帶冷凝熱回收的家用空調(diào)器的研究

1、帶冷凝熱回收的家用空調(diào)器的研究    摘要：空調(diào)制冷系統(tǒng)中普遍存在著散熱耗能的情況，為了減少大量熱量的浪費(fèi)，介紹一種現(xiàn)有制冷系統(tǒng)中的設(shè)備改造方案。在冷卻塔末端串聯(lián)熱泵機(jī)組，以冷卻塔中的冷凝水作為熱泵的低品位熱源，熱泵本身做為熱水供應(yīng)的熱源，可以將制冷系統(tǒng)工作時(shí)冷卻塔散失的冷凝熱加以回收利用，生產(chǎn)出65的熱水供用戶使用，達(dá)到了顯著節(jié)能降耗的作用。 關(guān)鍵詞：帶冷凝熱回收； 家用空調(diào)器 ； 現(xiàn)狀 中圖分類號(hào)：TM925.12文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： 引言： 近年來，商場、星級(jí)酒店等凡有制冷系統(tǒng)的地方，就會(huì)在某一露天部位安裝一個(gè)又一個(gè)的冷卻塔，在其附近能聽見冷卻

2、塔風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的噪聲，還造成了局部環(huán)境的熱污染。這是把冷凝熱排到空氣中去，并且把降溫后的冷卻水送回制冷機(jī)組中循環(huán)使用，以保證制冷機(jī)組正常運(yùn)行的通用方法。這種工藝的弊端顯而易見：噪音、占用建筑空間、局部熱污染、滋生軍團(tuán)菌、盛夏高溫情況下，制冷機(jī)組的運(yùn)行效率低，最主要的是冷凝熱直接排掉，造成能源的浪費(fèi)，不符合國家的節(jié)能減排政策。 1.我國空調(diào)冷凝熱回收現(xiàn)狀 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，加之近幾年夏季異常的高溫天氣，冷氣空調(diào)在賓館、商場、寫字樓等建筑物中的應(yīng)用越來越普及，但是大部分的空調(diào)冷凝熱直接排放到了大氣中，造成能源的極大浪費(fèi)。目前生活熱水大部分都是通過專門的熱水加熱設(shè)備來提供，而熱水溫

3、度一般都不高于65，在中高檔賓館中又要求設(shè)有鍋爐供熱系統(tǒng)來提供這部分熱量。所以對(duì)冷凝熱回收技術(shù)的研究也越來較多，在理論上論證了冷凝熱熱回收技術(shù)在現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)改造中的可行性等，其中多數(shù)針對(duì)賓館、酒店等建筑的集中式空調(diào)系統(tǒng)。隨著人們節(jié)能意識(shí)的進(jìn)一步提高，空調(diào)冷凝熱熱回收在暖通空調(diào)領(lǐng)域中也越來越受到人們的關(guān)注。 2.存在的主要問題 2.1我國對(duì)于冷凝排熱熱回收系統(tǒng)的研究現(xiàn)在僅限于理論的分析，且處于初步探討階段，缺乏實(shí)際的、深入的系統(tǒng)研究。從國內(nèi)的研究狀況來看，還存在著一系列的問題。在直接加熱自來水的回收系統(tǒng)中不僅存在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)段與熱水使用時(shí)段的時(shí)間差問題，而且還存在生活熱水的用量與冷凝熱量之間不

4、匹配的問題。 2.2冷凝排熱熱回收取決于主要設(shè)備的工作情況，有時(shí)可能得不到預(yù)期的效果。就冷凝熱熱回收來講，其效果取決于空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況，其目的也只是從節(jié)能和環(huán)保的角度考慮回收余熱，而不能本末倒置為了獲取熱量去隨意改變空調(diào)的工況。 2.3我國在熱回收設(shè)備的開發(fā)中，還缺乏對(duì)于整個(gè)設(shè)備部件進(jìn)行優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)擬方面的研究。 3.空調(diào)冷凝熱熱回收的可行性 常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷劑循環(huán)、冷卻水循環(huán)、冷凍水循環(huán)和空氣循環(huán)組成。在制冷劑循環(huán)中，氣態(tài)的制冷劑在壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮，溫度升高、壓力增大；通過排氣管，高壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器中被冷卻水冷卻，變成高壓液體；通過節(jié)流閥，壓力降低，高壓制冷劑變成低

