Energy, Exergy and Thermoeconomics Analysis of Water Chiller Cooler for Gas Turbines Intake Air Cooling

Gas turbine (GT) power plants operating in arid climates suffer a decrease in output power during the hot summer months because of the high specific volume of air drawn by the compressor. Cooling the air intake to the compressor has been widely used to mitigate this shortcoming. Energy and exergy analysis of a GT Brayton cycle coupled to a refrigeration air cooling unit shows a promise for increasing the output power with a little decrease in thermal efficiency. A thermo-economics algorithm is developed to estimate the economic feasibility of the cooling system. The analysis is applied to an open cycle, HITACHI-FS7001B GT plant at the industrial city of Yanbu (Latitude 24o 05” N and longitude 38o E) by the Red Sea in the Kingdom of Saudi Arabia. Result show that the enhancement in output power depends on the degree of chilling the air intake to the compressor (a 12 - 22 K decrease is achieved). For this case study, maximum power gain ratio (PGR) is 15.46% (average of 12.25%), at an insignificant decrease in thermal efficiency. The second law analysis show that the exergetic power gain ratio drops to an average 8.5%. The cost of adding the air cooling system is also investigated and a cost function is derived that incorporates time-dependent meteorological data, operation characteristics of the GT and the air intake cooling system and other relevant parameters such as interest rate, lifetime, and operation and maintenance costs. The profit of adding the air cooling system is calculated for different electricity tariff.

Hybrid Chiller Plant Optimization Strategies for Hotel Building on Nile River of Egypt

Hybrid chiller plants (HCPs) using multiple chillers and different energy sources are highly recommended in several energy applications in non-residential buildings such as hospitals and hotels. Time of use and cooling load profiles are significant factors that should be carefully considered either in chiller plant design or in chiller sequencing operation. This article aims to present an operation planning of HCP which consists of both electric and non-electric chillers. Four operational strategies are proposed and solved to compare their coefficients of performance and economics of running costs. A typical hotel building located on the Nile river in Egypt is selected to perform the current thermal and economic case study. The total cooling load profile of this hotel building is 4000 refrigeration tonnage (TR), which is simulated to optimize chiller sequence of operation and to select optimal design conditions of both numbers for electric and non-electric chillers used in HCP. The results of this comparative study for running cost are defined using various design configurations with different several chiller sequences available for each configuration. Then, the results of COPs, and operational running cost and initial cost are presented in this article also. The comparison aims to find the optimal design and operational sequencing for HCPs on thermal basis and economic analysis which were attached in this article. Recommendations and suggestions for future work are attached at the end of this article.

夏热冬冷地区空调冷热源配置的多目标优化

为实现“双碳”背景下清零建筑直接碳排放的目标,夏热冬冷地区建筑空调冷热源越来越多地采用空气源热泵加水冷式冷水机组的复合架构。其中,空气源热泵冬季供热,夏季与水冷式机组共同供冷。由于空气源热泵供冷能效较低,提高水冷式机组容量配置,尽可能使之分担更多的冷负荷,有利于降低系统供冷能耗,但系统投资也将随之上升。因此,有必要研究复合架构下空调冷热源配置的综合优化方法。利用层次分析法,计算空调冷热源系统的节能性、环保性、经济性、节材性等不同目标维度的权重,建立空调冷热源的综合优化目标函数。设计空调冷热源配置的优化流程,并以上海某办公建筑为例进行分析。结果表明,随着水冷机组容量的增加,空调冷热源系统的全年能耗降低,耗材生产能耗、折算年费上升,而碳排放呈先降后升的规律。多目标优化方法可以更好地实现各项指标之间的平衡,为相关研究及实际项目决策提供参考。

地铁通风空调系统新技术及对东莞地铁适应性分析

地铁通风空调系统运行能耗通常超地铁总能耗的50%以上,因此地铁通风空调系统具有较大的节能空间。从国内地铁通风空调系统的现状及问题切入,阐述了进一步优化地铁通风空调系统的必要性。针对国内在优化地铁通风空调领域的一些新技术与新产品,对以下几方面进行了深入研究:磁悬浮离心机的优势和获得广泛推广的现状;蒸发冷空调出现的契机、发展历史和碰到的困难;高效制冷机房的构成及如何实现整体提高机房能效ERRa值;精细化设计与施工需重点关注的问题、解决措施和实际效果。并对东莞地区进行了适应性分析,提出选用磁悬浮制冷主机,建设高能效机房,谨慎选择蒸发冷空调,以及更精细化设计与施工等措施来优化东莞地铁通风空调系统,对未来推动建设技术先进创新竞争力强的中国地铁具有积极的意义。

