空调冷凝热热回收的方案研讨及其研究方向

空调冷凝热热回收的方案研讨及其研究方向
摘要：针对中央空调系统产生的大量低品位冷凝热，提出了两种利用冷凝热回收制备生活热水的方案，对它们各自的特点及控制原理做了较为详尽的阐述，提出了应用中存在的主要问题及今后空调冷凝热热回收的研究改进方向，并对我国冷凝热回收发展做了展望。

关键词：空调，冷凝热，热回收，控制原理
中图分类号：te684文献标识码： a 文章编号：
abstract: this paper aimed at the large number of low-grade condensing heat central air conditioning system, put forward the programs of the two condensing heat recovery preparation for domestic hot water, a more detailed description of their respective characteristics and control theory, applications the main problems and future air conditioning condensing hot recycling to improve the direction and the condensing heat recovery development are put forward.key words: air conditioning; condensation heat; heat recovery; control principle
常规空调制冷机组的主要作用是进行空气调节，空调系统的冷凝热往往直接排放到大气中未加以利用。

制冷机组在空调工况下向大气环境排放大量的冷凝热，一般冷凝热可达制冷量的 1.15–1.3倍
[1]。

通常情况下，空调冷凝热是通过冷却水系统将这些低品位热量排入大气，这直接造成了空调系统 cop的降低，加剧了城市热岛效应，并造成严重的环境热污染。

若将制冷机组的冷凝热予以回收利用，用来加热生活热水和生产工艺热水，或者作为辅助加热热源，不但可以大幅降低整个暖通系统的运行费用，又可以减少向大气中排放的废热，减轻大气污染，改善生态环境。

近年来，针对空调系统制冷机组冷凝排热热回收的研究也越来越多。

㈠冷凝热热回收的方案及其特点
综合目前中央空调系统的现状和热回收改造方案实施的难易程度, 生活热水温度及水量的要求, 冷凝热利用方式主要可分为直
接式和间接式。

直接式是指制冷剂从压缩机出来后进入热回收器直接与自来水换热制备生活热水，也称排气热热回收[2]。

间接式是指利用常规空调的冷凝器侧排出的高温空气或37℃的水来加热制
备生活热水，也称冷却水热回收。

⒈方案一：排气热热回收
⒈⒈气热热回收原理图见图1。

在压缩机和冷凝器之间加一个热回收器 (冷凝器 )回收冷凝热，从压缩机出口的 58℃–90℃的高温气态冷媒被生活热水直接冷却，而热回收器出口的制冷剂的状态是气液混合物或气态,剩余的废热仍进入冷凝器由冷却水吸收并经冷却塔排放。

该技术可以根据要求直接回收制冷机组的蒸汽显热或是显热加部分潜热来一次性
加热或循环加热自来水到指定的温度。

⒈⒉排气热热回收特点：
1)只需要在压缩机出口增加一与所改造机头功率相适应的冷凝
器即可得到水温为 45℃–60℃的生活热水，无需二次加热设备。

系统改造较为简单，投资小。

2)降低了冷凝压力和冷凝温度，提高了机组 cop。

据测算：冷凝温度每降低 1℃，机组制冷量可提高1.3% [3]。

当然这也意味着热水出口水温不能过高，一般不超过60℃。

3)因实际运行中热水进出水温度逐渐升高，使得冷机在渐变工况下运行，故为了保证冷水机组稳定运行，只能回收部分冷凝热。

在一般空调使用工况下，水温需求 45℃–60℃时，可回收热量为制冷量的 25% –40%。

4)由于在机组冷凝器之前串联一个热采集器，排气管道增加弯头等，使得排气阻力有所加大，从而降低冷机出力，故需精心设计不使阻力增加过多，一般以不超过 30 kpa为宜。

5)不是所有制冷机组都可以进行热回收改造，如：排气温度低于 50℃的机组；排气管不好接的机组；带节能器的机组如特灵两级、三级压缩离心机组。

⒉方案二：冷却水热回收
⒉⒈冷却水热回收原理图见图2。

该热回收方式是在原有的冷却水管路中增加一个分支，并把该分支接入热泵系统的蒸发器回路以利用热泵产生温度较高的满足要
求的生活热水。

由于空调制冷中冷却水出水温度一般在30℃–
40℃，供回水温差 4℃–7℃左右[4]，属低品位热能，要想充分回收则必须利用高温水源热泵技术，由制冷机与热泵机组联合运行构成一套热回收装置。

