空調(diào)冷凝熱回收利用的新途徑淺析
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
作者：陳光
在發(fā)達(dá)國家，用于生產(chǎn)的熱水能耗將成為室內(nèi)第二大主要能耗，在美國，熱水器能耗占居住總能耗的17%，今后還將有繼續(xù)上升的勢(shì)頭[1]。隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，如何高效地使用能源、回收各種余熱和減小對(duì)環(huán)境的污染是人們關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。目前，國內(nèi)外很多旅館類建筑都對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了熱回收改造[3-4] 。大多學(xué)者都對(duì)冷凝熱回收進(jìn)行了全面的分析，不過都是基于實(shí)際工程的利用。
本文以湖南岳陽某賓館改造工程為例進(jìn)行理論計(jì)算，該工程采用三臺(tái)HYS系列的水冷螺桿機(jī)組，制冷劑是R22，每臺(tái)額定的制冷量是1210kW，壓縮機(jī)輸入功率是260kW。設(shè)計(jì)的空調(diào)冷凍水供回水溫度為7/12℃，冷卻水供水和回水溫度為30/35℃，空調(diào)主機(jī)的 冷卻塔設(shè)在裙樓頂部，配備兩臺(tái)功率為11kW的風(fēng)機(jī)。 制冷循環(huán)的冷凝溫度為420C。
1 熱回收換熱器的出水溫度與水流量、熱回 收率的關(guān)系
本次計(jì)算是在標(biāo)準(zhǔn)工況下進(jìn)行，作出如下假設(shè)：
1)制冷劑在壓縮機(jī)的壓縮過程中是絕熱過程。
2)節(jié)流過程前后焓值相等。
3)蒸發(fā)與冷凝過程的壓降忽略不計(jì)。
4)制冷循環(huán)過程中，過冷度和過熱度是固定不變的。
假設(shè)在換熱器的加熱過程分為兩步。
第一步：由過冷熱量和液化潛熱將當(dāng)?shù)刈詠硭s200C）加熱至冷凝溫度420C，此時(shí)的水流量為：
式中：Qu為制冷劑的過冷熱量，W;Qx為制冷劑的液化潛熱，W。
第二步：由過熱熱量將420C的水加熱至設(shè)計(jì)的出水溫度，此時(shí)的水流量為：
式中：Qb為冷凝過程中的高溫顯熱，W。
以上兩個(gè)步驟是在同一個(gè)換熱器中進(jìn)行的，所以水流量應(yīng)取兩值較小值，因此
根據(jù)熱平衡的原理可知，理論上需要回收的熱量為：
式中：Qk為冷凝器釋放的冷凝熱，W。
選取不同的出水溫度，可以得到不同的值，結(jié)果如圖1、圖2所示。
圖1中，在冷凝溫度固定在420C不變的條件下。當(dāng)設(shè)計(jì)的出水溫度小于470C時(shí)，熱水流量主要取決于過冷量和潛熱量。當(dāng)設(shè)計(jì)的出水溫度大于47℃時(shí)，熱水流量主要取決于顯熱負(fù)荷，熱水流量隨著設(shè)計(jì)出水溫度的升高而減小，出水溫度越高，曲線越趨平緩。因?yàn)槔脻摕嶙疃鄬⑺訜嶂晾淠郎囟�。由此可知，要獲得較高的出水溫度，取決于顯熱負(fù)荷。
圖2中，在冷凝溫度固定在420C不變的條件下。當(dāng)設(shè)計(jì)的出水溫度小于470C時(shí)，冷凝熱的熱回收率隨著出水溫度的升高而增大。當(dāng)設(shè)計(jì)的出水溫度大于470C時(shí)，熱回收率隨著出水溫度的升高而減小。由此可知，在冷水機(jī)組設(shè)計(jì)工況中，存在一個(gè)出水溫度值使熱回收率達(dá)到最大值。