风冷冷水机组隔振设计

风冷冷水机组一般安装在楼宇顶部,在运行时会产生振动,为达到行业规定的隔振效率,需要对机组进行隔振系统设计。文中介绍了隔振相关理论和减振器选用时的一般原则,并以公司某款风冷冷水机组为例,介绍了机组设计时减振器选择的基本步骤。

离心式空压机余热制冷/热系统分析

离心式空压机余热以压缩空气的热能为主,通过采用换热器回收空压机余热用于冬季供暖和夏季制冷。离心式空压机余热的回收量主要受压缩空气排气温度、换热器排气端差及热水进出口温度共同影响。建立了进气温度、相对湿度及压缩后空气压力与压缩后空气露点温度的关系曲线,结果表明压缩空气的露点温度随着进气温度、相对湿度、压缩后压力的升高而升高。由于热回收后的排气温度仍然很高,余热主要以压缩空气显热为主。实际应用中,热电比为47.3%、冷电比为23.4%。在余热制冷方面,制冷量主要受热水型吸收式冷水机组驱动热水温度和性能系数影响,采用两级热水型吸收式冷水机组与系统匹配性更好,使用更为普遍。系统总投资回收期为0.38 a,收益主要来自于供暖;制冷设备投资回收期为1.82 a。

蒸发式空气加湿冷却器的性能及其在风冷冷水机组中的应用

通过对采用铝质孔板波纹填料的直接蒸发式空气加湿冷却器的测试，给出了蒸发冷却效率、空气阻力与迎面风速、淋水密度之间的关系式和曲线，并分析了该设备用于风冷冷水机组的效果和经济性。

大型冷(热)水机组性能试验方法的研究

对大型水冷及风冷冷(热)水机组中的性能测试方法进行了介绍,重点阐述了关键部件和设备的设计方法,对在实际工程中遇到的问题及解决方案进行了归纳和总结,以期对从事这一领域研究的科研或工程技术人员有所帮助。

风冷热泵冷热水机组除霜过程仿真

在对风冷热泵冷热水机组除霜过程内部状态变化进行定性分析的基础上 ,建立了机组除霜过程动态仿真的数学模型 ,采用质量引导法对数学模型进行求解 ,仿真计算结果与实验值的对比表明 :风冷热泵冷热水机组除霜过程的动态仿真反映了机组除霜过程的变化趋势 ,为利用建立数学模型进行理论分析并与实验相结合的方法深入研究机组的除霜过程 ,掌握机组除霜过程中各主要部件的性能变化 ,改进机组除霜性能 。

风冷冷水机组部分负荷时的节能优化运行策略与性能分析

对部分负荷时冷水机组的节能优化运行和能量连续调节方法进行了研究 ,提出了一种节能优化运行方案 ,并对机组冷凝器的传热过程进行了模拟计算分析 ,结果表明机组COP最大可提高 35 %。

间接蒸发冷水机组设计开发及性能分析

基于间接蒸发冷却技术设计了高温冷水机组,其驱动源为室外干空气而非电能,冷水机组的理论出水温度可无限接近进口空气的露点温度。建立了数学模型,并提出了系统的串联冷水流程,以更充分地利用室外干空气的能量。合作开发了第一台间接蒸发冷水机组,通过测试得到了实际机组的性能。最后分析了冷水机组作为湿度独立控制空调系统的高温冷源在中国西部及其他地区的应用。

基于GPIB通信的大冷量风冷冷水机组性能测试系统设计

大冷量风冷冷水机组性能测试系统是针对研制的500RT风冷冷水机组性能测试台运行过程中所需要的参数采集、监测以及处理的专门软件。软件开发依据GB/T 18430.1-2007和AHRI 551/591所规定的风冷冷水机组性能测试要求进行,应用最常用的Visual Basic面向对象编程语言为开发平台,构建高效的采集、检测与数据处理测试程序,能够实现对风冷冷水机组性能测试过程中实验数据自动保存与分析处理。测试软件系统通过数据采集仪以通用GPIB接口通信方式把各种传感器获取的信号传输至计算机,实现在不同测试工况下对风冷冷水机组各项性能测试参数的自动采集与监控。测试软件系统能够根据测试所得数据进行测试系统状态判定,有效实验数据分析处理、存档,绘制和打印实时曲线,并输出测试报告。