⒉⒉冷却水热回收特点：
1)冷机运行不受影响，制冷量和 cop基本不变。

2)冷凝热回收比例调节方便，必要时可进行 100 %的冷凝热回收，可达到很好的节能效果。

3)由于使用高温水源热泵，使得其热水出口温度范围增加，可达 50℃–80℃，热水能源品位更高[5]。

4)系统初投资和运行费用较排气热回收方案都有所增加，但同时其可回收冷凝热更多。

5)无需改造现有大量单冷冷水机组，只改动其冷却系统即可，更具有现实意义。

㈡冷凝热热回收技术存在的主要问题及研究方向
为实现“可持续发展”战略，我国制定一系列能源及环境政策。

节能和环保已成为当前空调领域中最重要的研究课题之一。

目前，我国暖通学者已逐渐认识到了余热回收系统应用的重要性，一些开发商也对此项目产生了一定的兴趣，现在在北京[6]、广州[7，8]、上海[3]、东北等地的一些宾馆和人工冰场与游泳池联合工作的地方[9]都有应用，并且节能效果很好。

为使空调冷凝热热回收技术得到更广泛地推广与应用，需要找出应用中存在的问题，明确研究方向。

⒈存在的主要问题
⑴我国对于冷凝排热热回收系统的研究现在仅限于理论的分析，且处于初步探讨阶段，缺乏实际的、深入的系统研究。

从国内的研究状况来看，还存在着一系列的问题。

在直接加热自来水的回收系统中不仅存在空调系统运行时段与热水使用时段的时间差问题，而且还存在生活热水的用量与冷凝热量之间不匹配的问题。

⑵冷凝排热热回收取决于主要设备的工作情况，有时可能得不到预期的效果。

就冷凝热热回收来讲，其效果取决于空调系统的运行工况，其目的也只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。

⑶我国在热回收设备的开发中，还缺乏对于整个设备部件进行优化匹配设计，进行计算机拟方面的研究。

⒉主要的研究方向
⑴我们在今后工作中要解决目前国内研究存在蓄热水池较大的问题，蓄热装置在系统运行中的动态模拟以及系统形式等问题。

设置储热装置对于直接加热自来水的热回收系统是十分必要，它可存储中午空调满负荷时产生的热水用以补充傍晚热水用量高峰时空调低负荷产水量的不足。

⑵对整个设备部件进行优化匹配设计，进行计算机模拟这方面的研究。

由于蓄热水箱的蓄热过程为动态的，因此模拟其蓄热过程并确定蓄热水箱合理容积，对于系统最优稳定运行尤为重要[ 6]。

通过同实验研究的结果进行对比,以优化整机的匹配关系。

⑶对系统本身及控制系统进行优化，减少设备的初投资，并对该产品在我国的应用前景进行预测和评价也是研究的重要方向之一。

㈢结语
大型商业综合建筑暖通能耗大约占建筑能耗的 50%以上，加之其较高的能耗水平，使其在节能降耗方面有很大潜力。

本文提到的中央空调冷凝热回收，初投资不高，改造难度不大，但其大幅降低了建筑暖通系统运行费用，对大城市日渐严重的热岛效应也可起到有效消弱效应，尤其适用于有空调和生活热水要求的场合，是大型中央空调今后发展的重要方向之一。

参考文献：
[1] 吴献忠,夏波,吕林泉,等.冷凝热热回收机组的开发和应用[j].制冷与空调,2001,1(6):29-32.
[2] 龚七彩,常世钧.蒸汽压缩式水冷制冷机的双冷凝器热回收技术[j].建筑节能通风空调,2005,24(1):6-12.
[3] 周延安.中央空调制冷机组废热回收技术在宾馆的应用[j].节能与环保,2004(12):29-33.
[4] 余颖俊,王梦云.空调冷凝热的回收利用[j].工程设计 cad 与智能建筑,2000(8):1-4.
[5] 白雅娟,赵建会.水源热泵技术的发展及应用中存在的问题[j].西安科技大学学报,2008,26(sup):30-33.
[6] 董明.星级酒店中央空调冷凝热回收利用项目分析[j].能源
工程,2003(3):63-64.
[7] 周延安.中央空调废热的回收[j].节能与环
保,2002(10):29.
[8] 张益民.空调废热回收[j].应用能源技术,2000(4):19-20.
[9] 马最良,金泉.人工冰场制冷系统冷凝废热利用的可行性分析[j].制冷学报,1987(2):22-26.。