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文獻綜述
題 目 模塊式風冷冷水機組設(shè)計
院 （系）
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師（職稱）
完成時間
引言
目前, 城市中大型公共建筑逐漸增多, 集中空調(diào)的應用也越來越普遍, 而做為集中空調(diào)系統(tǒng)運行部分中最核心的冷源生產(chǎn)部分— —冷水機組的選擇, 是決定集中空調(diào)投資運行費用及運行效果的最重要因素, 按制冷機組冷凝器的冷卻方式來分, 一般分為水冷式和風冷式兩種。水冷式冷水機組是用水冷卻高壓氣態(tài)制冷劑, 使之冷凝。 采用水冷式冷凝器可以得到比較低的冷凝溫度, 這對于制冷系統(tǒng)的制冷能力和運行經(jīng)濟性均較為有利。 因此, 目前多采用此種制冷方式。而風冷式冷水機組是利用空氣使氣態(tài)制冷劑冷凝, 無需冷卻塔、 冷卻水循環(huán)管路,因此系統(tǒng)簡單, 特別適用于水源缺乏, 用水有限制的地方。 因此, 近幾年來,風冷式機組的選用在我國有增加的趨勢。
風冷冷水機組的原理圖
1 模塊式風冷冷水機組簡介
模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使機組可以以標準的模塊單元進行生產(chǎn)和運輸。在安裝現(xiàn)場組合成完整的機組，標準的模塊單元重量輕、體積小，使機組運輸、安裝及調(diào)試與維護更加方便，節(jié)省吊運、安裝與運行費用。每個制冷系統(tǒng)都是彼此獨立，互為備用。任何一個制冷回路發(fā)生異常情況都不會影響其他制冷回路的正常運行，電腦會在某一回路發(fā)生故障時，發(fā)出指令由其他備用狀態(tài)的回路接替故障回路的運行，機組的制冷、制熱量保持相對穩(wěn)定。
模塊式風冷冷水機組是由多臺模塊單元組合而成，各單元模塊的結(jié)構(gòu)形式、性能可以相同，也可以不同。模塊機組每個單元模塊的名義制冷量不同，有40kw、60kw、80kw和120kw可選。每個單元模塊有兩個完全獨立的制冷系統(tǒng)，通過組合1-8個相同或不同的單元模塊，構(gòu)成制冷量在40-960kw范圍的產(chǎn)品。
風冷即是組機的室外換熱器是風冷式，與空氣換熱。冷水機組是指蒸發(fā)器出的冷水，冷水直接與制冷工質(zhì)進行換熱。同塊具有這些性能牲的就是模塊式風冷冷水機組。風冷冷水機組，沒有冷卻塔，機組是放在露天的，直接靠風機帶動空氣冷卻機組冷凝器。機組要接冷凍水泵，有冷凍水系統(tǒng)管道，把降溫了的冷凍水送到需要的地方。
2 風冷式冷水機組的特點
風冷冷水機組都可以用在小系統(tǒng)上，大機組絕大部分都是水冷的。水冷初投資就主機而言,是比風冷的少一點.但加上冷卻塔和機房\電子水處理儀等,也少不到什么地方去!再說就長年運行來說,水冷機組的制冷效率相對會下降，風冷不會。
風冷冷水機組采用空氣冷卻方式，省去了冷卻水系統(tǒng)所必不可少的冷卻塔、冷卻水泵和管道系統(tǒng)，避免水質(zhì)過差地區(qū)造成冷凝器結(jié)垢、水管堵塞，還節(jié)約了
水資源，是目前冷水空調(diào)設(shè)備產(chǎn)品中，保養(yǎng)維修最經(jīng)濟、簡單的機種。
風冷冷水機組比水冷冷水機組一次性投資要稍高，但是全年運轉(zhuǎn)費用要低于水冷式冷水機組，機房建筑費用在各種空調(diào)冷熱源系統(tǒng)中為最少，維修保養(yǎng)費用約為水冷式或鍋爐的一半費用。
風冷冷水機組的噪音和體積較水冷的大，只能安裝在室外。水冷機組大多安裝在地下室內(nèi)。
3 制冷系統(tǒng)的基本原理：
液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發(fā)器吸熱汽化，達到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個基本過程完成一個制冷循環(huán)。
4 風冷冷水機組主要結(jié)構(gòu)
封閉式渦旋壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、風機、膨脹閥及電控系統(tǒng)組成。
風冷冷水機工作原理圖
4.1 壓縮機
