循环冷却水系统中的余热利用探讨_杨琦
循环冷却水系统中的余热利用探讨_杨琦
80 给水排水 Vol .35 N o .2 2009循环冷却水系统中的余热利用探讨杨 琦(华东建筑设计研究院有限公司,上海 200002) 摘要 明确了循环冷却水系统余热利用的目的,介绍了冷却水余热利用的两种主要方法。
对余热利用的形式进行了比较和分析,从综合的角度提出了间接利用方式较直接利用方式更有优势。
关键词 循环冷却水系统 余热利用 间接利用 直接利用 冷凝热回收 节能 建筑节能是现代建筑设计的要求,循环冷却水系统中的余热利用有利于达到节能减排的目的。
统计数据表明,我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占比例已从20世纪70年代末的10%上升到近年的27.8%。
建筑最大的耗能是采暖和空调,据统计我国在采暖和空调上的能耗约占建筑总能耗的55%,而宾馆中循环冷却水系统的能耗约占空调系统总能耗的10%。
因此,探讨循环冷却水系统中的余热利用有重要的现实意义。
1 目的和可行性循环冷却水系统中余热利用的目的是在满足空调系统正常运行的情况下,充分利用系统的多余热量,起到节能减排的作用。
节能减排是在保证使用功能基础上提出的,因此,系统的余热利用应以满足空调系统功能为前提。
循环冷却水的余热利用也是空调水冷冷水机组中冷凝热回收利用的一种方式。
在空调系统中,通常水冷冷水机组冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。
大量的冷凝热未加以利用通过冷却塔直接排入大气,不仅造成了巨大的能量浪费而且对环境造成了热污染。
这部分热量对空调系统本身而言是需要释放的,而建筑在空调状态下还是有系统需要热量供应的。
因此,利用循环冷却水的余热是可行的。
2 冷却水余热利用的方法从冷却水利用的角度出发,其利用的方法主要可分为直接式和间接式两种。
从空调冷凝热的回收角度出发,有冷却水热回收与排气热回收两种方式。
余热利用的热量可用于制备生活热水。
2.1 直接式冷却水余热利用的直接方法是在循环冷却水系统中增设热交换器将冷却水的热量交换出来(见图1)。
循环水余热利用在火力发电厂的应用
循环水余热利用在火力发电厂的应用吕炜;陈晓峰;左川【摘要】循环水作为发电机组的冷却介质在完成一次换热后,潜热完全释放到大气中,不仅造成环境热污染同时损失大量热能.文章通过京能热电股份有限公司的成功案例,介绍了循环水余热利用的设计方案和使用情况,并就该项目的经济性给予了分析.【期刊名称】《华北电力技术》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】3页(P27-28,39)【关键词】循环水;余热利用;热泵;COP【作者】吕炜;陈晓峰;左川【作者单位】华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045;华北电力科学研究院有限责任公司,北京100045【正文语种】中文【中图分类】X7730 前言十一五期间我国政府已将“余热余压”利用工程列为“十大重点节能工程”之一，节能减排已成为整个社会的共同任务。
近年来火力发电企业都在着力探讨余热利用的途径，并开展了一些尝试性的工作，取得了一定的成果，但大规模集约式使用发电余热还鲜有成功案例。
随着北京地区城市化建设的蓬勃发展以及市民生活水平的提高，冬季供暖需求日益增加，供需矛盾也将日趋显现。
如何将余热利用和外部供暖需求结合在一起，做到供需双赢，是很多发电企业都在思考的问题。
京能热电有限公司现有4台220 MW供热机组，承担着北京地区3 200万m2的供热任务。