5、壓含少量氣體的氣液混合物；其后制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)定壓（低壓）下吸收大量蒸發(fā)器里冷凍水的熱量，蒸發(fā)變成低壓的氣態(tài)制冷劑；氣態(tài)制冷劑通過吸氣管路再回到壓縮機(jī)內(nèi)。 在冷卻水循環(huán)中，冷卻水在冷凝器中吸收了制冷劑的熱量后，由泵送到冷卻塔的上部噴下，與逆流（上升）的空氣進(jìn)行熱濕交換，冷卻水溫度降低。冷卻水再泵送到冷凝器與制冷劑進(jìn)行熱交換，溫度升高，如此循環(huán)?？照{(diào)房間的冷負(fù)荷（即熱量）通過蒸發(fā)器進(jìn)入制冷劑循環(huán)，變成冷凝排熱的一部分，再通過冷卻水循環(huán)排到大氣中去。因此，對(duì)于常規(guī)空調(diào)制冷機(jī)，其主要作用是空氣調(diào)節(jié)，空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱直接排放到大氣中未加以利用。制冷機(jī)組在空調(diào)工況下運(yùn)行時(shí)向大氣環(huán)境排放大量的冷凝熱，通常

6、冷凝熱可達(dá)制冷量的 1.151.3 倍。大量的冷凝熱直接排入大氣，白白散失掉，造成較大的能源浪費(fèi)，這些熱量的散發(fā)又使周圍環(huán)境溫度升高，造成嚴(yán)重的環(huán)境熱污染。若將制冷機(jī)放出的冷凝熱予以回收用來加熱生活熱水和生產(chǎn)工藝熱水，不但可以減少冷凝熱對(duì)環(huán)境造成的污染，而且還是一種變廢為寶的節(jié)能方法。近年來，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)冷凝排熱熱回收的研究也越來越多。 4.空調(diào)冷凝熱回收方案的確定 4.1設(shè)計(jì)方案一 板式換熱器回收：運(yùn)行過程是在壓縮機(jī)出來的制冷劑先進(jìn)入板式換熱器再進(jìn)入冷凝器，壓縮機(jī)排出的具有顯熱和部分潛熱的制冷劑與換熱器進(jìn)行熱交換達(dá)到生活熱水要求的溫度，在板式換熱器中55-60的過熱蒸汽降溫至40左右的飽和蒸汽

7、，然后再流入冷凝器。此熱回收方式比較適合于排氣溫度較高的容積式制冷機(jī)組，其排氣溫度為60-75，可通過板式換熱器直接制取50-60的生活熱水。但排氣溫度較低的制冷機(jī)組不能通過板式換熱器直接制取50-60的生活熱水，而且排氣溫度比較低的離心式制冷機(jī)組的運(yùn)行是和管網(wǎng)阻力有聯(lián)系的，在設(shè)計(jì)制冷機(jī)組的時(shí)候已經(jīng)考慮了與換熱器性能曲線的匹配，得到較優(yōu)的制冷機(jī)組運(yùn)行特性曲線。如果其回路中再串聯(lián)一板式換熱器，管網(wǎng)阻力特性就發(fā)生了改變，增加了制冷壓縮機(jī)出口管路的阻力，降低了制冷循環(huán)效率。所以這種方案在實(shí)際工程改造中有局限性。 4.2設(shè)計(jì)方案二 熱泵回收：運(yùn)行過程是在冷卻水循環(huán)中增設(shè)水源熱泵機(jī)組，使熱泵機(jī)組與冷卻塔