应用溴化锂吸收式制冷技术提高燃气轮机电站发电效率的研究

对燃气轮机进口处的空气进行预冷，能够提高发电机组的输出功率。与蓄冷方法相比，使用燃气轮机－蒸汽联合循环电站余热锅炉低压蒸发器的一部分蒸汽为热源，利用溴化锂吸收式制冷机制取冷源，冷却燃气轮机进口处的空气，以提高发电机组的输出功率。该方法技术可行，经济效益显著。

常用风冷式热泵机组和冷水机组的噪声测量和分析

介绍了对上海近年来公共建筑空调工程中常用的１０余种品牌的风冷式热泵机组、风冷式冷水机组噪声的测定结果及其分析，并将其与各品牌的有关技术数据作了对比，提出了设计选用时应注意的事项。

南方某地铁站蒸发冷凝冷水机组能效测试分析

为检验蒸发冷凝冷水机组的运行性能,对南方某地铁站车站设备管理用房冷源进行了改造,将原有2台风冷机组中的1台替换为相同冷量的蒸发冷凝冷水机组。在相同负荷、相同环境条件下对两种机组的性能和能耗进行了测试分析,发现蒸发冷凝冷水机组运行效果较优,可以达到预期的节能运行目标。

风冷热泵冷热水机组自调整模糊除霜控制研究

回顾了空气热源热泵除霜控制方法 ,提出了自调整模糊除霜控制的思想 ,介绍了系统的基本结构 ,输入论域的确定 ,输入量的模糊化和模糊推理方法。在高位机上实现了模糊除霜控制的仿真 ,并与实验数据进行了对比 ,表明自调整模糊除霜控制方法先进。

南昌市污水源热泵系统工程实例与应用可行性分析

通过对江西省南昌市某实际工程的污水源热泵系统进行详细调查及计算,分析了该污水源热泵系统的应用条件、负荷需求及节能减排效益。分析结果表明,该污水源热泵系统能够满足工程的实际需求,并且其节能环保效果比传统燃煤锅炉及风冷冷水机组更好;全年节约标煤1 642 t,减少CO2排放4 700 t。

风冷涡旋式冷水机组系统性能的模拟与实验

风冷冷水机组以其使用灵活方便、节能、占地少等特点,在中国被广泛用作空调系统的冷热源并得到了迅速的推广。它由涡旋式压缩机、翅片管式换热器(空气侧)、板式换热器(水冷或加热)和膨胀阀组成。基于分相集总参数法,以及质量守恒、能量守恒和压力平衡,建立了4个主要部件和制冷系统的理论模型。模拟了一套制冷量为30RT,以R22为制冷剂的风冷制冷系统。同时,建立了一套涡旋风冷冷水机组的实验装置,收集和采集了大量的实验数据与模拟结果相对比。

风冷式多联机空调系统的季节经济性作用域

本文针对基于产品名义工况能效比确定的多联机作用域的不足,提出多联机季节经济性作用域的概念和基于空调系统的季节能效比(SEER)和全年性能系数(APF)的多联机季节经济性作用域的确定方法;对此阐述了基于实验数据的多联机和风冷式冷(热)水机组+风机盘管空调系统的全工况性能模型的构建方法;以南京地区办公建筑为例,应用GB/T 18837《多联式空调(热泵)机组》(报批稿)给定的建筑负荷模型、制冷与制热季节各温度发生时间模型,计算分析了不同名义工况能效比(EER和COP)的多联机以SEER和APF为指标的季节经济性作用域。本文提出的多联机季节经济性作用域确定方法不仅为多联机工程设计规范的完善提供一种思路,而且也可指导具体工程的方案选择和设备选型。

集中空调冷却水变流量节能研究

结合重庆市某教学楼集中空调冷却水系统改造工程,基于空调负荷变化特性,分析了变流量对冷水机组和变频冷却水泵能耗的影响,计算了不同变流量控制方式的综合节能率。结果表明,变流量控制方式是影响冷却水变流量节能效果的关键可控要素,采用37℃冷凝器出水温度控制的综合节能率达25.3%。