在国家“碳中和”、“碳达峰”方针下，对于建筑高效节能的要求，放大了磁悬浮离心机产品的节能优势，也在一定程度上提升了水冷螺杆的变频率。在产品技术上，“节能”成为水机产品发展面临的首要命题。
本文主要介绍磁悬浮机组的技术特点，同时对成功案例进行分享，以促进这些技术的普及和推广应用。
磁悬浮机组由于其高效节能的IPLV值、绿色环保的冷媒、安静舒适低噪音值、运行过程稳定可靠等优点，而受用户青睐。磁悬浮机组的全名为“采用磁力悬浮轴承的变频离心式压缩机的冷水机组”。
磁悬浮冷机的换热效率比传统离心机的高，主要是由于传统压缩机机械轴承系统需要润滑油，润滑油会随制冷剂循环进入到换热器中，形成的油膜增大了换热热阻。
研究表明，对于新的满液式冷水机组润滑油会带来3.2%的能效降低；冷水机组运行5年性能衰退超过10%，运行10年性能衰退超过20%，其中油污导致的性能衰退占全部影响因素的30%。无油的磁悬浮冷机没有润滑油渗透进制冷剂中，从而提高了换热器的换热效率，消除了润滑油带来的冷机性能衰退。
关于润滑油对效率的影响的ASHRAE以及清华研究报告如下图所示：
磁悬浮冷机与传统离心机相比具有更大的调节范围，主要是由于无需考虑润滑油回油的压差问题，变频调节的磁悬浮冷机可以实现冷冻水高温出水和冷却水低温出水的小压缩比工况，能够实现10%负荷工况到满负荷工况的无级调节，并且在部分负荷下具有更高的效率，如图1所示。
由于运行时不会产生摩擦，磁悬浮压缩机转速提高显著，实际产品中，压缩机转速达到每分钟15000到38000转。转速的提高减小了压缩机叶轮的尺寸，压缩机的体积和重量显著下降。
此外磁悬浮冷机的振动小，噪声低，满载噪声为60到70分贝。无油系统免去了该部分的定期维护保养与故障检修工作，提高了系统的可靠性和设备使用寿命，比传统机械轴承更加持久耐用，理论平均寿命在25年以上。
对某机场的暖通系统进行节能改造，原有冷源基本信息如下表所示。
T1航站楼、T2航站楼冷站的能效偏低，且T2航站楼冷水机组出力不足，针对存在的问题，在T2冷站内加装2台150冷吨的模块化磁悬浮冷机替代1台原有冷机。
所有机组均实现自控，现场采集上传现场，机组及水泵等设备用电量、电磁阀开关状态、冷冻水/冷却水供回水温度、流量、机组运行状态、室外气象参数等数据，自动调节磁悬浮冷机的负荷率，使得原有冷机的负荷率保持在70%-80%高效运行，充分利用磁悬浮冷机低负荷率、高能效的特点，增加冷机调节的连续性和灵活性。
经改造，在比2016年冷机运行时间增加170h的基础上，仍实现T2航站楼冷机能耗从138万kWh下降至134万kWh，节能量4万kWh，冷机COP从4.99提升至5.6。
在同一制冷季对各项目进行建筑能耗实时监测，修正数据到同一工况下，综合客观的对比不同类型冷机能效水平，实测公建项目的基本信息如表1所示。
实测五个公建项目同一制冷季的机组能效，计算平均值得到实际COP，根据冷机样本将实际运行效率修正到同一冷冻水供水温度和冷却水回水温度工况下，得到机组修正COP。
对比同一制冷季时间段内机组的实际COP和修正COP，如图3所示，均能达到较高效的运行效果。
某全地下商业，地下三层，建筑面积为3.15万m2，冷负荷计算结果（2578Kw），可供选择的常规配置方案有250RTx3，300RTx3和400RTx2三种，对这三种方案进行经济性分析：
以250RT磁悬浮冷机不同负荷比例的能效系数举例，如图4所示。
备注
1.以某厂家提供了 100%，90%，80%，70%，60%，50%，40%，30%，20%负荷的能效系数为例。