据2009～2010供热季节运行数据显示，4台机组整个供暖季的平均抽汽量都已接近额定抽汽量，在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量，供热能力已经达到极限。
通过热泵技术吸收循环水回水中的潜热能并作为供热首站加热外网水，可以提高发电厂的整体能源利用率，同时增加了火电企业的供热能力。
1 京能热电公司的外供热情况京能热电公司外供热用户包括:首钢公司生产所需蒸汽和民用取暖热源。
首钢公司自2010年主体搬迁及4×50 MW自备机组关停之后，需要有外部热源进行地区热负荷支撑，生产用汽量为80 ～150 t/h，蒸汽参数 P=0.8 MPa，T=250℃，提供方式为京能热电4台机组从热再蒸汽管道抽出部分蒸汽合并，经减温减压器进行参数调整后供给首钢地区。
中水回用于电厂冷却水系统的应用
Ｄ 补之 间 不 再成 线 性 关 系 ， 循 环 水 开始 出现沉 淀 ， 此 时 的 为 了进一步评测 ３ ＃ 、 ４ ＃ 药 剂 的阻垢 性 能 ， 对此两 种药 剂 Ｊ Ｄ 循即为极性碳酸盐碱度 。极性碳酸盐终 点的判断依 据 △Ａ 进行 了极 限碳 酸盐 实验 口 ］ 。分 别 量取 １ ０ ０ ０ ｍＬ实验 用水 于 Ｊ
（ Ｔ ｉ ｉ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ＆Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ Ｎ Ｏ Ｏ Ｃ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ３ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
而成。
２ ． １ 阻垢实 验
依照标准 《 水 处 理剂 阻垢 性能 能 测 定 碳 酸钙 沉 积法 》
（ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ６ ６ ３ ２ — ２ ０ ０ ８ ） 和《 水处 理剂阻垢性 能能 测定 磷 酸钙沉 积法》 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ２ ６ ２ ６ — ２ ０ ０ ８ ） ， 对我 公 司 复配 ４种 药 剂进行 阻
表 １ 补水水质
由补水水质 可知 ， 该 系统 浓缩倍 数控 制在 ３— ５ 倍， 腐 蚀 结垢倾 向均存 在 － ２ 】 。根椐 水 质情况 、 目前 水 处理药 剂 性能 、
经济效益综合考虑拟 订初步药剂筛选 实验方案 。
表 ２ 阻垢实验结果
％
２ 实验
拟定筛 选的缓蚀 阻垢剂分别编 号为 １ ＃ 、 ２ ＃ 、 ３ ＃ 、 ４ ＃ 、 ５ ＃ ， 其 主要成 分为聚 马 、 聚 环 氧琥 珀 酸 、 有机酸、 有机 膦 酸等 复 配
垢性能评 测 ， 其 中， 药剂 投 加 浓 度 为 ３ ０ ｍｇ ／ Ｌ ， 实 验 温度 为 ８ ０ ℃， 实验 时间为 ８ ｈ 。实验结果见表 ２ 。
闭式循环冷却水的余热利用
能源环保与安全一、闭式循环冷却水余热利用的意义闭式循环冷却水系统（以下简称闭式水）是火力发电厂必不可少的重要热交换系统之一，担负着冷却锅炉、汽轮机、发电机及其辅机设备的任务。
传统的火力发电厂利用开式循环冷却水（以下简称开式水）作为冷却水，将闭式水系统的热量排往开式水系统，浪费了宝贵的热能。
二、闭式水余热利用系统方案１．闭式水量统计．最大闭式水流量取最大运行流量的１．１倍约为１６００ ｔ／ｈ。
２．闭式循环冷却水温升的确定在主辅机的技术规范书及技术协议中，一般要求闭式循环冷却水的设计水温为 ３８°Ｃ，温升为５°Ｃ，但通过对已运行机组的调研，在夏季满负荷运行时的闭式水温升仅有３．７°Ｃ，即回水温度４１．７°Ｃ。
