實驗室凈化工程中央空調系統(tǒng)冷源設備及選擇

1.實驗室凈化工程中央空調冷源設備

中央空調工程中常用水作為冷量傳遞物質，因此冷水機組是中央空調工程中采用較多的冷源設備。一般而言將制冷系統(tǒng)中的全部組成部件組裝成一個整體設備，并向中央空調提供處理空氣所需要低溫水(通常稱為冷凍水或冷水)的制冷裝置。

(1)常用冷水機組的分類

空調工程中常用的冷水機組根據所用動力種類不同分為電力驅動冷水機組和熱力驅動冷水機組。電力驅動冷水機組多是采用蒸汽壓縮制冷原理的冷水機組，又稱為蒸汽壓縮式冷水機組；熱力驅動冷水機組多是采用吸收式制冷原理的冷水機組，又稱為吸收式冷水機組。

壓縮式冷水機組，根據其壓縮機種類不同，分為活塞式冷水機組、螺桿式冷水機組和離心式冷水機組三種；根據其冷凝器的冷卻方式不同，可分為水冷式、風冷式和蒸發(fā)冷卻式冷水機組；根據使用的制冷劑種類不同，可分為氟利昂冷水機組和氨冷水機組。模塊化冷水機組通常采用活塞式制冷壓縮機，所以也屬于活塞式冷水機組，但具有結構設計獨特，系統(tǒng)構成方便的特點。

吸收式冷水機組，根據其熱源方式的不同，分為蒸汽型冷水機組、熱水型冷水機組和直燃型冷水機組，其中蒸汽式與直燃式應用較為廣泛；根據所用工質不同，可分為氨吸收式和溴化鋰吸收式冷水機組；根據熱能利用程度不同，可分為單效和雙效吸收式冷水機組；根據各換熱器的布置情況又分為單筒型、雙筒型和三筒型吸收式冷水機組；根據應用范圍又分為單冷型和冷熱水型吸收式冷水機組。通常按習慣將上述分類加以綜合，如蒸汽單、雙效溴化鋰吸收式冷水機組、直燃式溴化鋰冷熱機組等。

2.實驗室凈化工程冷水機組的選擇

作為中央空調的心臟設備，正確選擇冷水機組，不僅是工程設計成功的保證，而且對系統(tǒng)的運行也產生長期影響。因此，冷水機組的選擇是一項重要的工作。

(1)選擇冷水機組需考慮的因素

①實驗室凈化工程的用途。

②各類冷水機組的性能和特征。

③當?shù)厮?包括水量、水溫和水質)、電源和熱源(包括熱源種類、性質及品位)。

④實驗室凈化工程全年空調冷負荷的分布規(guī)律。

⑤初投資和運行費用。

⑥對氟利昂類制冷劑限用期限及使用替代制冷劑的可能性。

(2)冷水機組選擇的一般原則

在充分考慮上述幾方面因素之后，選擇冷水機組時，還應注意以下幾點：

①對大型集中空調系統(tǒng)的冷源，宜選用結構緊湊、占地面積小及壓縮機、電動機、冷凝器、蒸發(fā)器和自控元件等都組裝在同一框架上的冷水機組。對小型全空氣調節(jié)系統(tǒng)，宜采用直接蒸發(fā)式壓縮冷凝機組。中凈環(huán)球凈化可提供實驗室、潔凈室的咨詢、規(guī)劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

②選用風冷型冷水機組還是水冷型冷水機組需因地制宜，因工程而異。一般大型工程宜選用水冷機組，小型工程或缺水地區(qū)宜選用風冷機組。

③對有合適熱源特別是有余熱或廢熱的場所或電力缺乏的場所，宜采用吸收式冷水機組。

④冷水機組一般以選用2~4臺為宜，中小型規(guī)模宜選用2臺，較大型可選用3臺，特大型可選用4臺。機組之間要考慮其互為備用和切換使用的可能性。同一站房內可采用不同類型、不同容量的機組搭配的組合式方案，以節(jié)約能耗。并聯(lián)運行的機組中至少應選擇一臺自動化程度較高、調節(jié)性能較好、能保證部分負荷下高效運行的機組。選擇活塞式冷水機組時，宜優(yōu)先選用多機頭自動聯(lián)控的冷水機組。

⑤若當?shù)毓╇姴痪o張，應優(yōu)先選用電力驅動的冷水機組。當單機空調制冷量大于1163kW時，宜選用離心式；制冷量在582~1163kW時，宜選用離心式或螺桿式；制冷量小于582kW時，宜選用活塞式。

⑥電力驅動的冷水機組的制冷系數(shù)COP比吸收式冷水機組的熱力系數(shù)高，前者為后者的三倍以上。能耗由低到高的順序為：離心式、螺桿式、活塞式、吸收式，但各類機組各有其特點，應用其所長。

⑦選擇冷水機組時應考慮其對環(huán)境的污染。一是噪聲與振動，要滿足周圍環(huán)境的要求；二是制冷劑CFCs對大氣臭氧層的不利程度和產生溫室效應的大小，特別要注意CFCs的禁用時間表。在防止污染方面，吸收式冷水機組有著明顯的優(yōu)勢。

⑧無專用機房位置或空調改造加裝工程可考慮選用模塊式冷水機組。

⑨盡可能選用國產機組。我國制冷設備產業(yè)近十年得到了飛速發(fā)展，絕大多數(shù)的產品性能都已接近國際先進水平，特別是中小型冷水機組，完全可以和進口產品媲美，且價格上有者無可比擬的優(yōu)勢。因此在同等條件下，應優(yōu)先選用國產冷水機組。

(3)冷水機組的選擇步驟

①初選機型。根據冷水機組的選擇原則，確定冷水機組的結構形式，對照空調系統(tǒng)所需的制冷量，初選冷水機組的規(guī)格、型號，一般要求機組的名義制冷量應不小于空調系統(tǒng)所需的制冷量。

②根據空調系統(tǒng)的要求，確定冷凍水進、出水溫度，一般冷凍水進出水溫差為5~6℃；根據設計的夏季室外氣象條件，確定冷卻水進水溫度和冷卻水出水溫度，一般冷卻水進出水溫差為5~6℃。

③利用廠家提供的機組性能曲線或性能表，根據實際工況的冷凍水進、出水溫度和冷卻水進出水溫度要求，確定該機組在實際工況條件下的制冷量。

④比較機組在實際工況下的制冷量和空調制冷系統(tǒng)所要求的冷量。要求機組在實際工況下的制冷量略大于空調制冷系統(tǒng)所要求的制冷量，否則應重新選取。

⑤根據機組的規(guī)格、型號，查取該機組的冷凍水流量、冷卻水流量及機組中冷凍水和冷卻水的壓降等，為選擇冷卻塔，冷凍水泵及冷卻水泵等作好資料準備。

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