冷水机组热回收与热泵热水机组相结合的效益分析
冷水机组热回收与热泵热水机组相结合的效益分析
（广东省水产学校 ，广州 ５０２ １３０）
［ 摘要］ 通过对热泵热水机组的年供熟性能系数的计算、对医院热水用量的计算及不同热水机组的产热所
需 的费用 的计算 ，可以总结 出冷水机组 的热 回收与热泵 热水机组相结合所产生 的经济效益是非 常大的。
［ 关键词］ 冷水机组，热回收，效益 析 ’
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冷 水 机 组 热 回收 与 热 泵 热 水 机 组 相 结 合 的效 益 分 析
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性 、外界环境温湿度变化以及给水温度变化 的热泵 热 水器 变工 况性 能仿 真计 算模 型 ，计 算 分析 广 州 地
之 和 ，节 约能 源 的效果是 显 而易见 的。
热水机组相结合 ，得到所需的生活或工艺热水 。采
用空调 系统 冷 水 机 组 热 回 收 与 热 水 机 组 相 结 合 技 术 ，在 医院 、宾馆 、酒店 、电子 厂等 将 有非 常 大 的 前景 。本 文重 点分 析 的是 冷水 机组 的热 回收与 热 泵 热水 机组 相 结合所 产 生 的经济 效益 。
１ 概 述
利用 制 冷主 机冷 凝器 的热 回收技 术 回收原 来 由 冷却 塔带 走 的热量 ，这样 既可 得 到免 费 的热水 ，又 减少 了冷 却塔 的排 放 热量 ，减 少 城 市热 岛效 应 ，值 得提 倡 ；满 足系 统制 冷 的稳定 运 行是 重 点 ，如 果从
冷凝 器 回收 的热量 还 是不 能满 足 需要 ，可 以通 过 与
某浴场中心空调热回收节能方案及经投资回报计算
某浴场中心项目风冷模块主机夏季热回收方案与传统燃气锅炉，空气源热泵经济性对比，热回收节能效果限制，投资回报周期短，方案最优。
一系统方案1、项目概况本项目位于平湖市，集洗浴，餐饮，休闲娱乐为一体的综合性洗浴中心。
建筑面积约5000m2，地上4层，整个洗浴中心需要中央空调和全年24小时生活热水供应。
2、设计概况本系夏季免费生活热水方案的热水源为热回收型风冷模块式冷水机组。
①制热原理：热回收式冷水机组在制冷循环时，将制冷工质冷凝放热过程放出的热量利用起来制备热水，不但可以减少冷凝热对环境造成废热排放，而起还大大的节省了能源。
空调带热回收原理如图所示，空调带热回收的原理与普通空调制冷循环原理相同，只是在冷凝器的进口前多加入一个热水换热器，；冷水直接进入热水器入水口，通过逆流循环吸收压缩机排除的高温高压制冷剂释放出的热量，这是不但达到了加热冷水的目的同时也提高冷凝系统的效率，加热后热水（50-55℃）直接进入保温水箱一备生活热水之用。
由于冷凝热在空调制冷运行时视为废热，要求采取措施排到室外空气中，因此，该热回收空调技术在节能方面的效果相当显著。
①系统方案设计中央空调采用130模块机4台和65台风冷模块机组（带热回收）联合运行，夏季供冷的同时热水收的到免费的生活热水。
(设备性能参数见附录1)空调末端采用个卧式风机盘管，气流组织形式为风机盘管侧送下回风的方式。
水系统为二管制，水管管路为同程式布置，管材采用镀锌钢管，冷凝水管采用PVC管，冷冻水管和冷凝水管均采用B1级橡塑保温材料保温。
在需要空调的季节风冷模块机组开启制冷或制热模式，向房间供冷或供热。
热水方案考虑经济，节能，环保等要求，采用热回收式风冷模块空调机组+空气源热泵热水机供应热水，解决全天候供应水温在50-55℃的热水，根据热水量计算，需要4台风冷模块机组带热回收模式。
空调制冷运行，利用空调热回收制热水,大量节省夏季热水制取费用，满足热回收和集中热水供应需求，热水系统设计两个不到锈钢保温水箱。
冷水机组热回收应用分析
冷水机组热回收应用分析摘要：对热回收系统在非设计工况下的性能进行分析，指出当进水温度（热水初温）偏离设计工况时，热回收量，热水的出水温度（热水终温）都会受到影响。
同时也指出，如果不对系统进行综合分析计算，可能会导致错误的结果。
目前热回收的冷水机组在酒店，桑拿，医院等同时需要供冷和供热及生活热水的场合很受欢迎。
但是，我们发现在热水的系统性能计算上存在一些误区，在此抛砖引玉，以期引起大家的重视，使热回收系统的设计计算更加合理，也更加满足客户的实际需要。