３．常规闭式水系统设计。
常规的闭式水系统包含２台６５％容量闭式水换热器，取消开式水泵，选择阻力小的管式换热器。
开式水直接来自循环水母管，经过闭式水换热器换热升温后排至循环水回水母管，进而排入大海。
闭式水侧设有２台１００％容量的闭式水泵，将闭式水回水（温度约为４１．７°Ｃ）送入闭式水换热器冷却到３８°Ｃ以下后，再分配到各被冷却用户；在各设备的换热器吸收了热量后再汇集到热回水母管进入闭式水泵，构成完整的闭式水循环。
将常规系统设计作为方案一。
４．闭式水余热利用方案。
保留原有２台闭式水换热器的基础上增设１台闭式水余热利用换热器，与原有换热器并联设计，新增的闭式水余热利用换热器以凝结水作为冷却介质，回收闭式水热量。
以闭式水余热利用方案为方案二。
闭式水泵将各用户汇集的热回水（温度约为４１．７℃）通过闭式水泵升压送至闭式水－凝结水换热器（管壳式，换热面积８００㎡，换热量６．５３ＭＷ）的低压侧（１６００ ｔ／ｈ ，１．０ ＭＰａ，水阻４．３ ＫＰａ，进口４１．７℃出口３８℃），将闭式水温度降到３８℃以下再分配到各被冷却设备，在各设备的换热器吸收了热量后再汇集到热回水母管回到闭式水泵，构成完整的闭式水循环。
中央空调系统冷却水余热回用技术探究与应用
关键 词： 中央 空调
１ ． 前言
中央空调 系统 在现代 建筑中的广泛应用 ，为人们的
冷却 回水余 热为给水 系统 预热 ，就可 以降低冷却 回水给 周边 环境造 成的温 室效应 ，减少 系统设备能耗 ，同时也
解决 了给水 系统管道结露的问题 。
３ ． ２ 工 艺方 案
工程空 调系统开启时 间为５ 月至 ｌ ０ 月 ，每天具体分
为 以下两种工况 ：
４ ． 施工过程 （ 略 ） ５ ． 注意事项
应 当注意到 ，由于在冷却 回水和给水系统上增设 了
换热器 ，两个系统进行水力 复核 时 ，要考虑到换热器 、 附配件及 管路 的阻力损失 。
工况１ ：早上９ 点至下午５ 点 ，三台离心式制冷机和一 台螺杆式制冷机全部运行 ，１ ５ 台＊ Ｃ Ｔ — Ｈ — ｔ Ｉ Ｏ Ｏ Ｌ 型冷却塔 和２ 台＊ Ｃ Ｔ — Ｈ 一 ３ ３ ０ Ｌ 型冷却塔全部运行 。 工况２ ：下午５ 点至晚上１ ０ 点 ，只开启一台螺杆式制 冷机和两 台＊ Ｃ Ｔ — Ｈ 一 ３ ３ ０ Ｌ 型冷却塔。 ３ ． ３ ． ５计算结果 ３ ． ３ ． ５ ． １ 针对 工况 ｌ ：三台卧式离心泵与一台立式离 心 泵并联 运行 ，考虑 到水泵 并联 运行 时的流量 衰减 ，
３ ． ３ ． ５ ． ２ 针对 工况 ２ ：
其 中 ，Ｑ：热负 荷（ ｋ Ｗ） ；ｍ：质量 （ ｋ ｇ ） ；Ｃ ｐ ：比热
（ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ℃） ； ｔ ：介质 的进 出 口温度差（ ℃） ；ｋ ： ｅ ２ ， 传热 系数 ｛ Ｗ／ （ ｍ ｏ Ｃ ） ｝ ；Ａ：传热 面积（ ｍ ） ；Ｌ ＭＴ Ｄ：对数平
要用 于商场后 勤服务 区域 ）之间进行热量交换 ，实现了
国家会议中心工程利用空调冷却水余热的设计实例
国家会议中心工程利用空调冷却水余热的设计实例
杨帆;张杰;石鹤
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2008(038)009
【摘要】结合国家会议中心工程,介绍了利用空调冷却水作为生活热水补水预热,并作为高温热泵机组的低位热源,为生活热水提供热源的设计实例.介绍了系统配置、运行工况和控制环节,并进行了补水预热的节能量计算,以及采用自备热源和与全部采用市政供热的运行费用计算和经济比较,为使用单位选择运行工况提供了依据.【总页数】4页(P48-51)