壓縮機是整個空調(diào)系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)動力的源泉。整個空調(diào)的動力，全部由壓縮機來提供，壓縮機就相當于把一個實物由低勢位搬到高勢位地方去，在空調(diào)中它的目的就是把低溫的氣體通過壓縮機壓縮成高溫的氣體，最后氣體在換熱器中和其他的介質(zhì)進行換熱。所以說壓縮機的好壞會直接影響到整個空調(diào)的效果。
風冷冷水機一般采用的是全封閉式渦旋壓縮機。全封閉渦旋式壓縮機：制冷量8～150KW，可用于各種空調(diào)﹑制冷設(shè)備中。
全封閉渦旋式壓縮機，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作性能高，密封性好，躁聲低，為今后主導機型。
常見品牌：美德COPELAND谷輪，法MANEUROP美優(yōu)樂，日本HITACHI日立﹑NATIONAL**﹑DAKIN大金﹑SANYO三洋，中國春蘭等。
4.2 冷凝器
冷凝器的作用是將壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑過熱蒸汽冷卻成液體或氣液混合物。制冷劑在冷凝器種放出的熱量由冷卻介質(zhì)（水或空氣）帶走。 風冷冷水機一般采用的是空氣冷卻式冷凝器?？諝饫鋮s式冷凝器是以空氣作為冷卻介質(zhì)，空氣的溫升帶走冷凝熱量的。這種冷凝器適用于極度缺水或無法供水的場合，常見于小型氟利昂制冷機組。根據(jù)空氣流動方式不同，可分為自然對流式和強迫對流式兩種。風冷冷水機用的是強迫對流式冷凝器。
強迫對流的風冷式冷凝器都是采用銅管穿整體鋁片的結(jié)構(gòu)。鋁片厚0.2～0.3mm，片距為2～4mm。風冷式冷凝器在沿空氣流動方向上，常為2～8排蛇形盤管并聯(lián)，迎面風速2～3m/s，氟利昂蒸汽由上集管進入每一排蛇形盤管中，冷凝液匯集于下集管，然后進入貯液器。
4.3 蒸發(fā)器
蒸發(fā)器的作用是利用液態(tài)低溫制冷劑在低壓下易蒸發(fā)，轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵獠⑽毡焕鋮s介質(zhì)的熱量，達到制冷目的。
風冷冷水機一般采用的是板式蒸發(fā)器。主要由框架和板片兩大部分組成。板片由各種材料的制成的薄板用各種不同形式的磨具壓成形狀各異的波紋，并在板片的四個角上開有角孔，用于介質(zhì)的流道。板片的周邊及角孔處用橡膠墊片加以密封?？蚣苡晒潭▔壕o板、活動壓緊板、上下導桿和夾緊螺栓等構(gòu)成。將板片以疊加的形式裝在固定壓緊板、活動壓緊板中間，然后用夾緊螺栓夾緊而成。
板式換熱器傳熱效率高，一般為殼管式的3倍，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，易安裝。
4.4 熱力膨脹閥
熱力膨脹閥是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。使冷凝器出來的高壓液體節(jié)流降壓，使液態(tài)制冷劑在低壓（低溫）下汽化吸熱。在工業(yè)冷卻設(shè)備中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。
4.5 風機
風機是一種裝有一個或多個葉片的通過軸旋轉(zhuǎn)推動氣流的機械。葉片將施加于軸上旋轉(zhuǎn)的機械能，轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿託怏w流動的壓力，從而實現(xiàn)氣體的流動。風機主要由三部分組成：葉輪（也稱渦輪、風輪、轉(zhuǎn)子）、驅(qū)動部分（電機、傳動件）、殼體（也稱蝸殼、風桶）。
風冷冷水機一般采用的是軸流式風機。軸流式通風機工作時，動力機驅(qū)動葉輪在圓筒形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進入，通過葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出，加速冷水機周圍空氣的流通，從而提高冷凝器的散熱速率。
4.6 干燥過濾器
過濾器的作用是：為了防止制冷劑里含有水份或由于不可減少的元素等原因使系統(tǒng)里進入水份，當從冷凝器出來的高溫液體進入膨脹閥后，液體的溫度會大幅度的下降，一般都在零度以下，這時如果系統(tǒng)里含有水分的話，由于膨脹閥通過的截面很小，就會易出現(xiàn)冰堵的現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的正常的運行。
