熱回收空調(diào)原理

1、熱回收空調(diào)原理、特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) - 暖通論文 作者：佚名    文章來源：不詳    點(diǎn)擊數(shù)：    更新時(shí)間：2006-7-10        熱回收空調(diào)原理一、常規(guī)空調(diào)制冷系統(tǒng)中的能耗問題業(yè)內(nèi)人士都知道，“制冷”并不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的降溫過程，與自然冷卻相比，“制冷”的過程實(shí)際上是通過消耗一定的外界能量（如電能、熱能、太陽能等），把熱量從“低溫?zé)嵩础鞭D(zhuǎn)移到“高溫?zé)嵩础钡倪^程。因此，我們通過“制冷”把載冷劑的溫

2、度降低的同時(shí)，加上外功轉(zhuǎn)化的熱量，必然會(huì)產(chǎn)生比冷量更大的熱量。目前絕大部分的空調(diào)設(shè)計(jì)，這部分熱量不但沒有利用，還要消耗水泵及風(fēng)機(jī)動(dòng)力，把熱量通過冷凝器由冷卻介質(zhì)（水、空氣等）帶走。我們?nèi)绻軌虬堰@部分熱量利用起來，則可以實(shí)現(xiàn)單向能耗，雙向輸出，大大提高制冷機(jī)組的能源利用率，還可以節(jié)約冷卻系統(tǒng)的能耗。二、熱回收原理因此，基于以上系統(tǒng)能源再利用的出發(fā)點(diǎn)考慮，廣州哈思空調(diào)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的熱回收空調(diào)技術(shù)，取得了很好的節(jié)能效果。其系統(tǒng)原理圖及相關(guān)工作原理如下：圖31 熱回收空調(diào)系統(tǒng)原理圖熱回收空調(diào)原理及其節(jié)能效果依上圖（圖31）所示，冷水水源直接進(jìn)入熱水器套管入水口，通過逆流循環(huán)吸收經(jīng)過壓縮后的高溫高

3、壓的制冷劑釋放出來的熱量，不但可以提高冷凝系統(tǒng)的效率又達(dá)到加熱冷水的目的。加熱后的熱水（5560）直接進(jìn)貯保溫水箱，以備各項(xiàng)生活熱水之用。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)是以電能來驅(qū)動(dòng)工作，而非電能來制熱。就節(jié)能方面同比之下，電資源雖豐富，但用電直接制熱的方式不但耗電量大，運(yùn)行成本高，而且電熱管容易損壞；對(duì)于常規(guī)用燃油鍋爐加熱的方式，由于燃油的價(jià)格高，產(chǎn)生的效能并不高。因此，該熱回收空調(diào)技術(shù)在節(jié)能方面的效果是相當(dāng)顯著的，而且該系統(tǒng)在夏季制冷時(shí)所產(chǎn)生的熱水是完全免費(fèi)的。熱回收空調(diào)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)單地說，熱回收空調(diào)是把制冷循環(huán)中制冷工質(zhì)冷凝放熱過程放出的熱量利用起來制備熱水。在如今能源緊張、資源匱乏的年代，節(jié)能、環(huán)保已成

4、為持續(xù)發(fā)展的主題，空調(diào)作為建筑的主要能耗之一，怎么從空調(diào)上節(jié)約能源是迫切需要面對(duì)的問題。熱回收空調(diào)顯著的節(jié)能效果現(xiàn)受到越來越多行業(yè)學(xué)者的關(guān)注，這與其本身具備的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是密不可分的。一、熱回收空調(diào)的特點(diǎn)1、就空調(diào)系統(tǒng)而言，簡(jiǎn)約，可靠，無需增加其他電控系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定，無安全隱患。2、熱水系統(tǒng)出水溫度恒定（不會(huì)有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生），能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)供水，可滿足不同需要的生活熱水需求。3、安裝容易簡(jiǎn)便，不受場(chǎng)所限制，安全，使用壽命長。4、節(jié)能環(huán)保，運(yùn)行費(fèi)用省，經(jīng)濟(jì)效益高。二、熱回收空調(diào)的優(yōu)勢(shì)1、熱回收系統(tǒng)充分利用空調(diào)系統(tǒng)的廢熱，將空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生的低品位熱量有效地利用起來，達(dá)到了節(jié)約能源

5、的目的。 2、熱加收系統(tǒng)減少了排到環(huán)境的廢熱；同時(shí)，由于取消冷卻塔，減小了建筑物周圍的噪音，有效地保護(hù)了建筑物周圍的環(huán)境。 3、使用熱回收系統(tǒng)，用戶不再需要在家中設(shè)置熱水器，這樣就給用戶帶來方便與安全；同時(shí)，使用熱回收系統(tǒng)，業(yè)主可以簡(jiǎn)化或者省去熱水加熱系統(tǒng)，從而也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的運(yùn)行管理。使用熱回收系統(tǒng)，是利用廢熱來回?zé)嵘顭崴?，這樣就降低了用戶使用生活熱水的費(fèi)用。4、和電驅(qū)動(dòng)或燃油驅(qū)動(dòng)型系統(tǒng)以及燃?xì)鉄崴鳎t）等產(chǎn)品相比，具有無安全隱患、運(yùn)行可靠，使用壽命長，出水溫度恒定（不會(huì)有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生），能同時(shí)多點(diǎn)供水的優(yōu)越性。5、和太陽能熱水器相比，具有不受安裝場(chǎng)所限制，安裝容易、不漏水、安全、壽