绝大部分厂家采用螺杆式冷水机组用于热回收系统，这是因为作为一种容积型压缩机，螺杆式压缩机的排气温度和压力能稳定在设计点附近，这为提供稳定的热水温度提供了一个充分条件，但不是必要条件。
本文将通过实例分析计算说明，热水的出水温度和热回收量可能与我们所想象的并不是完全一致的。
1 机组情况本文所研究的冷水机组的规格为[1]：冷量：1050KW冷冻水进水温度：12℃冷冻水出水温度：7℃冷却水进水温度：30℃冷却水出水温度：35℃（显）热回收量Q HR：157.9KW热水进水温度T HW,in：30℃热水出水温度T HW,out：55℃（最高为60℃）热水流量：1.51l/s（5.44m3/h）由于没有更详细的内部资料，为分析方便，我们不妨做一些假设，这些假设不会影响最后的结论：机组的排气温度T A：70℃（下图一中A点）机组的饱和冷凝温度T B：37℃（下图一中B点）该机组采用板式热交换器作为热回收装置，为防止冷媒在回收装置中出现冷凝，冷媒离开热回收装置的温度为T C：40℃（下图一中C点）,因此冷媒在热回收装置中一直成气态，不会出现相态变化。
对板换进行分析如下：LMTD A K Q H R ∙∙=………………………………………………………………….1 式中：K ：冷媒与热水之间总换热系数，KW/m 2·℃A ：热交换面积，m 2LMTD ：冷媒与热水之间的对数温差，℃对于本例，由于冷媒的状态变化不大，因此如果冷媒的流量不发生变化（即要求机组始终运行在满载工况，实际上是不可能的，后文另行讨论），而且水侧的流量采用定流量系统，则K 值可以认为是恒定的，因此KA 是一个定值。
热回收系统、热回收技术原理及其在冷水机组上的应用
热回收系统随着国家对节能减排的倡导，热回收系统的应用也越来越广泛。
使用普通的集中空调系统总是有许多的冷凝热被直接排放到大气，造成能源浪费的加大，并且存在对周围环境的热污染。
如果能将冷凝热全部或部分回收用来加热生活热水或用于恒温恒湿机的再热，不但可以减少冷凝热对环境造成的污染，而且可以节省能源（电、油、煤等）。
本公司专业承接包括水冷式机组和风冷式机组的部分热回收或全热回收系统工程，以及对室内排气的热回收工程。
（1）、空压机热回收应用空气压缩机在工作过程中所耗废的电能转变为热量后经冷却器被冷却介质(水或空气)白白带走,实际上约有75-85%的热量完全可以被回收利用。
璟赫机电可通过对空压机原有油冷系统的改造，在油冷却回路中利用热交换器及温控元器件等构成运行时独立于原机系统的空压机热回收系统，系统工作高效可靠，并且几乎不影响原空压机之工作，空压机品牌、机型及结构不受限。
热回收实例参考图片a、空压机热回收、废热回收的典型应用 1）可作为其它液体介质的加热；2）可作为锅炉补水的预加热；经过预热可节约锅炉能耗约10%； 3）可为中央空调系统提供热水使用；4）可作为生活用热水源b、利用空压机产生的废热气，与室外冷空气混合，提高基础空气温度。
中央补气空调箱注：夏季风阀1开启，风阀2关闭，空压热气直接排至室外；冬季风阀1关闭，风阀2开启，空压废热气回收至中央补气空调箱。
c、通常，有一些生产区域因设备及有员的卫生要求，需要补入一定量的新风。
冬季时，新风是经过预热空调箱处理过才补入室内的，进入空调箱的新风是室外温度很低新风。
可以将压合机产生的废热气与室外低温新风进行混合，提高进入空调箱的基础空气温度，从而减少热盘管对热水或蒸汽的用量，达到节能的目的。
（2）、压合机废热的利用a、利用压合机产生的废热，作为热源对冷水进行加热。
压合机废热的利用（图-1）b、普通的压合机管路系统，压合机产生的热量是作为废热排放到环境中的，热量没有被充分利用。
制冷机组热回收及在水源热泵空调系统中的应用
图 ５ 热 回收 系统 图
５ 在冬季 ， 回收 的热也是从总冷凝热 中分 出 ） 热 来的， 当热回收分热多时， 采暖部分就会相应减少 。 选型时需要考虑热回收在冬季分走热量对采 暖的影
响。
制 冷 系 统 与 常 规水 源 热 泵机 组基 本 相 同 ， 赘 不
述。 热回收系统主要 由热回收水源热泵机组 、 热回收 循环加热泵 、 热水加热储水罐、 热水供水循环泵等其
多， 选型需要考虑冷凝温度升高后对制冷量的修正。 近些年来 ， 一些空调机组设备制造厂家推 出了 多种带热 回收的空调制冷机组，像来 自意大利 的克 莱门特等，制冷机组设计时就把热回收作为其主要
功能。
３热 回收空调 的应用
热 回收 空调 的适用于宾馆、 酒店 、 发廊 、 餐厅 、
一
