空系统抽取、储存冷媒。
5)、电子膨胀阀供液
PFS-B机组采用最先进的液位控制方式,使用电子液位杆探测液位冷凝器液位,电子液位杆根据机组液位量发出信号来控制电子膨胀阀的开启度,并调节液位,调整机组负
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