6、命長、全天候熱水供應(yīng)，出水溫度恒定（不會(huì)有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生）的優(yōu)越性。6、和熱泵熱水器相比，具有一機(jī)多用的功能，除能一年四季提供生活熱水外，還能一年四季為室內(nèi)提供空調(diào)供應(yīng)。7、和傳統(tǒng)中央空調(diào)相比，具有一機(jī)多用的功能，除能一年四季為房間提供中央空調(diào)冷、熱空氣調(diào)節(jié)外，還能一年四季為房間提供恒溫的中央熱水。運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活（多壓機(jī)，多系統(tǒng)），管路系統(tǒng)簡(jiǎn)單，能效高、運(yùn)行費(fèi)用省的特點(diǎn)。三、與傳統(tǒng)中央空調(diào)和燃?xì)忮仩t的節(jié)能對(duì)比就經(jīng)濟(jì)性而言，在一些需要提供室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)和中央熱水供應(yīng)的場(chǎng)所（如賓館，酒店，發(fā)廊等），如采用傳統(tǒng)中央空調(diào)則需另外投入燃?xì)忮仩t以輔熱水之用，現(xiàn)就其與熱回收空調(diào)就投入及運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣

7、勢(shì)宏觀對(duì)比分別如下：（1）、采用熱回收型中央空調(diào)機(jī)組可省掉鍋爐設(shè)備的投入，即省掉設(shè)備的投資又節(jié)省了鍋爐房的建筑面積；（2）、在夏季可節(jié)約全部的衛(wèi)生熱水的加熱費(fèi)用，即使是在冬季運(yùn)行費(fèi)用也只是鍋爐的1/3，每年可為用戶節(jié)省非常可觀的鍋爐運(yùn)行費(fèi)用；（3）、機(jī)組可安裝在屋面、平臺(tái)、地面等，不用占據(jù)建筑面積，可為用戶節(jié)省可觀的建筑面積，特別對(duì)于重慶市內(nèi)更具有經(jīng)濟(jì)效益；（4）、沒有冷卻水系統(tǒng)，省掉了冷卻塔、水泵和冷卻水管路系統(tǒng)的投資和安裝工作，節(jié)約了此項(xiàng)的費(fèi)用，在平時(shí)運(yùn)行時(shí)節(jié)約了大量的冷卻水耗；（5）、自動(dòng)化程度高，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬廣，在不同季節(jié)和負(fù)荷下更能符合調(diào)節(jié)上的要求，具有傳統(tǒng)中央空調(diào)機(jī)組無法比擬的負(fù)

8、荷試用性，具有非常明顯的節(jié)能性。特別是在夜間、過度季節(jié)，低負(fù)荷時(shí)更明顯；（6）、單機(jī)振動(dòng)和噪音小，對(duì)建筑的影響小，如設(shè)計(jì)、安裝處理的好對(duì)建筑的使用不會(huì)造成任何影響；（7）、單機(jī)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)節(jié)能。以下就以日用水量為30噸的中型服務(wù)性場(chǎng)所熱水供應(yīng)為例就投入費(fèi)用方面簡(jiǎn)單對(duì)比如下：分析基準(zhǔn)：熱水用量30噸/天，熱回收空調(diào)采用LSQ31R2/R型，鍋爐采用3×104kcal/h型。（一）、初投資費(fèi)用分析：設(shè) 備 名 稱 熱回收空調(diào) 天燃?xì)忮仩t 燃油鍋爐 煤氣爐 電鍋爐 設(shè)備費(fèi)（元） 49800 15000 15000 15000 10000 水 箱（元） 20000 6000 6000

9、 6000 6000 總費(fèi)用（元） 69800 21000 21000 21000 16000 投資對(duì)比分析：熱回收空調(diào)機(jī)組比天燃?xì)?、油爐、煤氣爐高出69800-21000=48800元。熱回收空調(diào)機(jī)組比電鍋爐高出69800-16000=53800元。（二）、運(yùn)行費(fèi)用節(jié)能性分析（設(shè)備選型時(shí)考慮一定的富裕量，實(shí)例中以20噸/天為基準(zhǔn)）：1、夏季加熱1噸水費(fèi)用對(duì)比（水溫2555，加熱量30000 Kcal）：加熱方式 熱回收空調(diào) 天燃?xì)忮仩t 燃油鍋爐 煤氣爐 電鍋爐 燃料熱值 1kw/度 9000kcal/Nm3 10300 Kcal/kg 4200 kcal/Nm3 1kw/度 設(shè)備效率 262

10、% 95% 90% 90% 100% 燃料消耗量 11.82度 3.51Nm3 3.24 kg 7.94 Nm3 34.89 產(chǎn)冷量（KW） 31 0 0 0 0 燃料單價(jià)（元） 0.60 3.0 4.74 1.60 0.6 加熱費(fèi)用（元） 7.09 10.53 15.36 12.71 20.94 用水量20噸/天，共180天費(fèi)用 25524 37908 55296 45756 75384 2、冬季加熱1噸水費(fèi)用對(duì)比（水溫1555，加熱量40000 Kcal）：加熱方式 熱回收空調(diào) 天燃?xì)忮仩t 燃油鍋爐 煤氣爐 電鍋爐 燃料熱值 1kw/度 9000kcal/Nm3 10300 Kcal/kg