１冷凝排热回收
制冷过程是一个热量的转移和提升过程。制冷 机组通过消耗一定高品位的外界能量 ， 把 低温热 源”蒸发器中吸取的热量和外界输入能量一起转移 排放到“ 高温热源 ’ ， 冷凝器来完成一个能量的搬运和 提升， 同时也是热量的低位吸取和高位排放过程。 在 我们的夏天制冷常规应用 中，仅仅利用 了制冷机组 的热量低位吸取 ，而简单的把排放的热量当作废热 通过冷凝器 由冷却介质 （ 空气等） 水、 带走 。 如果能够 把被当作废热排放的冷凝排热 回收利用起来，则可 实现单项能耗， 双效利用， 大大提高制冷机组的综合 利用率， 还可 以节约冷却系统的能耗。 在国内， 有些工程公司和使用方 曾经作过这些 方面的改造工作，通常采用的方式是在机组压缩机
来加热卫生热水 （ 见图 １。 ） 采用这种改造后可 以部分的回收冷凝排热， 同 时能起到预冷器的作用 ，提高 了制冷系统的冷却效 果。 由于这是后期改造安装 ， 很难得到制造厂家的技
热回收型风冷热泵机组热水制备原理及经济性分析
热回收型风冷热泵机组热水制备原理及经济性分析摘要：现今世界能源危机及全球污染已成为威胁人类生存的主要问题，如何解决这一问题，成为了全人类的课题。
在这样的背景下，以节能和环保为主要特征的热回收型空调技术应运而生。
空调夏季运行时产生大量冷凝热，热回收型风冷热泵机组通过回收冷凝热，不仅可以在稳定机组运行的同时减轻城市热岛效应，而且可以免费制备生活热水，冬季又可以以空气源热泵形式制备生活热水，一机多用具有相当大的实际意义。
本文重点介绍了冷凝热回收系统的原理、特点，并以一具体建筑为例，从经济上分析了这种热回收系统的可行性与经济性。
关键词：冷凝热；热回收；节能；经济性；风冷热泵Abstract: The world energy crisis and global pollution has become a major threat to human survival, how to solve this problem, has become the subject of all mankind. In this context, energy saving and environmental protection as the main feature heat recovery air conditioning technology came into being. Air conditioning in summer run generate a lot of heat of condensation heat recovery-type air-cooled heat pump units by recycling the heat of condensation, not only can in stable unit running at the same time to reduce the urban heat island effect, and can free preparation of domestic hot water, winter and can be a form of air-source heat pump preparation of domestic hot water, a machine has considerable practical significance. This paper focuses on the principles, characteristics of the condensing heat recovery system, and to a specific building, for example, from the analysis on the economic feasibility and economy of this heat recovery system.Keywords: Condensation heat. Heat recovery; Energy saving; Economy; Air-cooled heat pump前言据权威机构统计，近年来我国建筑能耗约占全国总能耗的35%，其中空调能耗占建筑能耗的50%～60%左右，由此可见暖通空调能耗占全国总能耗的比例高达20%；而我国的人均耗能量还远远低于发达国家，但是随着人民生活水平的不断提高，人均耗能量必将越来越大，到2050年，中国的经济和人民生活水平将达到中等发达国家水平，要求的人均耗能量将更多，由于人口众多，中国势必成为世界上能源消耗大国，那么届时全球能源市场将会无力承受，因此节能、提高能源利用率的当今暖通空调行业的首要问题。
