日本荏原EBARA制冷 / 空调 / 冷却塔的工作原理

日本荏原EBARA制冷 / 空调 / 冷却塔的工作原理

一、制冷机组工作原理

荏原制冷机组主要分为溴化锂吸收式制冷机组、电驱动压缩式制冷机组两大品类,螺杆式、离心式机组都属于电驱动压缩类型,两类设备循环逻辑不同,适配的能源与工况也各有区分。

溴化锂吸收式制冷机组

该机型不使用氟利昂类制冷剂,以纯水作为制冷介质,溴化锂浓溶液作为吸收介质,依靠外部热能驱动整套循环,环保属性突出,可对接燃气、蒸汽、工业烟气、高温热水等多种热源。设备内部维持高真空环境,整体运行分为蒸发、吸收、发生、冷凝四个连续过程,同时配套独立的溶液循环回路。

蒸发器是产生冷量的核心区域,内部处于高真空状态,低压环境会让纯水在较低温度下快速蒸发。

液态冷剂水均匀喷淋在换热管束表面,水分蒸发时会持续吸收管束内循环水的热量,让管路中的冷冻水温度降低,降温后的冷冻水向外输送至空调末端。

蒸发产生的水蒸气会进入吸收器,吸收器内持续喷淋高浓度溴化锂溶液,这类溶液具备极强的吸水能力,能够快速吸纳水蒸气,以此维持蒸发器内部的真空度。

吸收水分后,原本浓稠的溴化锂溶液被稀释,转变为稀溶液。

稀释后的溶液通过专用溶液泵输送至发生器,发生器接入外部热源,利用蒸汽、燃气或工业余热对稀溶液加热。

溶液受热后,内部水分再次汽化为水蒸气,剩余液体重新浓缩为高浓度溴化锂溶液,依靠压差自然回流至吸收器,完成溶液循环。

发生器产生的水蒸气进入冷凝器,管束内流动的冷却水会带走水蒸气携带的热量,高温水蒸气遇冷重新凝结为液态纯水,也就是冷剂水。

冷剂水经过减压装置后回流至蒸发器,至此完成制冷剂的完整循环。

荏原该系列机组采用全降膜式换热结构,有效提升换热效率,同时搭载智能浓度控制系统,可避免溴化锂溶液结晶

能够适应负荷波动较大的工况,多热源机型还可灵活利用各类工业废热。

电驱动压缩式制冷机组(螺杆式、离心式)

螺杆机组与离心机组工作原理一致,均遵循蒸汽压缩制冷循环,依靠电机驱动压缩机做功,利用制冷剂气态与液态相互转换的相变过程转移热量

是商业建筑与工业场所应用广泛的主流机型,整套循环包含压缩、冷凝、节流、蒸发四个阶段。

压缩机是设备的动力核心,电机带动螺杆转子或离心叶轮高速运转,吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂气体。

气体在密闭腔体内被持续压缩,压力与温度同步升高,最终变为高温高压的气态制冷剂,随后排入冷凝器。

高温高压的制冷剂气体在冷凝器内部,与管束中流动的冷却水进行热交换,自身热量被冷却水带走,气体逐步冷却并凝结为高压液态制冷剂。

吸收热量后的冷却水会被输送至冷却塔进行降温处理。

液态制冷剂流经节流部件,流通截面突然收窄,制冷剂压力快速下降,温度也随之大幅降低,转变为低温低压的气液混合状态。

低温的气液混合物进入蒸发器,在换热管束表面充分吸收管内冷冻水的热量,完成汽化过程,冷冻水温度随之降低。

完全汽化后的制冷剂气体再次被压缩机吸入,周而复始完成循环。

荏原螺杆与离心机组均采用优化流道与半封闭结构,减少制冷剂泄漏,搭配变频驱动技术,设备在部分负荷运行时依旧能保持高能效

同时全系选用环保冷媒,兼顾运行效率与环保要求。

二、空调系统及末端设备工作原理

整套中央空调分为水系统和风系统两大部分,制冷机组产出的低温冷冻水作为冷量载体,通过密闭管路输送到建筑各个区域

再由不同类型的空调末端完成水与空气的热交换,最终实现室内温度、湿度的调节。

中央空调整体水循环逻辑

制冷机组制取的低温冷冻水,经循环水泵加压后,沿着管路输送至各个室内末端设备。

冷冻水在末端内部释放冷量,自身温度逐步升高,之后通过回水管路流回制冷机组,再次被降温冷却,形成不间断的闭式冷冻水循环。

制冷机组运行过程中会持续产生余热,这部分热量由另一路冷却水循环带走,升温后的冷却水输送至冷却塔散热,降温后再回流至主机,两套水循环相互配合,保障整套系统稳定运行。