【作者】杨帆;张杰;石鹤
【作者单位】北京市建筑没计研究院;北京市建筑没计研究院;北京市建筑没计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TU8
【相关文献】
1.坩埚拉丝冷却水余热在空调中的应用 [J], 潘晓艳;张科产;刘建航
2.熔炼电炉冷却水余热利用的工程实践 [J], 何雁;郈爱杰
3.空调用板换凝结水余热回收利用的实现r——以某工程空调换热机组的节能改造为例 [J], 周婷;周金泉
4.利用空调冷却水和冷凝水余热回收制备医院生活热水的应用 [J], 于雷;邵洪波;刘
世锋
5.一种新型空调循环冷却水余热利用系统 [J], 梅玉龙;杨福华
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余热利用
关于火、核电厂循环冷却水的余热利用问题贺益英(中国水利水电科学研究水力学所，北京 100044)摘要：火、核电厂循环冷却水的冷却过程中向其排放的环境释放出极其巨大的余热能量。
如此巨量的废热排放必将造成燃煤能量的大量浪费，也使生态环境遭受热污染。
必须重视电厂循环水余热的回收与利用，这是关系到节能、保护生态环境和资源综合利用，转害为利、化废为宝的大好事情。
关键词：电厂循环冷却水；余热利用；热污染；节能中图分类号：TK11+5 文献标识码：A1 火、核电厂循环冷却水1.1 什么是电厂循环冷却水火、核电厂汽轮发电机组有凝汽式(含抽汽凝汽式)和背压式两种，除热电厂的背压式供热机组外，绝大多数汽轮机组是凝汽式机。
汽轮机利用高温高压蒸汽做功的热力循环中必须存在冷端，即蒸汽动力循环中汽温最低的点位。
对凝汽式机组，蒸汽经汽轮机全部叶轮做功后，成为乏汽，排至排汽缸，进入汽机冷端——凝汽器，乏汽温度25～45℃。
在凝汽器这个非接触式冷却器中，乏汽经管壁传热至循环冷却水，释放凝结潜热，变成凝结水后被重返锅炉。
凝汽式机组的主要热损失是冷端损失，所失掉的热量超过了汽机用于做功的热能。
因排汽凝结所造成的单位蒸汽流量的热损失(一般为2303kJ/kg[1]。
如：对600MW机组，蒸汽量2000t/h，凝汽失热约4.6×109kJ/h，折合标准煤157t/h)对热机生产过程是不可避免的。
保证汽机冷端功效的是流经凝汽器吸收乏汽凝结潜热的循环冷却水。
冷却水有两个来源：一是取至自然水域；二是来自电厂的冷却塔。
吸收乏汽余热的冷却水排放至江、河、湖、海等自然水域，经与环境水体的掺混和对大气的散热，将大量的余热弃置水域(排水问题)，自身得以冷却；发电厂再自水域中尽可能少受该余热影响的水区抽取新的、低温循环冷却水(取水问题)，以保障凝汽器的冷却效果，这即是所谓的“水面冷却”，或称“一次循环冷却”问题。
如电厂所处地域水源匮乏，则必须采用冷却塔来冷却循环水，冷却水携带的余热经冷却塔释放到大气，冷却后的循环水再送入凝汽器冷却乏汽，这是所谓的“冷却塔冷却”，或称“二次循环冷却”问题。
佛山某五星级酒店生活热水系统的技术经济分析
合计 ：
８ ．４ ４ ９
２． １ ０３ ３
表３ ２ｇ楼客房 高区热水量计算 （ （ － － ６） ℃计算热水温度 ）
序号 用水名称 Ｊ单位数量 ｌ １ 客房 ｌ ３６ ３床
用水定额 １０ ／ 屎 ６Ｌｄ・
合计：
供水时间
（ ｈ）
时变化系数
（ｋ ｈ）
１ ２ ３
４
１ 号楼康 乐 中心桑拿 １ 楼 泳池 淋 浴 区 、 员 工淋 浴 号 区 ２ 号楼客房低 区 ２ 号楼客房 高区
、
６． ７３ ６ ８ ４
（ 号楼康 乐中心 贮热水箱 ２ Ｍ １ １ 不锈铜承压保 温 Ｎ ３
桑拿 ）
水箱
｝
｝
与 Ｂ区合 用
２ Ｍ。 １ 不锈 钢承压保 温 Ｎ ３