2.对于厂家未提供的NPLV值，采用线性插值计算。
3.此能效系数是基于固定冷凝器进水温度在32度，冷却水侧定流量的工况得出。
4.250RT磁悬浮冷机最低负荷率为18%。
典型计算日即总冷负荷（含新风）出现最大值的时刻对应的日期。本项目逐时冷 负荷计算的典型计算日为8月2日，其逐时冷负荷计算结果以250RT为例的冷机运行策略如下表所示：
以250RT冷机举例，如下表所示：
5月1日9时，计算负荷为单台 250RT 制冷机供冷量的15.69%，稍低于冷机最低供冷能力（18%），理论上冷机不能开启。解决意见：
1）夜间停止营业后室内会有一定的蓄热，早上制冷机开机时室内实际负荷会高于计算负荷。15.69%和 18%很接近，预计实际运行时不会出 现冷机不能启动的情况。
2）5月1日9时室外温度为11.6℃。物业可以通过调节新风来供冷。本项目设计新风量约为80000m3/h（此数据为我司全年动态负荷计算时参照的建筑图纸计算得出，此数据会随图纸的变化而有调整），室内温度为25℃，新风可实现的冷量至少为361kW。另外，本项目机电设计考虑了AHU、PAU加大新风的条件，可大幅提高新风供冷量。
经过以上分析，对三种冷机选型方案的初投资及运行费用汇总如下表5所示：
从表5可以看出，方案一的初投资最低，运行费用较高。经济性较好。方案二的初投资最高，运行费用最低，相对于方案一的投资回收期约为8年。方案三的初投资较高，运行费用较低，相对于方案一的投资回收期约为168年。
负荷计算中新风考虑同时使用系数，餐饮面积约1545m2，约占可出租店铺面积的30%（餐饮面积中厨房占餐饮面积的33%）。
方案一中当一台冷机出现故障时，剩余冷机冷量可负担总冷负荷的 68%，剩余冷机可以满足的供冷小时数为1596h，占整个供冷季运营时间的80%；
方案二中当一台冷机出现故障时，剩余冷机冷量可负担总冷负荷的82%，剩余冷机可以满足的供冷小时数为1903h，占整个供冷季运营时间的96%；
方案三中当一台冷机出现故障时，剩余冷机冷量可负担总冷负荷的55%，剩余冷机可以满足的供冷小时数为1092h，占整个供冷季运营时间的55%。
从以上分析可以看出，方案二的安全性最高，方案一次之，方案三最差。
250RT制冷机最小供冷量约为45RT，300RT制冷机最小供冷量约为 51RT，400RT制冷机 最小供冷量约为80RT。
在应对小负荷时，方案一的灵活性最优，方案二次之，方案三最差。
从以上分析可以看出，方案一的经济性最好，安全性较高，灵活性最优。
后期招商过程中餐饮面积不超过以上计算面积，同时不存在增加其他负荷的条件下，建议使用方案一。
方案二的经济性一般，安全性最高，灵活性较优。若后期增加餐饮面积或增加其他功能的负荷时，可以使用方案二。
方案三的经济性最差，安全性最低，灵活性最差，不建议使用。
参照文献
[1]钱漾漾. 磁悬浮变频离心式冷水机组可应用性研究[D].清华大学,2017.
[2]魏庆芃,张辉,许哲文,生晓燕,何海东.某机场暖通空调系统的改造及调试运行[J].建筑技术,2020,51(06):666-670.）
[3]姜凯迪,崔红社,高屾,孙锐,林巍.磁悬浮冷水机组在公建项目中的应用分析[J].建筑热能通风空调,2020,39(09):58-61.）
作者介绍：
王波，1979年，男，学士，研究方向：民用建筑机电系统设计及节能、减碳路径研究及智慧运营管理（67147570@qq.com）
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