11、 4200 kcal/Nm3 1kw/度 設(shè)備效率 280% 95% 90% 90% 100% 燃料消耗量 17.18度 4.67 Nm3 4.31 kg 10.58 Nm3 46.52 燃料單價(jià)（元） 0.60 3.0 4.74 1.60 0.6 加熱費(fèi)用（元） 10.31 14.01 20.43 16.93 27.91 用水量20噸/天，共180天費(fèi)用 37116 50436 73548 60948 100476 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比分析：通過以上分析可以看出，采用熱回收型空調(diào)機(jī)組，全年費(fèi)用僅為：25524+37116=62640元，在滿足熱水供應(yīng)外，夏季還可為空調(diào)系統(tǒng)提供免費(fèi)冷量31×

12、20×180=111600KW（價(jià)值25557元）；全年比采用天燃?xì)鉅t節(jié)約熱水費(fèi)用：37908+50436-62640=25704元； 全年比采用煤氣爐節(jié)約熱水費(fèi)用：45756+60948-62640=44064元；全年比采用燃油爐節(jié)約熱水費(fèi)用：55296+73548-62640=66204元；全年比采用電爐節(jié)約熱水費(fèi)用：75384+100476-62640=113220元；如把空調(diào)冷量價(jià)值加上；全年比采用天燃?xì)鉅t節(jié)約費(fèi)用：37908+50436-62640+25557=51261元； 全年比采用煤氣爐節(jié)約熱水費(fèi)用：45756+60948-62640+25557=69621元；全年比

13、采用燃油爐節(jié)約熱水費(fèi)用：55296+73548-62640+25557=91761元；全年比采用電爐節(jié)約熱水費(fèi)用：75384+100476-62640+25557=138777元；結(jié)論：通過以上初投資和運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比可得出，采用熱回收空調(diào)和采用其它熱水加熱設(shè)備相比，不用一年的時(shí)間就可以收回在設(shè)備上的多投入部分；不用兩年的時(shí)間在運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省方面就可以收回全部設(shè)備上的投入。綜上所述，由于空調(diào)熱回收技術(shù)理論可靠，技術(shù)和設(shè)備也進(jìn)入了成熟階段，故該技術(shù)現(xiàn)已得到廣泛關(guān)注。根據(jù)有關(guān)資料介紹，我國僅北緯32度以南的14個(gè)省，約有賓館、酒店等5萬家以上。由于這部分地區(qū)空調(diào)期較長，利用時(shí)間也較長，投資效益非常明顯，

14、相比之下設(shè)備投入回收期一般在1020個(gè)月之間。熱回收空調(diào)適用范圍熱回收型空調(diào)機(jī)組同時(shí)具備房間空氣調(diào)節(jié)和供給中央熱水的特性本身決定了其可分別適用于空調(diào)和熱水領(lǐng)域。在如今能源逐日緊缺的時(shí)代，其在節(jié)能方面的優(yōu)越性揭示了其在空調(diào)和熱水領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿?。一般來說，像賓館、酒店、醫(yī)院、公共浴室和一些食品加工廠等用戶，在供冷的同時(shí)，還要利用各種燃料或電加熱鍋爐、熱水爐、蒸汽爐等制備熱水，消耗大量的能源。若把制冷循環(huán)中制冷工質(zhì)冷凝放熱過程放出的熱量利用起來制備熱水，在開空調(diào)的季節(jié)，或使用制冷設(shè)備的同時(shí)，可制備5060的熱水，足以滿足客房洗浴、廚房洗滌和工藝用熱水等用途。這樣既提高了能源利用率，減少了能源消耗及對(duì)

15、環(huán)境的污染，又節(jié)省了能源費(fèi)用的開支。 因此，熱回收空調(diào)的最佳適用場(chǎng)合是賓館，酒店，發(fā)廊，餐廳，醫(yī)院，別墅以及需要集中綜合提供空調(diào)和熱水的其他公共設(shè)施。 論文上傳：source00 論文作者：樂照林您是本文第 697 位讀者摘要：圍繞空調(diào)節(jié)能，減少空調(diào)熱能消耗及相應(yīng)的溫室氣體排放這一專題，概要推介一種新型冷水機(jī)組熱回收方式，概念及其系統(tǒng)形式、控制原理、性能評(píng)價(jià)系數(shù)、適用機(jī)型等。并提出了這一新型冷水機(jī)組熱回收方式對(duì)恒溫恒濕和同時(shí)制冷制熱空調(diào)領(lǐng)域的適用性及所具有的節(jié)能意義，開辟空調(diào)節(jié)能新領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：熱能消耗 熱能轉(zhuǎn)移 恒溫恒濕量 COP 1.引言隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和人類生活水準(zhǔn)的不斷提高，空調(diào)的