4.7 水泵
風冷冷水機一般采用的是動力離心泵。依靠旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體的動力作用，把能量連續(xù)地傳遞給液體，使液體的動能（為主）和壓力能增加，隨后通過壓出室將動能轉(zhuǎn)換為壓力能，用于加速水流動的工具，以達到加強水在換熱器中換熱的效果。
4.8 水流開關(guān)
水流開關(guān)用作管道內(nèi)流體流量的控制或斷流保護，當流體流量到達調(diào)定值時，開關(guān)自動切斷（或接通）電路。
4.9 壓力控制器
壓力控制器用作壓力控制和壓力保護之用，機組有低壓和高壓控制器，用來控制系統(tǒng)的壓力的工作范圍，當系統(tǒng)壓力到調(diào)定值時，開關(guān)自動切斷（或接通）電路。
4.10 壓差控制器
壓差控制器用作壓力差的控制，當壓力差到達調(diào)定值時，開關(guān)自動切斷（或接通）電路
4.11 溫度控制器
溫度控制器用作機組的控制或保護，當溫度到達調(diào)定值時，開關(guān)自動切斷（或接通）電路。在我們的產(chǎn)品上，溫度的控制常用到，用水箱溫度來控制機組的開停機情況。還有些象防凍都需要用到溫度控制器。
5 風冷與水冷冷水機的性能對比
5.1、風冷機的優(yōu)點：
a、安裝方便：機組已安裝冷凝風扇，無需外接冷卻塔、冷卻水泵。
b、節(jié)省投資：節(jié)省購置冷卻塔、水泵、水管等費用，減省安裝人工及安 裝周期；對于一此小型冷水機較劃算。
c、移動方便：與水冷式相比，無冷卻水管，移動更靈活方便。
d、節(jié)水：對于水資源，或水質(zhì)不好（硬度高或含鹽）
5.2、風冷機的缺點：
a、能效比低,在環(huán)境溫度較高的情況下，如30度
環(huán)境溫度下，能效比約水冷式的 88% 。
c、機組購置費用高,如果用戶已有冷卻塔及冷卻水
泵等，風冷機的初次投資費用會比水冷機高。
d、對周圍環(huán)境排放熱風，及散熱風扇噪聲。
6 .國內(nèi)外冷水機組概況
作為公共建筑應用最廣泛的產(chǎn)品之一，冷水機組受到了建設(shè)行業(yè)前所未有的關(guān)注。這顆“心臟”的質(zhì)量，不僅決定了空調(diào)系統(tǒng)能否正常運行，也直接關(guān)聯(lián)著建筑最終的節(jié)能表現(xiàn)和經(jīng)濟效益。我國城鎮(zhèn)化持續(xù)推進、大型建筑項目不斷上馬、城市綜合體遍地開花，種種理由不斷助推著冷水機組設(shè)備廠商的市場熱情。 而在空調(diào)業(yè)界，冷水機組早已被視作廠商之間技術(shù)比拼、硬實力展示乃至爭奪話語權(quán)的核心戰(zhàn)場。經(jīng)過20余年發(fā)展，這一市場早已不是開利、特靈、約克、麥克維爾和頓漢布什五大美國品牌獨大的天下。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，盡管上述品牌目前仍以45%的市場比例占據(jù)一定優(yōu)勢，卻難以避免“不太明顯但持續(xù)性”的下滑。很顯然，國內(nèi)企業(yè)近年來給上述品牌帶來了很大壓力。
涇渭分明的企業(yè)表態(tài)
這種壓力的節(jié)奏雖然緩慢卻鏗鏘有力，極容易讓人聯(lián)想到多年前我國家這種壓力的節(jié)奏雖然緩慢卻鏗鏘有力，極容易讓人聯(lián)想到多年前我國家用空調(diào)市場——那里，中外品牌曾群雄激戰(zhàn)、各領(lǐng)風騷，最終卻幾近被格力等國內(nèi)巨頭一統(tǒng)天下。中央空調(diào)特別是冷水機組市場未來是否會重蹈覆轍，耐人尋味亦眾說紛紜。
美國品牌對此表現(xiàn)坦然，多數(shù)高層管理者并不悲觀。較為普遍的看法是，冷水機組與家用空調(diào)不可同日而語，前者擁有更難以觸及的技術(shù)水準，百年的歷史積淀將發(fā)揮作用。在他們看來，國內(nèi)企業(yè)目前所染指項目處于“基礎(chǔ)水平”，多數(shù)政府項目以及高端領(lǐng)域仍被美國品牌牢牢把控，這一格局會在很長時期內(nèi)維持下去，保證現(xiàn)有份額不再萎縮。 暖通 空調(diào) 在線