Ｂ区 加 热设 备 ５ ０ Ｋ ￣ 源 热 泵机 组 台１０ Ｗ ｝ （ 号楼 泳 池 淋 贮 热水 箱 ３ ８ 不 锈 钢 承 压 保 温 １ 台１ Ｍ 浴 区、 员工 淋 浴 水 箱 ｝ 区、２ 楼 客 房 低 号 半 容 积 式 热 器 区） 换 热 器 ｛ Ｖ ＝ ．８ ｅ ４３ ｍ 加 热 设 备 ２ ０ Ｋ ＋ １ ０ Ｗ Ｘ 台１０ Ｗ 台５Ｋ ￣ Ｉ ． Ａ＝ ４９ 台 １． ｍ２ ２ 源 热 泵机 组 ｉ
序 号
用 水 名 称 １ 员工 淋 浴 区 ２ 泳 池 淋 浴淋 浴 器 ６ 客房
７
单 位 数 量 １０ 次 ５人 ２ ０ 次 ０人 ３４ ８ 床
用 水 供 水 时 间 时 变化 系数 （ｋ ｈ） 最 高 日用 水 量 最 大 时 用 水 量 定 额 （ ｈ） 淋 浴 器个 数 （ ／ ｍ ｄ） （ ｈ） ｍ／ ５Ｌ 人 ・ ０／ 次 ２ ４ 淋 浴 器１ 个 ４ ７５） （ ２５ ２ ８Ｌ ・ ０／ 人 次 １ ２ 淋 浴 器２ 个 ４ １． ６０ ０ ４３ ２ １０ ／ 床 ６ Ｌ ｄ・ ２ ４ ５２ 按３ ４ ．７（ ８ 张床位计 ） ６． １４ ４ １．９ ３ １ ４
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循环冷却水系统中的余热利用探讨
杨 琦
(华东建筑设计 研究院有限公司 , 上海 200002)
摘要 明确了循环冷却水系统余热利用的目的 , 介绍了冷却水余热利用的两种主要方法 。对余 热利用的形式进行了比较和分析 , 从综合的角度提出了间接利用方式较直接利用方式更有优势 。
两种方式的比较见表 1 。两种系统控制不尽相 同 , 需要根据应用的需求进行节能预测和合理评价 。
表 1 循环冷却水余热利用方法的比较
余热利用方式
直接式
间接式
主要特点
对冷冻机组 CO P 的影响 节能总量和效率 节能投资 余热利用的温度 辅助加热设备 系统的控制
循环冷却水管路 上增设热交换器
无
从减排总量上看 , 间接式对环境的影响较小 , 但 与热水的供应量有一定的关系 。 直接式利用了部分 热量 , 还有部分热量需要排放到大气中 , 其利用量与 热交换器的设置 数量有关 。 热交换 器设置数 量增 加 , 减排量减少 , 投资增加 。
从投资的角度看 , 间接式的热回收器须选用专用 的高性能换热器 , 需防止处于高压和高温状态的冷冻 剂渗漏 , 热回收冷凝器还必须有较低的阻力 , 不影响 制冷机原有工况 。 间接式是利用冷凝器制冷循环过
循环冷却水系统中余热利用的目的是在满足空 调系统正常运行的情况下 , 充分利用系统的多余热 量 , 起到节能减排的作用 。 节能减排是在保证使用 功能基础上提出的 , 因此 , 系统的余热利用应以满足 空调系统功能为前提 。
循环冷却水的余热利用也是空调水冷冷水机组 中冷凝热回收利用的一种方式 。 在空调系统中 , 通 常水冷冷水机 组冷凝热可达 制冷量 的 1 .15 ～ 1 .3 倍 。大量的冷凝热未加以利用通过冷却塔直接排入 大气 , 不仅造成了巨大的能量浪费而且对环境造成 了热污染 。这部分热量对空调系统本身而言是需要 释放的 , 而建筑在空调状态下还是有系统需要热量 供应的 。因此 , 利用循环冷却水的余热是可行的 。 2 冷却水余热利用的方法
方式不但耗电量大 , 运行成本高 , 而且电热管容易损 坏 ;常规用燃油锅 炉加热的方式 , 由于燃油 的价格 高 , 产生的效能并不高 。 3 .2 余热利用的效率
两种余热利用方式的总量基本是一致的 。间接 式虽然可提供较多的热量 , 但一部分是牺牲冷水机 组的制冷量产生的 。