16、應(yīng)用也越來越普及。而空調(diào)在適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足人類需求的同時(shí)，也給人類帶來了巨大的能源消耗負(fù)擔(dān)和其他如溫室效應(yīng)等負(fù)面影響，因此，減少空調(diào)的能源消耗，尋求空調(diào)可持續(xù)發(fā)展之路，已成為空調(diào)設(shè)計(jì)所面臨的一個(gè)重要和首要的問題。在論述本文的內(nèi)容以前,有必要對(duì)空調(diào)的能耗進(jìn)行分類，并對(duì)已有的空調(diào)節(jié)能技術(shù)也作一些分類比較。2.空調(diào)能耗的分類空調(diào)制冷要使用電力或蒸汽；空調(diào)水、氣輸送要消耗電力；冬季空調(diào)要使用電力或油、煤等自然能源，不同的季節(jié)、不同的空調(diào)系統(tǒng)有不同的能耗。但就分類而言，可歸結(jié)分為兩類：電力消耗和熱能消耗。而電力消耗最總?cè)钥蓺w結(jié)為熱能消耗（自然能發(fā)電除外），因此，從環(huán)保的角度來看，空調(diào)的所有能耗均為熱能

17、消耗，都有CO2溫室氣體的排放代價(jià)。具體來看，空調(diào)系統(tǒng)中，所有電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，都存在電力消耗；各種鍋爐、溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組等則存在熱能消耗,在一般情況下，夏季空調(diào)，除溴化鋰制冷機(jī)組以外，均以電力消耗為主；冬季空調(diào)，則以熱能消耗為主，但同時(shí)存在電力消耗。各種氣源、水源、地源空調(diào)系統(tǒng)僅消耗電力。3.空調(diào)節(jié)能技術(shù)分類和比較作為對(duì)空調(diào)節(jié)能技術(shù)不斷探索的回報(bào),在空調(diào)設(shè)計(jì)中,已有很多成熟的技術(shù)和相關(guān)的產(chǎn)品可運(yùn)用。具體可分為三種類型:3.1 節(jié)省型：通過追求高效率,優(yōu)化系統(tǒng)和加強(qiáng)自動(dòng)控制的運(yùn)用，來節(jié)省空調(diào)運(yùn)行能耗, 減少或避免能源浪費(fèi)，從而節(jié)省能源。如：選用高效率產(chǎn)品，優(yōu)化系統(tǒng)配置，采用變風(fēng)量或變水量、二次回風(fēng)等

18、節(jié)能系統(tǒng)及其他運(yùn)行控制節(jié)能技術(shù)等。就其節(jié)省的能耗而言，既節(jié)省空調(diào)動(dòng)力消耗，也節(jié)省一些空調(diào)熱能消耗。3.2 自然能利用型：通過合理使用自然能，而減少空調(diào)能源消耗，如：新風(fēng)供冷，冷卻水供冷，氣源，水源及地源供冷供熱等自然能利用技術(shù)等。自然能利用型主要節(jié)省空調(diào)熱能消耗，值得注意的是，其節(jié)省的熱能是相當(dāng)可觀的。此外，節(jié)省了空調(diào)熱能消耗，也就減少了相應(yīng)的CO2排放量，因而具有良好的環(huán)保優(yōu)勢(shì)和可持續(xù)發(fā)展特性。3.3 熱回收型：通過對(duì)熱能的再回收，實(shí)現(xiàn)熱能的二次利用，從而減少空調(diào)的能源消耗。如新排風(fēng)熱回收技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)品的不同，又可分為：轉(zhuǎn)輪式或固定板翅式全(顯)熱交換式熱回收，盤管式熱回收，熱泵式熱回收等方

19、式。其他如冷水機(jī)組生活熱水熱回收等等。就上述各熱回收方式所節(jié)省的能耗來分析，夏季一般主要節(jié)省空調(diào)電力能耗，當(dāng)采用溴化鋰主機(jī)時(shí)，節(jié)省的是空調(diào)熱能消耗。冬季一般主要節(jié)省空調(diào)熱能消耗，當(dāng)采用自然能利用型主機(jī)如氣源熱泵時(shí)，節(jié)省的是空調(diào)電力能耗?？傊?，同樣具有良好的環(huán)保優(yōu)勢(shì)和可持續(xù)發(fā)展特性。由于熱回收型冷水機(jī)組在以前的應(yīng)用中，較多采用串聯(lián)型冷凝器，由于機(jī)組這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，熱回收量一般最高僅為制冷負(fù)荷的30%至40%。而且，熱回收量隨著冷負(fù)荷的減少很快下降，不能相對(duì)穩(wěn)定提供。此外，回收的熱能一般均用于生活熱水，由于生活熱水使用上的不穩(wěn)定性，熱回收量也時(shí)有時(shí)無、時(shí)高時(shí)低，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定造成不利影響。

