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冷凝热回收的应用
来源:网易行业 | 作者:nbjnwa | 发布时间: 2016-03-25 | 1846 次浏览 | 分享到:

.前言
      随着人们生活水平的不断提高,高层建筑的大量兴建,新建的高层建筑必然要加装空调系统。但使用普通的集中空调系统总是有相当多的冷凝热直接排入大气,白白散失掉,造成较大的能源浪费,并且存在对周围环境的热污染。从节能的角度看,对于高层建筑来说,建筑物又需要大量的生活热水供应,如果能将冷凝热全部或部分回收来加热生活热水,不但可以减少冷凝热对环境造成的污染,而且还可以节省不少的能源。空调热回收机组就可以实现这一功能。但过去的水冷热回收机组由于冷凝温度低,回收的生活热水应用受限制,而风冷热回收机组由于冷凝温度较高,可以得到较高的回收水温,因此,它的实用性较广。

2.系统概述
     风冷热回收机组由风冷热泵系统与冷凝段热回收系统组成。夏季使用时,机组制冷系统提供5~15℃的冷冻循环水供空调系统,同时热回收系统利用制冷机排出的废热加热生活热水,机组的总能效比达到5.0W/W以上(机组制冷量+机组回收热量与输入电功率的比值);其工作原理与常规的制冷原理相同。如图1,在压缩机与室外侧换热器之间加热回收换热器(板式换热器),制冷时,压缩机排出的高温高压的气体进入板式换热器,在板式换热器内放热,将生活用水加热。热回收包括部分热回收和全部热回收,如图2,在lgP-H图中,2点到5点的过程为整个冷凝过程,其中2点到3点是冷媒的过热段显热放热过程,3点到4点是冷媒的潜热放热过程,4点到5点是冷媒的过冷段显热放热过程。部分热回收指部分利用冷媒的冷凝热加热生活用水,水温高于冷凝温度;全部热回收指冷媒过热蒸气冷却、冷凝和过冷,冷凝热全部回收加热生活用水,水温低于冷凝温度。

     在实际工程应用中,由于水系统管路及储能水箱保温效果差等将导致一定程度的温降,舒适性较差。而提高生活用水水温可以采取以下措施,如果生活用水热负荷小于空调侧热负荷,则采用部分热回收来制取生活用水,压缩机的排气温度可高达65~90℃,这时生活用水出水高达55~65℃;如果生活用水热负荷与空调侧热负荷相当,则采用全部热回收来制取生活用水,一般情况下,风冷热泵机组冷凝温度50~55℃,生活用水水温可达到45~50℃。


图1 系统原理图


图2 lgP-H图

3.试验测试装置介绍
     本文作者在常州爱斯特空调设备有限公司的中央空调测试中心进行了风冷热回收冷热水机组的测试。试验测试装置如图3,机组放置在测试中心,环境干球温度恒定35±1℃,湿球温度恒定24±0.5℃,空调侧进水温度恒定12±0.3℃,出水温度恒定7±0.3℃,热回收储能水箱四周均有保温层。项目1是在电磁阀(图1中序号2)开启的状态下测得的数据,即冷媒不经过板换,直接到室外侧换热器与空气进行热交换,无热回收时所测的制冷量。项目2-9是在电磁阀关闭的状态下测得的数据,即冷媒经过板式换热器,在板式换热器内与水进行热交换,回收冷凝热对储能水箱中的水进行加温,在不同热回收回水温度,水流量恒定(3m3/h)下测得的制冷量和热回收量。


图3.试验测试装置

4.试验结果与分析
 

4.1 在热回收水流量不变的情况下,回收热量随进水温度的增加而减少,即进水温度越高,进出水温差越小,回收热量越小。以下是水流量为3m3/h时,进、出水温度,热回收量随时间变化的曲线。如图4、5.

 

 

4.2 经工程测算表明,冷凝器的散热量是制冷量的1.2~1.3 倍。把热回收量与冷凝器的总散热量的比值称为热回收效率,则热回收效率随回水温度的升高而降低。如图6。

 

5.结论
     试验数据表明,对于部分热回收机组,增加热回收装置后,并没有明显影响空调侧的能效比,而机组的总能效比得到相应提高,不装热回收换热器前,机组的能效比为2.5,而热回收机组其总能效比达到3~4。以上整个测试过程涉及到的热回收是部分热回收,轴流风机始终开启,仍有一部分冷凝热释放到外界环境中,其转速由高压侧的压力传感器控制,当压力高于设定值,轴流风机满负荷运转,当压力低于设定值,轴流风机低速运转,如果实际工程需要,可加大热回收侧的水流量,实现机组的全热回收,机组总能效比将更高。

     文中提出的空调热回收系统如果用于我国南方城市如广州、三亚等地具有良好的经济性,因为这些地区气温较高,全年有5个月以上需要空调供冷,而排热量也较大;在我国北方城市,由于夏季供冷时间较短,系统排热量较小,因此,热回收系统的经济性不显著,当然,如果北方地区使用热回收系统,则在暖通设计时充分考虑冬季采暖用水的负荷,适当放大机组的总容量,合理调节采暖用水和生活用水,同样可以实现一机三用的功能。另一方面,在过渡季节,不需要空调供冷或采暖,同样可以使机组制冷运行来制取生活热水。因此在我国目前的国情能源限制的情况下,尤其在南方地区,应该在高层建筑中广泛应用像这样的节能环保型空调。