8、并聯(lián)于冷卻水循環(huán)中，把熱泵的蒸發(fā)器并接到制冷機(jī)組冷卻水回路上，以冷卻水中的冷凝熱作為熱泵的低品位熱源，通過熱泵機(jī)組將低品位的冷凝熱轉(zhuǎn)變成高品位的生活熱水，從而將制冷系統(tǒng)工作時(shí)冷卻塔散失的冷凝熱加以回收利用，生產(chǎn)出65左右的熱水供用戶使用。從冷凝器出來的冷卻水沒有全部進(jìn)入冷卻塔，而是分為兩路：第一路進(jìn)入冷卻塔，冷卻后返回冷凝器；第二路進(jìn)入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，作為熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩矗懦鰺崃亢笤俜祷乩鋮s塔。 此方案比較適合現(xiàn)有空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的改造，不會(huì)受到制冷機(jī)組種類的限制，因?yàn)楦脑斓倪^程中只涉及冷卻水系統(tǒng)，只是把熱泵的蒸發(fā)器并接到制冷機(jī)組冷卻水回路上，對(duì)冷水機(jī)組影響較小，也比較容易操作。另外，

9、冷凝熱的回收率高，熱水的供應(yīng)量較大，而且熱水可 5.冷凝熱回收的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益 5.1經(jīng)濟(jì)效益分析回收的熱量是制冷機(jī)組通過冷卻塔排到空氣中的冷凝熱，所以其生產(chǎn)的熱水是零能耗，節(jié)約燃料費(fèi)用。熱回收系統(tǒng)方案的運(yùn)行降低了冷凝溫度，使空調(diào)主機(jī)負(fù)荷降低，同時(shí)也降低了水泵和冷卻塔的功率和能耗，提高了制冷機(jī)組效率，降低了運(yùn)行成本。冷凝熱回收系統(tǒng)節(jié)省制冷機(jī)組的耗電量，使機(jī)組的故障率降低，延長了制冷機(jī)組的使用壽命。 5.2環(huán)境效益分析賓館中的生活熱水一般采用燃油鍋爐（少數(shù)采用燃煤鍋爐）制備，冷凝熱熱回收系統(tǒng)在夏季運(yùn)行期間不需使用鍋爐（在過度季節(jié)可以不開或少開原熱水系統(tǒng)的鍋爐制備熱水），不燃燒柴油和

10、煤，減少了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、煙塵等大氣污染物的排放，從而提高了環(huán)境質(zhì)量并且無需治理環(huán)境污染的費(fèi)用；同時(shí)也沒有二氧化碳及廢熱的排放，減少了冷卻塔附近環(huán)境的熱污染，降低了城市熱島效應(yīng)。 5.3社會(huì)效益分析目前國家已將轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長，合理利用資源、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展作為基本國策?？照{(diào)冷凝熱的回收利用，是有益而無害的節(jié)能和環(huán)保舉措，減少了能源費(fèi)用開支，對(duì)能源的需求量降低，緩解了能源短缺的壓力，促進(jìn)了環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。同時(shí)污染物的減排符合節(jié)能減排的政策，提升了生活環(huán)境的空氣質(zhì)量，有利于人們的身體健康，進(jìn)一步促進(jìn)了社會(huì)的穩(wěn)定與和諧社會(huì)的構(gòu)建。在資源緊張，能源價(jià)格飛漲的今天，更應(yīng)該大力推廣普及。 6.結(jié)語 建筑暖通能耗大約占建筑能耗的 50%以上，加之其較高的能耗水平，使其在節(jié)能降耗方面有很大潛力。本文提到的中央空調(diào)冷凝熱回收，初投資不高，改造難度不大，但其大幅降低了建筑暖通系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，對(duì)大城市日漸嚴(yán)重的熱島效應(yīng)也可起到有效消弱效應(yīng)，尤其適用于有空調(diào)和生活熱水要求的場合，是大型中央空調(diào)今后發(fā)展的重要方向之一。 參