20、因此，此類熱回收，雖亦為廢熱利用，具有一定的環(huán)保節(jié)能意義，但節(jié)省量較小，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行亦存在不利的影響。但是，當(dāng)采用一種新的結(jié)構(gòu)形式使熱回收量可更高，更穩(wěn)定，且回收的熱能用于空調(diào)系統(tǒng)本身時(shí), 熱回收型冷水機(jī)組可節(jié)省的空調(diào)熱能消耗是相當(dāng)可觀的。其節(jié)能意義可得到極大發(fā)揮。本文以下所探究的，就是這種熱回收技術(shù)及其應(yīng)用新領(lǐng)域。4.新的冷水機(jī)組熱回收方式（以下簡(jiǎn)稱新方式）以常規(guī)的螺桿式冷水機(jī)組為例，基于壓縮制冷的工作原理，冷水機(jī)組在蒸發(fā)器一側(cè)制冷劑蒸發(fā)吸熱制冷的同時(shí)，在冷凝器一側(cè)制冷劑則在冷凝放熱，而且其放熱量大于蒸發(fā)器的吸熱量，新的熱回收方式目標(biāo)就是為了回收冷凝器100%的放熱量以供再利用，從而可節(jié)省

21、相應(yīng)的空調(diào)熱能消耗，減少因空調(diào)而產(chǎn)生的對(duì)大氣環(huán)境的溫室氣體排放。新的冷凝機(jī)組回收方式基于對(duì)冷凝器的設(shè)計(jì)，可以命名為一體化并聯(lián)式冷凝器（以下簡(jiǎn)稱為新型冷凝器），常規(guī)的冷凝器為一組盤管，冷卻水吸熱后，由冷卻塔將熱量散入大氣，一般冷卻水為開式系統(tǒng)。所謂一體化并聯(lián)式冷凝器，是指相對(duì)于冷媒而言是一個(gè)冷凝器，但從水側(cè)來看，有二組并聯(lián)的水盤管，其中一組盤管對(duì)應(yīng)于常規(guī)機(jī)型的工作方式，為開式系統(tǒng)，而另一組為熱回收盤管，采用閉式循環(huán)。從這樣的結(jié)構(gòu)形式可以看出，任一組盤管，只要配置足夠的熱交換面積，都有可能吸收全部的冷凝負(fù)荷。也因此，熱回收量受冷負(fù)荷變化的影響得以完全消除。舉例來說，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行冷負(fù)荷下降為滿負(fù)荷的4

22、0%時(shí)，熱回收量仍可達(dá)機(jī)組冷負(fù)荷的45%以上。附圖1 熱回收機(jī)組水系統(tǒng)原理圖就其控制調(diào)節(jié)來說，配置新型冷凝器的熱回收冷水機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱新型冷水機(jī)組），在運(yùn)行時(shí)，控制原理很簡(jiǎn)單：與常規(guī)冷水機(jī)組相比，機(jī)組內(nèi)部不需要增加任何控制，只需在開式冷卻水系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)旁通閥及相應(yīng)的控制單元，通過調(diào)節(jié)冷卻水旁通水量，調(diào)接冷卻塔的散熱量，就可同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱回收水系統(tǒng)的出水溫度控制和熱回收量的需求量適應(yīng)控制，同時(shí)確保機(jī)組在定流量，定冷凝壓力的工況下穩(wěn)定運(yùn)行，一控多效，簡(jiǎn)單可靠。原理參見附圖1：5.新型冷水機(jī)組熱回收方式的優(yōu)越性新方式與本文3.3節(jié)所述的熱回收方式相比，具有明顯的優(yōu)越性。本文3.3節(jié)所述的冷水機(jī)組熱回收

23、方式中，可采用的冷凝器形式可有兩種，分別為分體并聯(lián)式冷凝器和分體串聯(lián)式冷凝器，它們的共性在于都有兩個(gè)冷媒冷凝器，區(qū)別在于一種為并聯(lián)方式，一種為串聯(lián)方式。采用分體并聯(lián)式冷凝器的熱回收冷水機(jī)組，優(yōu)點(diǎn)在于理論上熱回收量可達(dá)冷凝負(fù)荷的100%，似乎熱回收量可根據(jù)需要設(shè)計(jì)控制，而缺點(diǎn)在于，實(shí)際上兩個(gè)并聯(lián)冷凝器之間的冷媒流量需按熱回收量的變化而調(diào)節(jié), 在運(yùn)行時(shí)為使機(jī)組能相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)運(yùn)行要求所需的控制相對(duì)復(fù)雜，而且實(shí)際也較難于控制。事實(shí)上，真正以這種方式用于熱回收的并不多。采用分體串聯(lián)式冷凝器的熱回收冷水機(jī)組：一般前置冷凝器用于吸收壓縮機(jī)系統(tǒng)高溫排氣的散熱，以提供較高的水溫，為熱回收冷凝器，而后

24、置冷凝器用于吸收制冷劑冷凝放熱，優(yōu)點(diǎn)在于沒有附加的復(fù)雜控制要求，但其最大的缺點(diǎn)本文前已述及，其結(jié)構(gòu)方式?jīng)Q定了熱回收量有限，而且，隨著冷負(fù)荷的降低，熱回收量也迅速降低，因此熱回收量并不能按需提供。由此，在實(shí)際的運(yùn)行中，雖有應(yīng)用，但一般僅用于提供生活熱水。相比較而言，采用新型冷凝器的冷水機(jī)組，熱回收冷凝器與常規(guī)冷凝器合二為一，通過簡(jiǎn)單的溫度控制，既控制了熱回收水的出水溫度，又控制了冷水機(jī)組的冷凝壓力，同時(shí)也適應(yīng)了熱回收負(fù)荷與冷卻散熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)需求。最關(guān)鍵的在于：只要需要，熱回收量可達(dá)100%。6.新型冷水機(jī)組的綜合性能系數(shù)COP新型冷水機(jī)組在制冷的同時(shí)，由于冷凝負(fù)荷被部分或全部回收利用，為熱用戶提

