风冷机组热回收方法及应用_张志明

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2010年12月 洁净与空调技术ＣＣ＆ＡＣ 第4期

风冷机组热回收方法及应用

烟台中集来福士海洋工程有限公司 张志明

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中国航天513所 陆新宇

摘 要 对风冷机组的热回收系统原理进行了分析，提出了一种利用冷凝热回收器提供生活用热水的方法和装置，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节约能源。关键词 风冷机组；热回收；经济分析

Air Cooled Chiller Unit Heat Reclamation’s Method and Application

Zhang Zhiming and Lu Xinyu

Abstract This text analysed the theory of heat reclamation system, gived a advanced method that used condenser heat

reclamation equipment to supply living hot water ,and analysed the economy efficiency of che heat reclamation system,concluded that used heat reclamation system can economize energy sources.Keywords Air cooled chiller unit; Heat reclamation; Economy efficiency

张志明，男，1977年4月生，本科，工程师

264000 山东省烟台市芝罘区芝罘岛东路70号（0535）6801451-2016

E-mail: zhzhm3322@ 收稿日期：2010-5-24

0 引言

我国正处于能源工业化过程，社会经济发展对能源的依赖要比发达国家大得多，社会发展受到能源的约束程度越来越严重。近年来，我国虽然电力生产迅速增长，但是相对而言电力消费增长更快，因此有不少地方经常会出现电力供应不足，拉闸限电的现象。然而随着能源消费的不断增长，废物废气的排放量也在不断增加，环境问题变得日益严重。因此保护环境、节约能源就变得尤为重要。随着空调冷热水机组的逐步普及，空调产品已日渐成为耗能大户。而传统项目的空调机组，在制冷的同时需要通过冷却塔或风冷冷凝器设法向空气中散热，而同时又通过锅炉、电热水器等设备通过燃油、燃气或消耗电能来不断向用户提供生活用热水，这样就造成了极大的能源浪费，同时由于煤、油等一次能源的大量使用产生废热、废气、废渣等造成环境污染。如果我们能将冷水机组制冷时排放到大气中的热量进行回收，用于生活用热水等用途，就能节省原本用于烧热水所需的能源。风冷热回收机组正是基于此原理而在近期兴起的一种高效节能机组。 1 风冷热回收特点

一机多用，既能为室内提供制冷／热空调，又能不受气候变化全天候供应生活热水，既节省了热水锅炉的投资和运行费用，又避免了太阳能热水器对气候的依赖性。

节能环保，采用热回收装置能将机组冷凝热回收制取热水，既节约了能源的消耗，同时避免了冷凝废热排放到空气中的热污染及锅炉燃烧产生的二氧化碳造成的温室效应。

节省空间，热回收机组的热水供应装置一般都是内置在机组中的，无须为供热设备提供任何额外的安装空间。

稳定可靠，由于热回收装置内无运转件，设备运行平稳可靠，无需投入大量的运行维修人员，同时由于不需要增加其他大负荷电器控制设备，装置启停时对系统的电网冲击小，既节约了电路装置费用又减少了安全隐患。

改善性能，使用热回收装置有利于改善空调系统性能，提高机组的能效比，并能延长机组的使用寿命。

2 风冷热回收形式、热回收供水温度和热回收热量

风冷机组的热回收形式分为显热回收和全热回收两种,具体取决于用户对热回收量和热水出水温度的要求。如果热回收量要求比较小,即大体相当于机组冷凝负荷的15%左右，则可以设计成只吸收冷

凝热中显热的形式。实际运行过程中，如果热水进水温度比较低时，可能也会吸收一小部分潜热，但是此种热回收方式在做热回收时，不会降低机组制冷量和制冷效率，由于增加了热回收装置，相当于增加了冷凝器的换热面积，降低了传热温差，相当于降低了机组冷凝温度，甚至会对机组制冷量和制冷效率提高有利，并且由于风冷机组压缩机组的排气温度比较高，普遍在80℃左右，热水回水温度可以保证达到45℃以上，最高可以达到60℃。如果用户对热水需求量比较大，仅回收冷凝负荷的高温显热部分就无法满足要求，除了回收显热外，还需要大量回收机组潜热，而要大量吸收机组潜热，理论上机组的冷凝温度必须高于热水回水温度，如果用户采用了热水箱蓄热装备，热水回收温度比较高，这样机组冷凝温度也需要提高。当然，提高冷凝温度会对机组的冷量和制冷效率有所影响，并且机组热回收水温度要求越高，回收比例越大，机组的冷凝温度就会提高的越大，对机组的制冷量和制冷效率影响就会越大。因此对于热水需求量不是很大的项目，建议采用长时间部分热回收的方式，而不建议采用集中某一时间段全部热回收的方式。

以上是针对风冷机组在夏季或过渡季节制冷工况下的热回收论述。对于在冬季或过渡季节制热工况下也需要提供生活用热水的情况，机组可以提供的热水量主要取决于机组所在项目的热负荷和机组本身的供热能力，由于空调用热水和生活热水负荷均来自于机组的冷凝热，因此两者总量不会超过机组制热能力，如果项目热负荷小，机组可提供热水能力就大，反之提供热水的能力就小，短缺的热量就需要用辅助电加热器或专门的热水机组来补充。

3 风冷机组热回收原理及经济性分析

3.1 风冷机组热回收工作原理

热回收技术就是通过一定的方式将冷水机组运行过程中排向外界的大量废热回收再利用，作为用户的最终热源或初级热源。

如图2所示，压缩机排出的高温高压气态制冷剂先进入热回收器，放出热量加热生活用水（或其它气液态物质），再经过冷凝器和膨胀阀，在蒸发器吸收被冷却介质的热量，成为低温低压的气态制冷剂，返回压缩机。图中热回收器便是热量回收的载体，起着热量回收和转移的作用。根据热力学第一定律可以得到如下关系式：

Q k ’ + Q R = Q 0' + P in ’

式中：P i n ’为压缩机吸收并压缩制冷剂消耗的功率；Q 0'制冷剂在蒸发器吸收的热量，即制冷量；Q R 为制冷剂在热回收器中放出的热量，即热回收量；Q k ’为制冷剂在冷凝器中冷凝（或过冷）放出的热量。

图1

风冷机组热回收工作原理

3.2 风冷机组热回收经济性分析

1）部分热回收经济性分析

某综合商务楼，建筑面积10000 m 2，设计冷负荷720 kW ，热负荷600 kW ，办公楼常年需要供应生活用卫生热水，卫生热水出水温度要求50℃，热水需求量为30 t/d 。

此项目选用烟台顿汉布什一台型号为ACDXHP220带部分热回收机组，机组制冷量为750 kW ，制热量为850 kW 。

制冷季节热水完全回收机组散热量中的显热部分,热回收量为机组总散热量的15%，满负荷运行时机组热回收量为145 kW ，制热季节由于机组的制热能力远大于项目要求的制热量,因此机组的冷凝热可以一分为二，一部分可以通过冷凝器供应空调热水，一部分可以通过热回收器供应生活热水。

如果每天平均按照65%负荷运行，日可产热水32 t ，完全可以满足用户卫生热水30 t 需求，冬季也按照日产30 t 热水来计算，机组在环境温度为0℃以上的情况下就完全可以满足制热+热回收的要求。在过渡季节机组平均冷负荷小于65%或环境温度小于0℃的制热工况下运行，可以增加辅助电加热器来满足要求。

每月按30天计算，每年可用热回收供热水按10个月计算（冬季、夏季各按5个月计算），机组冬季制热平均COP 按照3.6计算，则生产热水成本比较见表1。

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