热回收型风冷冷热水机组应用
１ 热 回收 型 风 冷冷 热水 机 组 简 介
１ ． 回收空 调与传统 中央 空调加燃气或 燃油锅 炉的方案 在 １热 投入及运行期 间的优势如下 ：． ａ采用热 回收型 中央空调机组 可省 掉 锅炉设备的投入 ，既省掉设备的投资又节省 了锅炉房 的建筑面积 。 ｂ没有 冷却水 系统 ， ． 省掉 了冷 却塔 、 水泵和冷却水 管路系统 的投 资 和安 装］ 作 ， 约了此项 的费用 ， 二 节 在平 时运行 时节约 了大量 的冷却 水耗 。ｃ ． 可安装在屋 面 、 机组 平台 、 面等 ， 地 为用户节省 可观 的建 筑 面积 。ｄ在夏季可节约全部的卫生热水的加 热费用 ， ． 即使是在冬 季 运行 费用也只是锅 炉的 １ ，每年可为用户节省非常可观的锅炉运 ／ ３ 行费用 。ｅ ． 单机运行 维护费用低 ， 经济性好。 １ 热 回收 型 风 冷 冷 热水 机 组 的五 种 工 作 模 式 切 换 灵 活 ， 最 ． ２ 可 大程度地节省运行 费用 ：． ａ 传统的制冷模式 。 ． ｂ 制冷 ＋热水模式适 用 于需 要空 调冷 冻水 、 时 需要 回 收 热 水 的 季 节 。ｃ 热 模 式 适 用 于 图 １ 部 分 热 回收 机 组原 理 图 同 ． 制 图 ２ 全 热 回收 机 组 原 理 图 需要 暖气 、 不需要 回收热水的季节 。ｄ制热 ＋热水模式适用 于需要 ． 暖气 、 同时需要 回收热水 的季节 ， 机组 的空调模块和热水模块会 根 表 １ 部 分热 回收 机 组 据 热水优先或制热优先或 同时供应 （ 针对部分热 回收机 型 ） 的预先 设定 自动运行 。ｅ热水模式适用于既不要制冷 ， ． 又不要制热 ， 却需要 生活热水 的季节 ， 当于一台热泵热水机 。 相 ２ 全 热 回收 和 部 分 热 回收 的技 术 原 理 热回收器里通过的是高温高压的气态制冷 剂 ， 在高温高压制冷 剂通过热 回收器的同时 ，利用循环水泵将 常温的水送人热 回收器 ， 在热 回收器里水与高温制冷剂蒸气进行热交换 ， 制冷剂被冷凝的同 时将水温升高 ， 然后返 回热水储存箱 ， 水泵再次从储存箱 中将水送 人热 回收器进行循环加热 ， 使热水 温度进一步升高 。储存箱 中的水 经热同收器多次热交换 ，最终达到客 户要求 的水 温 （５Ｃ ６ ℃左 ５ ￣～ ０ 右） 。当热水温度 达到设定值时 ， 循环水泵停止工作 。 热回收型风冷冷热水机组热 回收方式 中， 可采 用的热 回收器 即 冷凝器形 式可有两种 ， 分别为分体并联式冷凝器 和分体 串联式冷凝 在冬季分时供应空调热水和生活热水。 器， 它们的共性在于都有 两个 冷媒 冷凝 器 ， 区别在 于一种 为并联方 制 ， ３ 应 用 案例 及 经 济 性 分 析对 比 式， 一种为 串联方式。 １２仅表示出了夏季运行原理 图 ， 网 、 冬季运行 ３１项 目工 程 概 况 ． 时， 通过 四通 阀对冷媒路 径进 行转换 ， 图中的蒸发器和冷凝器 即可 中欧 国际工商 学院上海分 院扩建校区 ，位 于上海浦东金桥 地 相互转换功能。 区，现采用 的蒸汽溴化锂冷热水机组 １９ ９９年安装 ，至今 已经运行 ２１部分热 回收 ． １年， ３ 兼顾生活热水。 因所在地 区热力站蒸汽收费较贵（ 固定费 ＋ 月 采用分体串联式冷凝器的热回收冷水机组 ， 称为部分热回收机 实际耗用量 ）从使用经验来看 ， ， 费用支出较大 。学校全年 的生活热 组。 因为只回收了冷水机组运行过程 中排放的部 分热量 ， 因此 ， 经热 全年并不均匀 ， 按照 回收器后的制冷剂仍是气相或气液相混合 物 ， 为保证制冷剂的完全 水负荷 和空调需求 是根据学员在校情况确定 ， 兼顾生 冷凝 和过冷 ， 经风冷冷凝器的进一步冷凝 ， 需 仍有部分余热排 人大 上述计费模式存在较大浪费。扩建校 区考虑其他能源方式 ， 气 中。因为部分热回收器一般前置 ， 用于吸收压缩机高温排气的散 产新 老 校 区 的 生活 热 水 。 