25、供了熱能，節(jié)省了相應(yīng)的用戶熱能消耗，因此，新型冷水機(jī)組提供的效能包括兩部分：是制冷量與制熱量之和。因此，其綜合性能系數(shù)COP當(dāng)100%熱回收時(shí)COP = ( QL + QLN ) / W式中,QL為制冷量, QLN為熱回收量，即100%冷凝負(fù)荷，W為機(jī)組耗電量。當(dāng)以某一百分比C%熱回收時(shí)：   COP = ( QL + C% x QLN ) / W由此可見，新型冷水機(jī)組的綜合性能系數(shù)COP最高可以是冷水機(jī)組的制冷性能系數(shù)與熱泵的制熱性能系數(shù)之和，其綜合性能系數(shù)COP之高，反映出其顯著的節(jié)能意義。即使是部分熱回收，節(jié)能效果仍然十分可觀。需要注意的是，熱回收水溫的高低對(duì)于新型冷水機(jī)組的綜

26、合性能系數(shù)有一定影響。當(dāng)所要求的熱回收水溫高與常規(guī)制冷系統(tǒng)冷卻水溫時(shí)，每高出一度，制冷性能系數(shù)約下降2.1%，此時(shí),約需1.7%的熱回收量以確保新型冷水機(jī)組的綜合性能系數(shù)不低于常規(guī)冷水機(jī)組的制冷系數(shù)。以熱回收水溫45為例，制冷性能系數(shù)約下降17%，此時(shí)要求約14%的熱回收量來彌補(bǔ)，否則，新型冷水機(jī)組的綜合性能系數(shù)將低于常規(guī)冷水機(jī)組。所以，熱回收水溫越低，熱回收比例越高，新型冷水機(jī)組的綜合性能系數(shù)COP越高，節(jié)能效果越明顯。從本文下述實(shí)際可應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)熱回收水溫的要求來看，是與此要求完全吻合的。7.適用機(jī)型工程用空調(diào)冷水機(jī)組型式主要有活塞式、螺桿式、離心式和溴化鋰吸收式四種。是否適用或哪一種最適合

27、作為新型冷水機(jī)組應(yīng)用于空調(diào)領(lǐng)域，主要取決于各種機(jī)型在可能的冷凝溫度提高時(shí)的運(yùn)行適應(yīng)能力；和各種機(jī)型對(duì)冷凝器結(jié)構(gòu)改造的適應(yīng)性及投資大??；以及各種機(jī)型的容量特性對(duì)工程的適應(yīng)性。相比較而言,離心機(jī)由于喘震問題的存在，對(duì)提高冷凝溫度的適應(yīng)能力很差，活塞機(jī)具有較好的適應(yīng)性，螺桿式則借助于二次蒸發(fā)吸氣和噴液技術(shù)的日益發(fā)展和完善而勝任有余，溴化鋰機(jī)組也不例外；但對(duì)冷凝器結(jié)構(gòu)改造的適應(yīng)方面, 溴化鋰機(jī)組因冷凝器在機(jī)組內(nèi)部而略顯不利，非標(biāo)設(shè)計(jì)程度和投資會(huì)較大，其余三中機(jī)型則不分伯仲,均較簡(jiǎn)單；而在裝機(jī)容量特性方面，一般活塞式適應(yīng)于較小的工程，螺桿式可適應(yīng)于中型和較大型工程的需求。離心機(jī)則較適合較大工程，溴化鋰機(jī)

28、組由于技術(shù)的日益成熟，限制較小。由此可見，相對(duì)而言，螺桿式機(jī)組應(yīng)用于新型熱回收冷水機(jī)組，適應(yīng)性較強(qiáng)，投資少,工程的適用面較廣,性能最優(yōu)。其它機(jī)型，或多或少有所限制。8.應(yīng)用領(lǐng)域與節(jié)能意義探究新型冷水機(jī)組的意義，目的在于它具有節(jié)能意義和較廣泛的可應(yīng)用性，這正是本文所要開辟的空調(diào)節(jié)能新領(lǐng)域。8.1 恒溫恒濕空調(diào)領(lǐng)域: 在恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的夏季運(yùn)行工況中，冷卻降溫和除濕空氣處理過程同時(shí)能滿足室內(nèi)溫濕度要求的機(jī)會(huì)微乎其微，當(dāng)除濕的要求大于降溫的要求時(shí)，再熱也就不可避免，冷熱抵消也就不期而至，而此時(shí)，所需的再熱量，完全可由新型冷水機(jī)組提供。而且，用于再熱的熱回收水溫，只需常規(guī)工況的冷卻水溫就能滿足要求,

