新型冷凝热回收方法和装置.doc

新型冷凝热回收方法和装置
（上海本家空调系统有限公司）
【摘要】本文对冷水机组的热回收系统原理进行了分析，提出了一种将冷凝热回收用来加热生活热水的方法和装置，并对该系统使用的经济性进行了分析，指出利用热回收系统可有效地利用能源。
【关键词】冷水机组热回收经济分析
1引言当今，宾馆，酒店和桑那中心大都设有中央空调系统和24小时热水供应，一般的设计方法是冷，热源分别设置，用冷水机组提供冷源，蒸汽或热水锅炉提供热源。众所周知，制冷机在运行时要排出大量的冷凝热，在空调工况下运行，制冷量是耗电的3-5倍，冷凝热是耗电的4-6倍。若在高冷凝温度下运行，制冷量为耗电的2.5-4倍，冷凝热为耗电的3.5-5倍。达制冷量的1.2~1.3倍。过多的冷水机组运行使得建筑物周围环境温度升高，造成严重的环境热污染。而且，由于环境温度的升高，还恶化了冷水机组的工作环境，导致机组COP下降，空调能耗增加。而对于星级宾馆、酒店来说，又需要大量的生活热水供应，如洗浴水与洗涤水，所以添加加热设备是必要的。随着人们生活水平的不断提高，生活热水的需要量也越来越大，加热生活热水所需的能量也越来越大，如果能将冷凝热全部或部分回收来加热生活热水，不但可以减少冷凝热对环境造成的污染，而且还可以节省不少的能源。回收制冷冷凝热提供生活热水确实是一条变废为宝的节能途径。在制冷空调行业中，中央空调主机形式有涡旋/活塞式，螺杆式，离心式和溴化锂吸收式。考虑到溴化锂机组冷凝温度高时吸收和发生效果差，离心机组易发生喘振，不宜作为制取水温较高的热回收机组，涡旋产品的运行范围的限制，故使用螺杆和活塞式冷水机组进行热回收是一种较佳的方案。目前国内水冷冷水机组的制造商有数十家，年产量在10000台左右。如果能够将其中1/6冷水机组改造为热回收形式，则可以每年节约7500万立方米天然气或7.5亿度电，其经济和社会前景广阔。为此，本文将对热回收形式进行探讨，供工程设计人员参考2水冷热回收冷水机组的形式
2.1热回收系统的优点热回收系统充分利用空调系统的废热，将空调系统中产生的低品位热量有效地利用起来，达到了节约能源的目的。热加收系统减少了排到环境的废热；同时，由于冷却塔的容量减小或者取消冷却塔，减小了住宅周围的噪音，有效地保护了住宅小区的环境。使用热回收系统，用户不再需要在家中设置热水器，这样就给用户带来方便与安全；同时，使用热回收系统，业主可以简化或者省去热水加热系统，从而也简化了系统的运行管理。使用热回收系统，是利用废热来回热生活热水，这样就降低了用户使用生活热水的费用。
2.2传统的热回收装置传统的热回收机组同标准水冷冷水机组相比，关键在于将冷凝器造成分层式冷凝器，见图1。其循环方式见图2。分层冷凝器的好处也体现在部分热回收设备上。在部分热回收场合，通常由冷却塔排除热量在正常冷凝温度下被回收。额外补充的传热面积可改善传热，因此能使机组保持较高的冷却效率采用上述分层冷凝器，造成机组成本大幅度上升。同时若采用单筒体形式的双冷凝器布置，二冷凝器间水侧密封性尤需注意，若密封性不好，会造成冷却水进入供热冷凝器引起水质污染。双冷凝器形式一般可将15-20℃自来水加热至35-40℃，再通过锅炉或电加热装置加热成45-65℃生活热采用上述结构的产品有部分热回收和全部热回收方式。图3表示一种全部热回收的流程图。大多数供热场合需要的热水温度要求在45-60℃。冷凝器全热回收冷水机组与一般冷水机组相比，冷凝器出水温度高，一般不低于40℃，对应的冷凝压力高，需要更多的能耗。对于离心式冷水机组，使用热回收是要付出代价的，故需仔细权衡经济性和合理性。新型热回收装置的系统循环如图4所示，热回收机组的冷凝压力和温度比标准的水冷冷水机组的高。即直接将满足本建筑物内部的生活热水量的地表水送入冷凝器，利用潜热对高温生活热水进行加热，剩余热量由冷却水带走，从冷却塔排出；然后利用显热继续将初步加热的生活热水进一步加热为45℃的高温生活在热水，供本建筑物内部使用。利用显热继续将一部分低温生活热水加热为45℃的高温生活热水，储存在蓄水箱内，供本建筑物内部使用。如果蓄水箱内水已蓄满，此时停止加热高温生活热水，热量全部由冷却水带出。本方案充分利用全部的制冷剂从压缩机从来后的过热段的高温显热，部分地利用冷凝放热的低温潜热，不使用冷却塔排放热量，减少环境热污染，省去系统冷却部分的耗电量，并节约大量的用于加热生活热水的能量，做到回收全部冷疑放热。新的热回收装置的基本构成如下：冷水机组部分、生活热水循环部分、装置控制部分。冷水机组的基本结构同标准水冷冷水机组，考虑到不同季节制冷负荷和热回收负荷的变化，机组设计成多压缩机头及制冷双回路循环形式，以使负荷可在20-100%范围内高效调节。即使机组一个回路出现故障，也可以保证生活热水供应和重点部位