特靈中國區(qū)總裁黃柏榕表示，除了政府和高端商業(yè)項目以外，他們致力于在專業(yè)領(lǐng)域深挖并建立優(yōu)勢，如在電子產(chǎn)業(yè)已培養(yǎng)出包括聯(lián)想等一大批頂尖企業(yè)客戶，“這種產(chǎn)業(yè)需要高度穩(wěn)定的工作環(huán)境，因而對冷水機組品質(zhì)要求極高，只有特靈等少數(shù)企業(yè)才能做到”。
不過，這種觀點難以獲得國內(nèi)企業(yè)認同。格力電器市場部相關(guān)負責人告訴筆者，雖然中央空調(diào)目前占其整體份額僅一成，但當領(lǐng)導提出新的增長目標時，發(fā)展中央空調(diào)業(yè)務(wù)尤其是冷水機組成為不二之選，“突破志在必得，有信心搶得更多市場”。
海爾的舉動也值得回味。自2008年北京奧運會舉辦以來，海爾很長一段時間內(nèi)處于消匿狀態(tài)。直到去年重新發(fā)力，磁懸浮冷水機組充當起先頭部隊。海爾投入可觀的人力財力，大張旗鼓地在行業(yè)內(nèi)外高調(diào)宣傳，雄心可見一斑。
寄予厚望的專家呼聲
市場之外，我國學術(shù)領(lǐng)域眾多專家寄予國內(nèi)企業(yè)以厚望?！皫熞拈L技”是他們?yōu)楹笳吣嬉u制勝開出的藥方。中國建筑學會暖通空調(diào)分會理事長徐偉說，盡管包括技術(shù)、市場以及人力儲備等方面存在差距不容置疑，但通過合作等方式借鑒和學習，可解決自身發(fā)展過程中諸多弱點和瓶頸。
目前除了要做好“跟蹤跑”，國內(nèi)企業(yè)更亟待解決的現(xiàn)實問題是如何逐步取得市場認同，即改變建設(shè)領(lǐng)域?qū)鴥?nèi)品牌不了解、不信任的現(xiàn)狀，塑造更多樣板工程以博得業(yè)主對其品質(zhì)和性價比的認可。
近期在行業(yè)熱推集成冷凍站的北京市衛(wèi)星制造廠副廠長宗文波就表示，常會遇到建設(shè)方特別是大型項目指定采購美國五大品牌的情況，后者對于國內(nèi)品牌在產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性等方面仍然抱有疑慮。“要突破這個怪圈，當然先要自身硬起來?！彼f，塑造口碑是包括格力、海爾等品牌面臨的最大挑戰(zhàn)。
“國內(nèi)企業(yè)要想超越必須創(chuàng)新，但途徑存在門檻和障礙，我們應該在機制上、在改革方面為創(chuàng)新多創(chuàng)條件、多想辦法?！北本┙ㄖO(shè)計研究院顧問總工吳德繩堅持認為，國內(nèi)企業(yè)完全有機會迎頭趕上并超越，但過程較為漫長。他同時強調(diào)，有的國外產(chǎn)品雖然先進，但能否適應中國市場要看“孵化”結(jié)果，“單純迷信國外產(chǎn)品好是錯誤的”。
而面對部分人士和媒體疾呼對國產(chǎn)品牌加大保護，曾任北京奧運會國家體育館暖通專業(yè)負責人的萬達商業(yè)規(guī)劃研究院副總工程師范瓏希望冷靜對待，切勿矯枉過正，讓國內(nèi)外品牌在市場競爭中充分滌蕩，“某種意義上，一味強調(diào)民族品牌無異于保護落后”。
7 發(fā)展趨勢
近年來，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展、科學技術(shù)實力的不斷提升，我們冷水機制造技術(shù)也日新月異，與發(fā)達國家的差距正逐步縮小，但主要核心配件如壓縮機等還是采用國外貨合資的壓縮機居多，這無意中也增加了企業(yè)成本。
現(xiàn)代社會，制冷設(shè)備的應用越來越廣泛，現(xiàn)代的制冷裝置都是應用冷水機來冷卻，冷水機市場發(fā)展前景可期。冷水機研制技術(shù)先進的國家仍然是西方一些發(fā)達國家。他們的研制趨勢也都是結(jié)合本國的實際，大力改善冷水機的形體、不斷提升冷水機的性能，實現(xiàn)冷水機體積變小、效能增大的效果。
專家指出，在市場競爭日趨激烈、冷水機研制技術(shù)逐漸成熟的今天，小型化、高效能的冷水機已經(jīng)成為新的潮流。同時，為適應工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，更加個性化的、更加貼合生產(chǎn)實際的產(chǎn)品必將不斷涌現(xiàn)。
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