29、具有很高的綜合性能系數(shù)。對(duì)應(yīng)于水冷恒溫恒濕機(jī)組，類似應(yīng)用頗具優(yōu)勢(shì)，只需在機(jī)組內(nèi)，增設(shè)一個(gè)帶旁通控制的盤管，串接于冷卻水系統(tǒng)中，用于再熱，就無需設(shè)置再熱電加熱器，節(jié)省相應(yīng)的耗電量。8.2 分區(qū)再熱空調(diào)領(lǐng)域: 可采用合并系統(tǒng)而要求分區(qū)控制的場(chǎng)合，也存在對(duì)再熱量的需求。這與恒溫恒濕再熱的應(yīng)用特性完全相同。8.3 制冷和制熱需求并存的空調(diào)領(lǐng)域: 在同時(shí)有制冷和制熱要求的場(chǎng)所，典型代表就是采用四管制水系統(tǒng)的空調(diào)領(lǐng)域，當(dāng)不使用新型熱回收冷水機(jī)組時(shí)，制冷系統(tǒng)的冷凝負(fù)荷排入大氣，而制熱的熱量則來自于某種熱源，表面上不存在冷熱抵消，而事實(shí)上，用于加熱的能源消耗卻是一種無謂的消耗，在這種情況下，采用新型冷水機(jī)組也

30、就獲得了免費(fèi)的熱源。因?yàn)榇藭r(shí)，新型冷水機(jī)組所做的只是熱量轉(zhuǎn)移。 冷熱需求越平衡，節(jié)能效果越好。此外, 在這種應(yīng)用中，對(duì)熱回收水溫的要求，也是可以適當(dāng)降低的。 同樣可具有較高的綜合性能系數(shù)。在空調(diào)的應(yīng)用領(lǐng)域，需要恒溫恒濕的場(chǎng)所很多，電子、醫(yī)藥、紡織、印刷行業(yè)等等；有同時(shí)制冷制熱需求的場(chǎng)所也舉不勝舉，僅此兩項(xiàng)可見，新型冷水機(jī)組的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。對(duì)于新型冷水機(jī)組的應(yīng)用，與原來未使用這一熱回收的系統(tǒng)相比，所增加的投資是非常有限的，但可節(jié)省的能源是極其可觀的。與其它熱回收方式如：轉(zhuǎn)輪熱回收，全熱交換器的高投資相比，新型冷水機(jī)組的產(chǎn)出與投入之比，無疑是相當(dāng)優(yōu)秀的。同時(shí)，從環(huán)保角度，無論是用于再加熱還是用

31、于需要同時(shí)制冷制熱的場(chǎng)所，新型冷水機(jī)組實(shí)現(xiàn)的都是熱量轉(zhuǎn)移，都是把熱量從不需要的地方轉(zhuǎn)移到需要的地方，并籍此減少了熱能消耗和相應(yīng)的溫室氣體排放，而且總量可觀，無疑,這對(duì)于環(huán)境的保護(hù)和空調(diào)的可持續(xù)發(fā)展是極其有利的。三級(jí)自動(dòng)復(fù)疊制冷系統(tǒng)的試驗(yàn)研究作者：荊磊 張華 盧峰  文章來源：互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊數(shù)： 更新時(shí)間：2006-3-10 12:38:55 【字體：小 大】【發(fā)表評(píng)論】【加入收藏】【告訴好友】【打印此文】【關(guān)閉窗口】 搭建了一種三級(jí)自動(dòng)復(fù)疊的制冷系統(tǒng)的研究裝置，采用R134a/R23/R14混合制冷劑，兩級(jí)分凝的制冷系統(tǒng)。對(duì)試驗(yàn)裝置和混合制冷劑組分進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)。試

32、驗(yàn)裝置達(dá)到-100，制冷量達(dá)到38W。 關(guān)鍵詞：混合工質(zhì) 自動(dòng)復(fù)疊循環(huán) 0 引言自動(dòng)復(fù)疊循環(huán)制冷機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，操作簡(jiǎn)便，在能源、軍工、空間、生物、醫(yī)療和生命科學(xué)等高科技領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者紛紛對(duì)自動(dòng)復(fù)疊制冷技術(shù)展開了新的研究。目前，自動(dòng)復(fù)疊制冷循環(huán)呈現(xiàn)出新的發(fā)展特點(diǎn)2-3，對(duì)其研究主要集中在兩個(gè)方面：一方面是對(duì)原有的制冷循環(huán)流程的改進(jìn)，包括采用新型換熱器和高效氣液分離器；另一方面則是采用新型的制冷工質(zhì)，包括二元工質(zhì)和多元工質(zhì)，以滿足環(huán)保和制取低溫的要求。1 三級(jí)自動(dòng)復(fù)疊制冷系統(tǒng)針對(duì)本課題-100的制冷溫度，選擇單級(jí)壓縮、兩級(jí)分凝的制冷循環(huán)作為本課題的方案，原理性方案如1所示

33、。圖1 三級(jí)自動(dòng)復(fù)疊制冷循環(huán)實(shí)際系統(tǒng)示意圖A- 壓縮機(jī); B-冷凝器; C-干燥過濾器; D-高溫級(jí)氣液分離器; E-高溫級(jí)節(jié)流閥; F-分凝換熱器; G-高溫級(jí)蒸發(fā)冷凝器;H-中溫級(jí)氣液分離器; I-中溫級(jí)節(jié)流閥; J-分凝換熱器; K-低溫級(jí)蒸發(fā)冷凝器; L-低溫級(jí)節(jié)流閥; M-蒸發(fā)器; N-膨脹容器; P-匯合點(diǎn); Q-匯合點(diǎn); 130-測(cè)點(diǎn) 膨脹容器的作用在于降低機(jī)組停機(jī)后的平衡壓力。低溫、中溫工質(zhì)(如R14/R23)在常溫下已經(jīng)超過其臨界溫度，全部以氣態(tài)形式存在，這會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)平衡壓力非常高，平衡壓力過高帶來如下后果：制冷管路破裂的可能性增大。壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)“油擊”的幾率增大。啟動(dòng)壓力