从利用效率来看 , 由于循环冷却水温度一般在 30 ～ 38 ℃, 属低品位热能 , 故直接式热交换的水温 较低 , 余热利用的效率也较低 , 特别是当热交换的冷 水温度较高的情况更是如此 。直接式不可能提供可 直接使用的热水温度 , 必须辅 助必要的加热 设备 。 要想充分回收余热 , 间接式需要热泵技术 , 余热利用 的效率较高 , 可以提供较高的热水温度 , 也不一定要 增加辅助加热设备 。 3 .3 系统和控制
循环冷却水余热利用的直接式是在保证原有冷 冻机组 COP 的情况下进行的 ;而间接式因提供热水 的温度提高 , 对 COP 有一定的降低 。 但从热水制备 的角度出发 , 间接式(热回收空调技术)在节能方面 的效果还是显著的 , 特别是在夏季制冷时所产生的 热水是完全免费的 。这是因为整个空调系统是以电 能来驱动工作 , 而非电能来制热 。用电直接制热的
图 1 循环冷却水的直接利用方式运行示意
2 .2 间接式 冷却水余热利用的间接方法是从冷凝器中分出
一路制冷剂 , 一部分通过循环冷却水系统冷却 , 一部 分通过热回收器直接与自来 水换热制备生 活热水 (见图 2)。 它需要增加专用的热回收冷凝器(又称 排气热回收的冷水机组), 在冷凝器中增加热回收管 束以及在排气管上增加换热器 。 从压缩机排出的高 温 、高压制冷剂气体优先进入热回收冷凝器中 , 将热 量释放给被预热的水 , 冷凝器的作用是将多余的热 量通过冷却水释放到环境中 , 也称为双冷凝器热回收 技术 。间接式在余热利用中可产生温度较高的热水 , 常称为空调冷凝热免费热水供应系统(HRWH)。
3 张震 , 周光辉 , 王慧 , 等 .我国的空调冷凝热热回收的研究现状 .中 原工学院学报 , 2006 , (4):46 ～ 48, 71
▲通讯处 :200002 上海市四川中路 321 号 17 楼 电话 :(021)63217420 E-mail:qi yang @ecadi .co m 收稿日期 :2008-03-28
给水排水 Vol .35 No.2 2009 8 1
程产生的热量 , 不可能像蒸汽加热器或热水炉那样短 时间内提供大量热水 , 只能小流量连续制备热水 。 其 系统宜配备一定容量的热水箱 , 可取 1 h 的最大用水 量 。而直接式是根据需要利用的余热量考虑设置板 式热交换器的 , 因此 ,间接式的投资要较直接式的大 。
Hale Waihona Puke 4 .2 应注意的问题直接式利用热量的多少需要由热交换器数量来
确定 , 余热利用量增加 , 设备的初期投资相应增加 。
由于直接利用方式提供的热水温度较低 , 因此需要
保留原有的部分加热设备 。
间接式利用方式主要存在两个问题 :一是空调
系统运行时段与热水使用时段的时间差问题 ;二是
生活热水的用量与冷凝热量之间也存在着不同步问
(3)间接式在节能的同时可提供相对独立的热 水系统 , 其利用热水温度可提高到 37 ～ 42 ℃。其缺 点是几种不同负荷的热品位和不同运行时间的同步 性需要综合平衡 , 特别是它对冷冻机组的 COP 值将 有一定的降低 ;设备的投资增加 , 经济性相对较差 。 该运行方式适用于有较大空调负荷 , 且能解决空调 负荷与热水负荷在高峰时间不一致问题的场所 。
从冷却水利用的角度出发 , 其利用的方法主要 可分为直接式和间接式两种 。从空调冷凝热的回收 角度出发 , 有冷却水热回收与排气热回收两种方式 。 余热利用的热量可用于制备生活热水 。 2 .1 直接式
冷却水余热利用的直接方法是在循环冷却水系
统中增 设热交 换器将 冷却水 的热 量交换 出来(见 图 1)。直接式从冷却水出水中回收了部分热量 , 其 利用的热水出水温度小于冷却水的出水温度 , 但冷 水机组的制冷量与 COP 基本不变 , 换热效率较低 。 对冷凝热回收而言 , 利用的是空调冷凝器侧排出的 37 ℃高温水 , 来加热制备生活热水 , 属于间接利用 冷凝器的热量 。
