超市制冷系统冷凝热回收应用研究.pdf

第21卷第4期青岛大学学报(工程技术版)Vol.21No.4

2006年12月JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(E&T)Dec.2006

文章编号:1006-9798(2006)04-0083-04
超市制冷系统冷凝热回收应用研究

林丰波1,刘培基2,林风云2
(1.青岛海尔开利冷冻设备有限公司,山东青岛266101;
2.青岛大学机电工程学院,山东青岛266071)

摘要:针对超市制冷机组在制冷工况下运行时要向大气环境排放大量的冷凝热,本文对
冷凝热回收制冷技术进行了研究,提出了一种应用在超市制冷系统中的热气回收系统。
该系统主要包括制冷系统设备、热回收装置以及辅助设备等。热回收装置的关键设备是
换热器,用来回收压缩机组排气热量,包括显热和潜热部分。对该系统节能和制冷性能的
影响进行了实验分析,通过对热回收制冷系统在加热工况、供热工况及对制冷系统性能影
响的研究表明,该系统可以节约更多的能源,使冷凝热得到更合理的应用且降低能耗,同
时,使用该系统也可以提高机组的运行效率,改善制冷压缩机组的运行工况。
关键词:热回收;热工学;制冷系统;节能
中图分类号:TB657文献标识码:A

超市制冷机组在制冷工况下运行时要向大气环境排放大量的冷凝热,而应用在超市中的制冷系统是超
市中耗能的主要方面。目前国内大多数超市中制冷系统没有安装热回收装置,大量的冷凝热直接排入大气,
白白散失掉,造成较大的能源浪费,这些热量的散发又使周围环境温度升高,造成严重的环境热污染[1-3]。
同时,在生活和生产等方面又需要利用热能加热。若使用热回收技术,把制冷循环中工质冷凝放热过程放出
的热量予以回收,可大大提高能源利用率,减少能源的消耗和对环境的污染。在国外,对于制冷机组冷凝热
回收技术的研究己取得显著成就,并在超市制冷系统中得到了应用,被证明是节能的主要途径[4,5]。而在国
内,对于冷凝热回收装置方面的研究和应用并不多见。随着超市在国内的迅速发展和数量的增多,其设计与
应用必须立足于能源的合理利用和有效的节能措施。针对以上问题,本文对冷凝热回收制冷技术进行了研
究,提出了一种热气回收制冷系统,并在超市制冷系统中进行了实际应用。
1基本原理

制冷循环压-焓图见图1所示。图中,过程线1～2表示制冷剂蒸汽

在压缩机中的等熵压缩过程,压力由蒸发压力p0升高到冷凝压力pk,由于
压缩过程中外界对制冷剂作功,使制冷剂温度增加;过程线2～3表示制冷
剂在冷凝器内的冷却和冷凝过程;过程线3～4表示制剂工质在通过节流

阀时的节流过程,在这一过程中,制冷剂的压力由pk降到p0,并进入两相
区过程线～表示制冷剂在蒸发器中的汽化过程利用制冷剂在低温低
;41,图1制冷循环压-焓图
压时的汽化过程,吸收被冷却物体的热量,从而达到制冷的目的[6]。

从上述原理可知,要获得制冷循环4～1所产生的冷量(Q0),必需同时把制冷循环2～3所产生的热量

(Qk)带走。假设制冷过程所消耗的外功为p0,从能量守恒原则可知:Qk=Q0+P0,即Qk>Q0。因此,需要带
走的热量,大于可获得的制冷量。目前在超市制冷系统中,通过消耗水泵及风机动力,使热量通过冷凝器由
冷却水质(水、空气等)带走。如果能把制冷循环中工质冷凝放热过程所放出的热量利用起来制备热水,则可

收稿日期:2006-05-18;修回日期:2006-11-22
作者简介:林丰波(1971-),男,工程师,主要从事制冷系统的设计和研究工作。

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48青岛大学学报(工程技术版)第21卷

大大提高能源利用率,减少能源的消耗及对环境的污染,节省能源费用的开支。
2热回收制冷系统

热回收制冷系统的试验装置如图2所示。该系统主要设备包括常规制冷系统设备(包括压缩机、风冷冷
凝器、储液器、电磁阀、膨胀阀、风冷蒸发器等)、热回收装置(换热器、热回收三通电磁阀)以及辅助设备(如阀
门、水箱、温控装置、水泵、配电箱)等。制冷系统按照常规进行设计安装,热回收装置安装在中温系统上,中
温制冷机组由4台Bitzer6H-35.2Y压缩机组成,共140hp,风冷式冷凝器共有12个风机,采用环保无氟
制冷剂R404A。

图2热回收制冷系统流程图

热回收装置的关键设备是换热器,用来回收压缩机组排气热量,包括显热和潜热部分。热水箱、换热器
和热水管路都加保温层,所选用的保温材料为Class1armaflex(福乐斯一级)保温管材和板材,厚度为25
mm。热回收三通阀是美国Sporlan公司专为热回收制冷系统研发,当电磁阀关闭、热回