由以上分析可知，要得到越高溫度的熱水，需要的顯熱量就越大，潛熱量越小，熱水流量越小，熱回收率也越小。因此，對(duì)于一般賓館提供50～600C熱水的情況下，其熱回收率在45%～70%之間。在滿足生活熱水需要的情況下，熱回收率要達(dá)到100%是很難的，一般條 件難以達(dá)到。
2 影響熱回收設(shè)計(jì)出水溫度、熱回收率的因 素
熱回收系統(tǒng)的出水溫度、熱回收率是評(píng)價(jià)熱回收系統(tǒng)合理性的重要參數(shù)。出水溫度的高或低不僅直接影響用戶用水的舒適性，而且易造成能源的浪費(fèi)。
2.1冷凝溫度
為了得到更高的出水溫度和更高的熱回收率，需要了解影響出水溫度和熱回收率的主要因素。蒸發(fā)溫度、過冷溫度、冷凝溫度、吸氣溫度、吸氣過熱度、排氣溫度等對(duì)出水溫度及熱回收率都有一定的影響。蒸發(fā)溫度一般由用戶側(cè)確定，其變化范圍較小，對(duì)出水溫度和熱回收率影響較小。由本文假設(shè)可知，過熱度和過冷度維持不變。而排氣溫度和排氣過熱度由冷凝溫度確定�？芍�，冷凝溫度對(duì)出水溫度和熱回收率影響最大。
圖3顯示的是不同冷凝器溫度下出水溫度與熱回收率的關(guān)系。出水溫度相同的條件下，熱回收溫度隨著冷凝溫度的升高而增大。這是因?yàn)殡S著冷凝溫度的升高，可以用來加熱熱水的冷凝熱潛熱就越多。當(dāng)冷凝溫度相同時(shí)，熱回收率隨著出水溫度的升高而減小。從圖中可知，當(dāng)冷凝溫度處在40~500C時(shí)，存在一個(gè)出水溫度值使熱回收率能夠達(dá)到100%。在冷凝溫
度較低時(shí)，熱回收率變化不大。
2.2熱水進(jìn)出水溫度
出水溫度對(duì)熱回收率的影響比較大，總體的趨勢(shì)是隨著出水溫度的升高而減小。為了研究進(jìn)水溫度對(duì)熱回收率的影響，利用進(jìn)出水溫差來評(píng)價(jià)熱回收率。如圖4所示。
由圖4可知，在冷凝溫度為42℃，出水溫度為450C時(shí)，進(jìn)水溫度對(duì)熱回收率影響不大，且熱回收率較大。這是由于出水溫度與冷凝溫度比較接近，冷凝溫度可利用的潛熱能較大。圖中列出了當(dāng)出水溫度為500C、550C、600C時(shí)的曲線。可知，隨著進(jìn)出水溫差的增
大，熱回收率增大。也就是說，當(dāng)出水溫度一定時(shí)，熱回收率隨著進(jìn)水溫度的減小而增大。進(jìn)水溫度越小，將水加熱至一定的出水溫度時(shí)，所需要的冷凝熱越大，故而熱回收率越大。
3 結(jié)論
由以上分析可總結(jié)出幾點(diǎn)提高冷凝熱回收率的措施：
1)確定一個(gè)合適的冷凝溫度。冷凝溫度越高，熱 回收率越大。但同時(shí)冷凝溫度越高，會(huì)減小制冷量，影 響制冷效果。
2)確定一個(gè)合適的出水溫度。出水溫度越高，熱 回收率越小。因此在滿足生活用熱水舒適的情況，盡量降低出水溫度。
3)確定一個(gè)合適的進(jìn)出水溫差，可以有效提高熱回收率。
4摘要：
冷凝熱的回收可以為生活用水加熱提供能源。熱水的出水溫度、熱回收率是衡量冷熱回收效果的重要參數(shù)。本文通過建立數(shù)學(xué)模型，研究出水溫度與水流量、熱回收率的關(guān)系。結(jié)合工程實(shí)際，當(dāng)冷凝溫度一定且為420C時(shí)，設(shè)計(jì)出水溫度小于470C時(shí)，熱水流量主要取決于潛熱負(fù)荷和過冷負(fù)荷，熱回收率隨著設(shè)計(jì)出水溫度的升高而增加。在設(shè)計(jì)出水溫度大于470C時(shí)，熱水的設(shè)計(jì)流量主要是由顯熱負(fù)荷決定，且熱水流量和冷凝熱回收率隨出水溫度的升高而降低。