34、過高。分凝換熱器的主要作用兩個(gè)：一是進(jìn)一步提純低溫組分的純度，另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)潤滑油的分離。混合工質(zhì)飽和氣體的組分和溫度的高低密切相關(guān)，溫度越低其低溫工質(zhì)組分含量越高。2 制冷劑的選擇用于自動(dòng)復(fù)疊循環(huán)的非共沸混合工質(zhì)在循環(huán)過程中有其獨(dú)特性的一面：自動(dòng)實(shí)現(xiàn)各組分的分凝、分離和混合的過程，這決定了其循環(huán)過程完全不同于用于節(jié)能和環(huán)保目的的一般混合工質(zhì)。復(fù)疊式制冷循環(huán)的高溫部分使用的制冷劑，一般為R134a、R22、R502，也可使用R1270(丙烯)或R290(丙烷)。低溫部分使用的制冷劑有：R23、R14、R1150(乙烯)和R170(乙烷)。對(duì)于復(fù)疊式制冷循環(huán)，R23適用的蒸發(fā)溫度范圍是-70-11

35、0,R14適用的蒸發(fā)溫度范圍是-110-140。綜合考慮結(jié)合本文課題-100的制冷溫度，選擇了三種工質(zhì)：R134a、R23、R14，其主要熱物性質(zhì)如表1所示4。這三種工質(zhì)中均不含對(duì)臭氧層有破壞作用的Cl原子，R134a和R23的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)相差55.9，R23和R14的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)相差45.8。表1 三種工質(zhì)的主要熱物性參數(shù) 工質(zhì)分子式分子量ODPGWP標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)凝固溫度臨界溫度臨界壓力MPa等熵指數(shù)R134aC2H2F4102.0000.2-26.2-101.0101.14.061.11R23CHF370.01014800-82.1-160.025.94.681.19R14CF488.010N/A-1

36、27.9-184.0-45.53.751.223 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建主要部件的設(shè)計(jì)選型，選用了Danfoss 114H5534冷凝機(jī)組，在常規(guī)冷柜箱體的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)制作了內(nèi)膽用于保溫改造，制作了符合實(shí)驗(yàn)條件的低溫箱體。節(jié)流設(shè)備的選擇與匹配和混合工質(zhì)的換熱計(jì)算是本章的兩大難點(diǎn)，在理論計(jì)算指導(dǎo)與前期兩級(jí)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的基礎(chǔ)上完成了毛細(xì)管和套管式換熱器的選型。制冷循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)期間需要實(shí)時(shí)記錄30路溫度數(shù)據(jù)和2路壓力數(shù)據(jù)，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)這32個(gè)參數(shù)的自動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)圖像顯示和數(shù)據(jù)庫保存為目標(biāo)（圖2）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含電量參數(shù)測(cè)量部分。AN7931A本身內(nèi)置微控制器，可以實(shí)現(xiàn)與上位PC的基于RS-2

37、32協(xié)議的串行通訊。AN7931A儀表通過一根RS-232通訊電纜與主計(jì)算機(jī)的串行口連接。同樣的，基于Visual Basic6.0語言我們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟件程序。圖2 溫度壓力采集系統(tǒng)硬件圖4 實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析循環(huán)系統(tǒng)啟動(dòng)后，R134a流、R23流、R14流的節(jié)流溫度變化如圖3所示和柜內(nèi)溫度如圖4所示。圖3 R134a流、R23流、R14流的節(jié)流溫度變化 圖4 低溫箱體的降溫曲線實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能測(cè)試在30環(huán)境溫度下進(jìn)行，系統(tǒng)啟動(dòng)4.5h后，柜溫降至-100，制冷量為38W，運(yùn)行COP=0.056。循環(huán)系統(tǒng)中有兩個(gè)匯合點(diǎn)P和Q，R134a流和低溫混合流在P點(diǎn)匯合成高溫混合流，R23流和R14流在Q點(diǎn)匯合成低溫混合流，其運(yùn)行狀態(tài)如圖5所示。兩股流體匯合時(shí)，如果不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，得到的匯合流的溫度介于兩股支流的溫度之間。但是從圖5可以看到，開機(jī)運(yùn)行約90min內(nèi)，高溫混合流的溫度t24始終低于其兩個(gè)支流的溫度t22和t23，90min以后，才介于兩者之間。匯合之后混合物流體的溫度決定于兩個(gè)因素：焓值和成分，相同條件下，焓值越高，溫度越高；混合物中低溫組分含量越多，溫度越低。通過圖9來說明這個(gè)問題，低溫混合流(t22)匯入R134a流(t23)后，對(duì)其溫度的影響有兩個(gè)方面：一方面