格力又一“國際領先”技術誕生 掀地鐵“節能革命”
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5月16日, “新時代?讓世界愛上中國造??格力2018再啟航”夢想盛典于珠海體育中心開幕。夢想盛典上,格力電器正式發布了近期剛剛獲評“國際領先”的5項技術,引發了廣泛關注。其中,地鐵車站用高效直接制冷式空調機組搭載格力自主研發的“小流量、小壓比”磁懸浮無油離心壓縮機,發明了特有的動態雙流量解耦節能控制策略,以及大蒸發器換熱效率提升節能技術和地鐵車站用空調設備的安全控制技術,解決了傳統地鐵站用暖通設備能耗高、舒適性低、安全可靠性不足等痛點,掀起了一場地鐵 “節能革命”。
“格力自主研發的地鐵車站用高效直接制冷式空調機組改變了地鐵車站用空調的使用方式,把以前復雜的空調部件集成到一個空調機組里,不僅節省用地,方便安裝,能耗幾乎僅是傳統機型的一半。該項目乃國際首創,世界其它國家尚未研發出來,證明中國制造業確實發展起來了。”中國工程院院士江億于“地鐵用直接制冷式空調機組”項目科技成果鑒定會上如此評價該項目。
地鐵環控能耗問題日益突出
作為現代化交通工具之一,地鐵是解決城市地面交通擁堵問題的“良方”,已成為世界許多城市市內通勤的主要運力。與此同時,地鐵運營過程中的能耗問題也日益突出,其中電力消耗又占大頭。
據《城市軌道交通通風空調系統的現狀及發展趨勢》的數據顯示,2016年底我國城市軌道交通耗電量約180億度,占全國總耗電量的3‰左右。如果按照現行的能耗數據測算,到2020年地鐵的能耗還將翻兩番。其中,地鐵的環控系統能耗問題尤其突出,節能優化技術的應用前景也最廣闊。作為地鐵環控系統重要的一部分,地鐵站用暖通設備不僅承擔著地鐵站內空氣環境的控制和調節職責,還是地鐵系統節能降耗的突破口。
為了讓地鐵站用暖通設備最大程度的節能,格力從壓縮機這顆“心臟”入手。2014年,格力自主研發的磁懸浮變頻離心式制冷壓縮機打破相關技術被國外壟斷的局面,經鑒定達到“國際領先”水平。但是,現有地鐵站負荷需求單臺機組冷量為80~100RT(冷噸),而現有磁懸浮壓縮機冷量在150~1000RT(冷噸),無法滿足地鐵站用需求,需要重新研發設計。
“行內人都知道,壓縮機冷量‘做大容易,做小難’,因為壓縮機精細化,不但需要精進的工藝加工手段,還面臨著難以攻破的技術瓶頸。”格力相關技術人員接受記者采訪時表示。
量身定制高能效專用機組
針對這一問題,格力采用“小流量、小壓比壓縮機提效技術”,自主研制了全球首款專用于地鐵站工況的“小流量、小壓比”磁懸浮無油離心壓縮機。該壓縮機采用 “旋轉降壓密封”結構,進一步優化了壓縮機內部結構設計,還創新性地使用多參數耦合的葉輪設計方法,通過優化葉輪形狀和協同參數控制,提高壓縮機內葉輪的運轉效率,解決小流量壓縮機泄漏損失占比大、高轉速葉輪摩擦損失大等技術難題,達到壓縮機節能提效的目標。
除了在壓縮機上的技術升級和優化,為了進一步提升機組的節能水平,格力還自主研發了多風機矩陣布置和冷媒三級分配技術。通過采用六個風機并排矩陣布置,選取最佳間距,提高風場均勻性,增強換熱效果,通過提高換熱效率達到節能目的。通過冷媒三級分配技術克服了傳統地鐵站用空調大風量蒸發器固有的冷媒分液不均、換熱效率低等問題。
此外,傳統地鐵站用暖通設備一般采用冷水機組搭載冷卻塔、組合柜的方式,這種方式換熱效率不高、占地面積偏大。針對此問題,格力將組合柜與冷水機組“合二為一”,形成直接制冷式機組,采用冷媒直接膨脹蒸發降溫后送風,取消“冷凍水循環”,無需二次換熱能耗。
據測算,如果使用格力地鐵車站用高效直接制冷式空調機組,暖通系統能耗節約達到50~55%,按環控系統能耗占地鐵總能耗50%計算,節約地鐵整體能耗的25~27.5%;按全國15%的地鐵站采用本項目方案,年節約電費達到6.75~7.43億度電。
優化性能滿足地鐵站舒適性需求
通過將原本的“三元”結構簡化為直接制冷式機組加冷卻塔的“二元”結構后,格力地鐵車站用高效直接制冷式空調機組不僅占地面積減小,解決了地鐵站位于城市繁華地段,建筑空間需求矛盾突出的問題,還具有高效節能、調節范圍廣、安裝維護便捷的特點,滿足地鐵大系統供冷的需求。