经过多种方案 比对 以及结合项 目实际 ， 确定采用热 回收 型风冷 热 ， 以热 水温 度 相 对 较 高 ， 论 上 无 限接 近 压缩 机 的排 气 温 度 ， 所 理 通 冷热水机组兼供应 生活热水的方 案。 本文根据热 回收型风冷冷热 水 常可达 ６ ℃左右甚至更高 ， 以有效满足 日常对卫生热水 的需求 。 ０ 可 对 部分热回收机组可 以同时供 应空调热水和生活热水 ， 回收量一般 机组 的特点 ，对全热 回收和部分热回收机型进行技术经济分析 ， 热 于选 型做 出一些分析和探讨 。 为冷凝段散热最 的 ３ ％至 ４ ％ ，空调制热效果 随着热负荷的高低 ０ ０ ３ 设 计 依 据 ． ２ 有所变化。 扩 建 校 区 概 况 ：建 筑 面 积 ５ ６０ ８ ０ ｍ ，其 中 中 央 空 调 面 积 ： ２ 全热 回收 ． ２
热泵回收空冷机组余热的技术研究和经济性分析的开题报告
热泵回收空冷机组余热的技术研究和经济性分析的开题报告题目：热泵回收空冷机组余热的技术研究和经济性分析一、研究背景和研究意义近年来，随着节能环保的不断提倡，热泵技术作为一种高效的能源利用方式逐渐被广泛应用。
而空冷机组等大型制冷设备在运行过程中会产生大量的余热，如果能够将这些余热有效回收利用，不仅可以提高能源利用效率，还可以为企业节约大量的能源消耗和费用开支。
因此，本研究旨在探索热泵技术回收空冷机组余热的可行性和经济性，为企业节约能源消耗和费用支出提供技术支持和决策参考。
二、研究内容和研究方法1.研究内容：（1）探究热泵技术回收空冷机组余热的原理和技术实现方式；（2）开展热泵回收空冷机组余热的实验研究，分析回收效果和经济性；（3）分析回收效果和经济性的关键因素，探讨如何进一步提高回收效率和经济性。
2.研究方法：（1）文献调研法：查阅相关文献，了解热泵技术回收余热的研究进展和应用现状；（2）实验研究法：选择合适的空冷机组进行实验研究，测试热泵回收余热的效果和经济性；（3）数据分析法：对实验数据进行分析，探究回收效果和经济性的关键因素；（4）综合评价法：综合比较不同方案的回收效果和经济性，得出最优方案。
三、研究进度安排第一阶段（3周）：完成研究背景和研究意义的文字阐述，并进行相关文献调研，了解热泵技术回收余热的研究进展和应用现状。
第二阶段（4周）：选择合适的空冷机组进行实验研究，测试热泵回收余热的效果和经济性，并对实验数据进行分析。
第三阶段（3周）：分析回收效果和经济性的关键因素，探讨如何进一步提高回收效率和经济性。
并综合比较不同方案的回收效果和经济性，得出最优方案。
第四阶段（2周）：完成开题报告撰写和报告答辩准备工作。
四、预期研究结果和创新点预期研究结果：通过实验和数据分析，得出热泵技术回收空冷机组余热的最优方案，并对其经济性进行评估和分析。
创新点：（1）探索热泵技术回收空冷机组余热的可行性和经济性，为企业节约能源消耗和费用支出提供技术支持和决策参考；（2）深入分析回收效果和经济性的关键因素，提供相关优化策略和建议。
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冷水机组热回收与热泵热水机组相结合的效益分析郑 就(广东省水产学校,广州510320)[摘要]通过对热泵热水机组的年供热性能系数的计算、对医院热水用量的计算及不同热水机组的产热所需的费用的计算,可以总结出冷水机组的热回收与热泵热水机组相结合所产生的经济效益是非常大的。
[关键词]冷水机组,热回收,效益分析[中图分类号]T U831;T U833 [文献标识码]BB enefit Analysis on Combination of the W ater Chiller ′sH eat R ecovery and H eat Pump W ater H eaterZHE NGJiu(G uangdong Province Marine Products School ,G uangzhou 510320)Abstract :Through the com putation of annual hot water heating coefficient of per formance of heat pum p ,hot water demandin hospital and the heating expenses of different water heaters ,summarizes the economic benefit which water chiller ’s heat recovery in combination with heat pum p water heater produces is great 1K eyw ords :Water chiller ,Heat recovery ,Benefit analysis1 概述利用制冷主机冷凝器的热回收技术回收原来由冷却塔带走的热量,这样既可得到免费的热水,又减少了冷却塔的排放热量,减少城市热岛效应,值得提倡;满足系统制冷的稳定运行是重点,如果从冷凝器回收的热量还是不能满足需要,可以通过与热水机组相结合,得到所需的生活或工艺热水。