风机盘管

这是应用范围最广的小型末端设备,多用于办公室、酒店客房、独立房间等空间。

设备内部设置换热盘管与离心风机,室内空气被风机吸入,流经低温盘管表面时,空气中的热量被盘管内的冷冻水吸收,空气温度随之下降。

冷却后的空气被风机重新送入室内,逐步降低环境温度。如果室内空气湿度偏高,水汽会在低温盘管表面凝结,产生的冷凝水通过专用管路集中排出。

荏原风机盘管优化了翅片结构与风机叶片,运行噪音低,换热效果更加稳定。

组合式空调机组

这类设备多用于大型场馆、厂房、洁净车间等大面积场所,功能更为全面,除基础的升温、降温之外,还可实现空气过滤、加湿、除湿、新风混合等处理功能。

室外新风与室内回风按照设定比例混合后,首先经过过滤网去除粉尘与杂质,再流经表冷盘管完成冷热交换,之后根据环境需求进行加湿或除湿处理。

处理完毕的恒温洁净空气,由大型送风风机送入室内。机组框架密封性出色,风机支持变频调节,可根据室内负荷自动调整风量,有效降低运行能耗。

三、冷却塔工作原理

冷却塔的核心作用是冷却制冷机组排出的高温冷却水,通过水与空气的热交换,将系统多余热量散发到室外大气中。

荏原主要分为开式冷却塔和闭式冷却塔两类,二者换热形式不同,适配的工况也存在明显区别。

开式冷却塔

采用水与空气直接接触的换热方式,依靠接触传热与水分蒸发吸热双重作用实现降温,蒸发吸热是主要的散热形式。

高温冷却水从冷却塔顶部进入,经过专用布水装置均匀分流,顺着内部填料表面向下流动,在填料表层形成连续均匀的水膜。

塔体顶部的轴流风机持续运转,引导外界空气从塔体侧面或底部进入,气流与水流形成交叉或逆向流动,空气和水膜充分接触。

一部分热量通过直接接触传递给空气,另一部分水分吸收大量热量发生蒸发,让整体水温快速下降。降温后的水流汇集到塔底集水槽,由冷却水泵输送回制冷机组循环使用。

携带热量的湿热空气从塔体顶部排出,塔内配备专用收水装置,能够阻挡细小水滴随气流飘出,减少水量损耗。

荏原开式冷却塔搭载专利布水结构与阻燃材质填料,布水均匀,飘水率控制在极低水平,同时对风机与传动结构做了降噪优化。

闭式冷却塔

属于间接换热设备,设备内部分为介质回路和喷淋回路,被冷却的冷却水或工艺介质全程在密闭金属盘管内部流动,不会与外界空气、喷淋水直接接触,可有效保护水质洁净。

高温介质在密闭盘管内部循环流动,设备上方的喷淋系统将清水均匀喷洒在盘管外壁,在管壁表面形成完整水膜。

风机驱动空气穿过盘管区域,喷淋水不断蒸发并吸收管壁热量,进而带走盘管内部介质的热量,实现介质降温。

喷淋后的水流落入底部水槽循环使用,水分蒸发产生的损耗,由自动补水装置及时补充。盘管内部降温后的介质回流至制冷机组,完成冷却循环。

由于介质完全封闭,这类冷却塔适合对水质要求高、现场存在粉尘或腐蚀性气体的场景。

荏原闭式冷却塔采用耐腐蚀盘管材质,还可根据环境温度自动切换干式、湿式运行模式,节水效果突出。

四、整套系统协同运行原理

完整的制冷空调系统由制冷机组、冷却塔、空调末端、循环水泵共同组成两套独立水循环,相互配合完成热量搬运。
第一路为冷冻水循环:制冷机组将冷水降温,低温冷冻水经水泵输送至各个空调末端,与室内空气完成热交换后水温上升,再回流至制冷机组重新冷却,持续向室内供给冷量。

第二路为冷却水循环:制冷机组在制取冷水的过程中会产生大量余热,热量传递给冷却水,升温后的冷却水被水泵输送至冷却塔。

冷却塔通过水与空气的热交换,将热量散入外界大气,冷却水降温后再次回到制冷机组,持续为主机散热。

两套水循环不间断运转,制冷机组负责制造冷量,冷却塔负责排出系统废热,空调末端负责分配冷量,三者协同工作,最终实现建筑或工业场所的持续恒温控制。



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