傳統地鐵站用機組采用定風量回風溫度控制法,有功耗大、節能性差,負荷檢測不準、溫度調節滯后等缺陷。而格力則通過“二元”結構讓壓縮機和風機“共處一室”,有利于壓縮機和風機的協調運作,利用這種結構的優勢,格力提出了聯動風機和壓縮機的動態雙流量解耦節能控制策略,該策略利用感溫包收集溫度后,當溫度波動在±0.5℃之內,啟動穩態調節,尋找最佳能效點,微調壓縮機流量和風機流量,提升整機能效;當溫度波動超過±0.5℃,則啟動動態調節,利用室內溫度控制風機流量,出風溫度控制壓縮機流量,目標單一,控制可靠。
節能控制策略不僅能通過“具體問題具體分析”達到節能目的,在地鐵車站狹長、半敞開式的環境下,還讓機組對室內溫度波動做出更加及時、靈敏的反應,減少室內溫度波動力度,提高用戶使用的舒適性。
“雙保險”為地鐵站構筑安全屏障
眾多周知,地鐵車站的人流密度大,安全責任重大,對機組冷媒儲存系統和電控系統要求高。格力地鐵車站用高效直接制冷式空調機組特別研發了安全控制技術。
一方面,該機組采用冷媒三重隔離及檢測技術,將機組壓縮冷凝段與空氣處理側進行物理隔離,于冷媒檢測區配備高精度冷媒檢測模塊,并通過大數據監測,及時預判冷媒泄漏風險,對機組進行全方位安全監控。
另一方面,機組本身用電也做了升級保障,采用全直流電控系統設計和電源輸入寬電壓310V-450V設計,安全直流24V低壓供電,使用范圍更廣,提升電器安全性和抗干擾能力,對人身的安全更有保障。
自主綠色科技助力生態文明建設
“地鐵車站用高效直接制冷式空調機組能節約地鐵整體能耗的25%~27.5%,節能效果顯著,具有重大的經濟效益和社會效益。鑒定委員會一致認為,該項目總體技術達到‘國際領先’水平,一致同意通過鑒定。建議實現批量生產,在工程中推廣應用。”中國工程院江億院士于“地鐵用直接制冷式空調機組”項目科技成果鑒定會上宣布。
十九大報告明確指出,加快生態文明體制改革,建設美麗中國。加強節能減排,實現低碳發展,是生態文明建設的重要內容,是促進經濟提質增效升級的必由之路。
在國家大力倡導建設環境友好型社會的當下,作為節能減排的責任主體和利益主體,企業通過技術升級實現節能減排可謂義不容辭。多年來,格力將“讓藍天更藍、大地更綠”作為企業發展的信條和應該負擔的責任。此次地鐵車站用高效直接制冷式空調機組獲“國際領先”,不僅體現了格力的科技研發實力,更彰顯了格力肩扛企業節能環保責任的決心和致力為人民打造更美好生活的初心。
據悉,格力此次于“新時代?讓世界愛上中國造??格力2018再啟航”夢想盛典對外公布的5項“國際領先”技術中,3項均與節能環保息息相關.除了地鐵車站用高效直接制冷式空調機組外,格力自適應高效螺桿壓縮機及機組將螺桿機能效水平提升至新高度,空調光儲直流化關鍵技術研究及應用更實現了光伏空調的直流化和能源信息化應用,改變了現有的供用電模式,使光伏與多聯機相結合,正式邁入普通消費者的家門。
實際上,格力以自主創造的領先科技助力生態文明建設的歷史由來已久,格力已有的24項“國際領先”技術中,與“綠色”相關的不勝枚舉。2012年,格力1赫茲低頻控制技術被鑒定為“國際領先”,該技術可使每臺空調每年節電近440度。同年7月,格力R290環保冷媒空調也獲評“國際領先”,擺脫對氟利昂的依賴,大大減少了對臭氧層的破壞。2017年, 新一代家庭中央空調變頻變容技術經鑒定屬 “國際首創”、達到“國際領先”水平,解決了困擾行業多年的家用多聯機低負荷下能效差的問題,實現了低負荷工況下“用電省一半”。
“地鐵車站用高效直接制冷式空調機組的發明和普及,不僅讓地鐵站用空調系統的能耗將大幅下降,還將對大型公共交通站用空調系統的可持續發展起到良好的示范和促進作用,格力始終堅持用自主創新的核心科技助力美麗中國建設,讓世界更美好。”格力電器副總裁及總工程師譚建明于項目科技成果鑒定會上表示。
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