采用空调系统冷水机组热回收与热水机组相结合技术,在医院、宾馆、酒店、电子厂等将有非常大的前景。
本文重点分析的是冷水机组的热回收与热泵热水机组相结合所产生的经济效益。
2 空气源热泵热水机组的性能分析目前用来制造生活热水的设备有:柴油锅炉、燃气锅炉、电锅炉、太阳能及热泵等。
采用燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉制备生活热水,能源消耗较高,不环保。
根据相比较,热泵热水机组在能耗、环保等方面有着不可比拟的优势。
由于热泵运行方向与热机相反,因此运行实现的是从低温热源吸取热量,故其可以充分利用环境中的大量低位能余热及废热,提升其品位以供利用。
热泵在运行时虽然消耗了一定的高位能,但它所供给的热量却是所消耗的高位能和汲取的低位能之和,节约能源的效果是显而易见的。
由于热泵热水机组大多采用储水箱式系统设计,储水箱的水温是由低至高变化的,故其冷凝温度也是由低到高变化。
而蒸发器所处的外界环境的温湿度一年四季有较大的变化,所以热泵热水机组总是处于变工况运行状态,评价其性能优劣应充分考虑其变工况运行的特点,可以应用热泵热水机组w ww .z h u lo ng .co m的长江以南地区各处环境的温湿度也有较大差别,因此拟建立热泵热水机组有关储水箱水温动态特性、外界环境温湿度变化以及给水温度变化的热泵热水器变工况性能仿真计算模型,计算分析广州地区的热泵热水机组年供热性能系数。
根据某一热泵热水器的实际性能,取机械效率0192,电动机效率0188,则指示效率为01777。
得出实际供热性能系数与蒸发温度、冷凝温度之间的关系: COP pr =f pr (t o ,t k )(1)式中:COP pr -实际供热系数。
根据计算,该热泵热水器的实际供热性能系数与蒸发温度、冷凝温度之间的关系曲线见图1。
由图1可见,在同一蒸发温度下,随冷凝温度的升高,实际供热系数显著下降;随蒸发温度的降低,实际供热系数也有明显下降,可见运行参数对热泵热水机组的实际供热性能系数影响显著,在进行经济性分析时必须考虑其影响。
图1 热泵供热性能系数与蒸发温度、冷凝温度的关系3 广州年供热性能系数的计算广州年平均给水温度为年平均湿球温度,为1911℃,4-10月年供热性能系数的计算见表1。
表1 广州年供热性能系数的计算i123456合计湿球温度范围(℃)316～715715～12151216～17151716～22152216～27152716～3016平均湿球温度(℃)614101215201224192813时数(h )34815151347231530062298760所占比例(%)(d τi )3197171291513826143341322161100冷水温度t W 1i (℃)911121620242617蒸发温度(℃)-3160125101214191813起始冷凝温度t c 1i (℃)1411172125293117终止冷凝温度(℃)606060606060考虑室外气温不同时的用水量比例系数1121115111110510197考虑水温不同时的用水量比例系数117111571138111910187综合用水量比例系数k i210511811152112510185结霜供热性能修正系数0190110011001100110011001100C OP2165310531794147413141773165 广州地区空气源热泵热水机组年供热性能系数C OP 达到3165,在全社会面对能源短缺的今天,应在降低成本,提高性能的同时,大量推广使用。
4 热回收与热泵热水机组的结合如果从冷水机组冷凝器回收的热量不能满足需要,可以通过与热泵热水机组相结合,得到所需的生活或工艺热水。
下面以广州某医院的使用实例进行分析。