对冷凝热回收而言 , 这种方法属于直接利用热 量 , 又可分为两种 , 一种是只利用压缩机出口蒸汽显
8 0 给水排水 Vol .35 No.2 2009
图 2 循环冷却水的间接利用方式运行示意
热 , 蒸汽显热一般占全部冷凝热的 15 %左右[ 1] , 按 照显热量和热水需求量计算出热回收器的数量 , 其 他的冷凝热由冷却水带走 ;另一种是利用全部的冷 凝热 。 利用蒸汽显热方式的热回收器 , 其压降比较 小 、压力较稳定 , 对制冷影响较小 。值得注意的是热 水的出水温度越高 , 冷水机组的效率就越低 , 制冷量 也会相应减少 。 3 形式比较 3 .1 评定标准的确定
较高 较低 低 需要 简单
冷水机 组中冷凝 器 后增设热回收冷凝器
有
高 高 高 可不需要 复杂
4 系统的设计
4 .1 余热利用的计算
循环冷却水的最大余热利用量可按式(1)确定 。
Qr =QcC(t1 -t2 )ρr /3 600
(1)
式中 Qr ———循环冷却水的余热利用量 , W ;
Qc ———循环冷却流量 , m 3/ h ;
C———水的平均比热 , C =4 187 J/ (kg · ℃);
t1 ———热交换器中冷却水的进水温度 , ℃;
t2 ———热交换器中冷却水的出水温度 , ℃;
ρr ———热水密度 , kg/ m3 。
实际利用的余热量需要考虑一个折减系数 。 直
接式余热利用的热量还与实际交换的循环冷却水量
和利用温差有紧密的关系 。
题 。因此该方式需要设置储热装置 , 用以调节空调
满负荷时产生的热水来补充空调低负荷时产水量的
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不足 。 国内已开展对该系统运行的计算机动态模拟 研究 , 以优化整机的匹配关系 。 循环冷却水余热回 收的目的是从节能和环保的角度考虑回收余热 , 而 不能本末倒置为了获取热量 去随意改变空 调的工 况 。对于仅夏季运行空调系统的冷冻机组 , 在间接 式热回收系统中设置辅助热源也是必要的 。 5 小结
在空调系统中 , 能效比(EER)是指在额定工况 和规定条件下 , 空调器进行制冷运行时 , 制冷量与有 效输入功率之比 。 这是一个综合性指标 , 反映了单 位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量 。 空 调能效比越大 , 在制冷量相等时节省的电能就越多 。 性能系数(COP)是指制热量或制 冷量与输入功 率 (W)的比值 。COP 值越大说明系统的效率越高 , 越 节能。 此外, 也可采用综合计 算负荷性能系 数 ICLV 为依据来评价冷水机组能效等级 。 从系统节 能的角度出发 , EER 与 COP 是衡量空调系统节 能 的重要指标 。 循环冷却水的余热利用仅是空调系统 中的一部分 , 余热的利用应以满足空调系统的功能 为前提 , 因此 , 余热的利用不应很大程度地降低这两 个指标 。
参考文献
1 郑晓娟 , 魏玉林 , 王永翔 , 等 .螺杆式 冷水(热泵)机组废 热回收开 发应用 .制冷 , 2005 , 24(1):81 ～ 83
2 孙慧 琳 .浅 谈我 国 的 空调 冷 凝 热 热 回收 .ht t p :// w w w .863p . com/ warmer/ H otK t zl/ 200611/ 17268 .h tm l
直接式的系统较简单 , 控制方便 、稳定 , 因为其 出发点是尽量利用余 热 , 辅助 需要其他加热 设备 。 而间接式在系统中需要增加专用的冷凝器 , 其出发 点已不仅是余热的利用 , 系统还承担免费热水供应 。 因此 , 间接式在控制上较复杂 , 系统需要调节供冷和 热水利用之间的平衡 。