由于冷凝器的放热量与空调负荷变化是同步的,而与生活热水的使用时间却难以达到同步,需加设蓄热水箱;热泵热水机组可以利用谷电制造热水,一般也加设蓄热水箱;另外,由于热水的需求由冷水机组热回收和热泵热水机组来提供,因此,可以共用一个热水箱,并由热泵热水机组的微电脑w ww .z hu l o ng .co m中央控制来进行定时定温智能控制。
在冷水机组的热回收中,由于回收的是冷凝器的显热,热水的温度基本能达到55℃,可以通过控制水的流量来控制水的温度,水的精确温度靠热泵热水机组的微电脑中央控制系统来控制。
广州某医院的空调系统及热水系统如图2所示。
图2 广州某医院的空调系统及热水系统图 该医院工作人员等需用热水的共1600人,病房216床。
医院4-10月的平均湿球温度见表2。
表2 4-10月的平均湿球温度月份45678910平均湿球温度(℃)1817201122142218221820181418 (1)小时用水量(按人数、床位计算): G h =m q t K i /T(2)其中:q t 表示用水定额;m 表示用水人数、床位;T 表示用水时间;K i 表示综合用水量比例系数。
(2)耗热量的计算即所需热水负荷: Q h =CG h (t r -t l )(3)其中C 表示水的比热为4187J/m 3K;t r 表示热水温度,℃;t l 表示进水温度,℃。
(3)4-10月的冷水温度的曲线拟合:表3 湿球温度(t s )和冷水温度(t l )的关系t s (℃)1520122419t l (℃)162024 根据曲线拟合的(线性)最小二乘法,得: t l =31833+0180t s(4)根据广州地区的气候条件,不同的建筑的热水额度为:每日,一般人用水为40L/人,病人用水为100L/人。
热水温度按55℃计算,每日用水的时间按13小时计算。
根据式(2)、(3)、(4)和表(1)、(2)、(3)及医院负荷来计算,得到冷水温度、热水耗热量及每日热水耗热量与每日热回收量的差值,并计算4-10月该医院的热回收量及热水耗热量。
图3所示的是医院4-10月的热回收量与热水耗热量的比较,其中曲线A 所示的是医院4-10月的日热水耗热量;曲线B 是医院4-10月的热回收量。
由统计可知,4-10月的热水耗热量总量为698314kW ,4-10月的热回收总量为413816kW ,4-10月的热水耗热量总量与热回收总量的差值为284418kW 。
4-10月的热回收总量占4-10月的热水耗热量总量的比例K r 为: K r =413816/698314=5912%(5)由此可知,4-10月的热回收总量接近4-10月的热水耗热量总量的六成,因此经济效益较大。
若医院的4-10月的热水耗热量总量采用冷水机组的热回收与热泵热水机组相结合来提供和其他采用柴油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等热水机组单独提供的进行比较,则有:4-10月的热水耗热量总量为698314kW ,若进水温度为20℃,每小时产生w ww .z hu lo ng .co m55℃的热水量: G 1=Q 1/C (t 2-t 1)=698314×316/ [4187(55-22)]=171515(吨)(6)按机组每天运行13个小时计算,4-10月可产55℃热水的总量:171515×13=2230115(吨)由图3可知,4-10月的热水耗热量总量与热回收总量的差值为284418kW ,若进水温度为20℃,每小时产55℃的热水量: G 2=Q 2/C (t 2-t 1)=284418×316 /[4187(55-22)]=699(吨)(7)按机组每天运行13个小时计算,由4-10月的热水耗热量总量与热回收总量的差值可产55℃热水的总量:699×13=9087(吨)。
表4是经济效益分析表。
图3 4-10月的热回收量与热水耗热量的比较表4 经济效益分析表燃料方式燃料价格理论热值综合利用率(%)热水成本(元/吨)4-10月产热水的费用(万元)维护保养费用(万元/年)使用年限(年/台)柴油锅炉5139元/kg 10200kCal/kg 8023112511665-10液化石油气锅炉516元/kg 45217k J/kg7025193571874-6热泵热水机组+热回收机组1元/kWh 3600k J/kWh300141291819410-15电热水锅炉1元/kWh3600k J/kWh954218951543-5w ww .z hu lo ng .co m。