冷凝热回收空调的节能分析

摘要： 在空调机组中附加热回收功能，不但提高空调制冷系统的经济性，而且还能达到显著的节能效果。

关键词：冷凝热 热回收节能

Abstract operating heat recovery in air-conditioning，ensure the higest operation efficiency of unit and energy-saving.

Keywords condensate heat; heat recovery; energy-saving

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

概述

机组在制冷工况运行时须向环境中排放冷凝热，通常冷凝热可达到制冷量的1.15~1.3倍。这部分热量不但没有利用，而且需消耗水泵及风机功率，白白散失在空气中，造成能源浪费。因此，制冷空调系统采用热回收技术能够冷凝热来提供生活热水，不仅减少了冷凝热对环境的热污染，而且还能够利用废热比较经济地得到人们所需要的热源，节能前景十分良好[1]。

热回收方式分为部分热回收和全热回收。在本文笔者仅部分热回收的原理和经济性进行分析。

热回收空调系统的工作原理

图1为风冷式热泵机组带热回收功能的系统原理:

图1风冷热回收式热泵机组系统原理

图1风冷热回收式热泵机组系统流程图，只是在系统中增加一个热回收设备，经压缩后的高温高压气态制冷剂首先进入热水侧的板式换热器中冷却进行热量回收，然后再进入翅片冷凝器中进行冷凝、再冷，从而实现气态制冷剂的冷凝过程。

生活用水直接进入热回收板式换热器的回水侧，通过与高温高压的气体制冷剂进行换热。加热后的热水直接进入水箱中储存备用。若用电加热来加热生活热水不但耗电量大，而且电热管易损坏；对于燃油锅炉加热的方式，由于燃油的价格高，产生的效能低。因此，热回收技术在空调节能方面的效果是相当显著的，而且空调机组在夏季制冷时所产生的热水是完全免费的[2]。

热回收系统性能分析

图2为热回收系统的热力循环压焓图。当制冷工质采用R22时，一般压缩机的排气温度在75℃以上，将此废热进行回收，可以将自来水加热到45℃以上，成为可用的生活或工艺用热水，且对制冷系统有利无弊。

笔者对机组夏季热回收系统进行热力循环分析，由图2可知，热回收制冷系统的能量平衡方程如下：

图2 热回收系统的压焓图

(1)

(2) (3) (4 (5) (6) (7)

上式：

冷凝总负荷，kW;

制冷量，kW;

冷凝显热负荷，kW;

冷凝器的冷凝和过冷负荷，kW;

压缩机消耗功率,Kw;

压缩机吸气状态下的制冷剂的焓值，kJ/kg;

压缩机压缩终点状态下的制冷剂的焓值，kJ/kg;

冷凝状态下的制冷剂饱和蒸气的焓值，kJ/kg;

制冷剂过冷液体的焓值，kJ/kg;

冷冻水的定压比容，kJ/（kgK）；

制冷系统制冷剂的质量流量，kg/s;

冷冻水的质量流量，kg/s;

热回收热水的质量流量，kg/s;

冷冻水的进出水温差，K；

冷冻水的定压比容，K；

笔者以风冷热回收冷水机组的设计工况进行说明：

机组的设计工况参数：

外气环境温度：35℃；

冷冻水的进出温度为：12/7℃;

冷凝温度：48℃；

蒸发温度：2.5℃；

过冷度：5℃；

过热度：5℃；

设计制冷量：60kW.

冷凝风机的功率：0.75 kW×2

经查各点的焓值：

=409.929kJ/kg=455.36kJ/kg

=417.71kJ/kg =253.68kJ/kg

=77.45kW =0.384kg/s

=17.45 kW

热回收量：＝0.384×(455.36-417.71)= 14.5 kW

因冷凝负荷的一部分已回收，相对正常工况冷凝器而言，冷凝负荷降低，压缩机的消耗功率降低，由

(8)

(9)

空气的定压比容，kJ/（kgK）；

空气的质量流量，kg/s;

冷凝器的正常设计平均温差，K；

冷凝器的热回收工况下平均温差，K；

冷凝器的进出风温差一般设计为6~8℃，计算取8℃，根据设计工况参数，计算，带入(9)式中，得出经热回收后，冷凝温度为45.2℃，则这时压缩机消耗功率约：=16.46 kW.

评价一个热力系统的经济性，总是以最小的付出而获得最大的收益为原则，在此我们引入一个综合能效比的概念HRCOP来表示，即带热回收机组的能效比＝最大受益/付出，则： HRCOP=(60+14.5)/（16.46+1.5）=4.148

常规的风冷冷水空调机组的能效比COP=60/（17.45+1.5）=3.17

显然，带热回收机组的能效比大于常规的风冷冷水空调机组的能效比。

热回收空调系统的特点分析

节约能源、保护环境必将是空调技术发展的目标和发展方向[4]。热回收空调系统有以下优点：

1.空调机组换热器的冷凝温度降低，在相同的制冷条件下，系统耗功小。由于热回收器中的水为强制逆流，可以迅速降低压缩机的排气温度。

2.采用热回收系统，是利用废热来回热生活热水，即热水实际是免费获得的。 3.空调机组排放的冷凝热不再排入大气中，对缓解城市热岛效应，有一定帮助。

4、与电驱动或燃油驱动型系统以及燃气热水器（炉）等产品相比，具有无安全隐患、运行可靠，使用寿命长。空调热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过100%[3]。

结论

空调作为建筑的主要能耗之一，节能、环保已成为持续发展的主题。空调热回收技术的显著节能效果受到越来越多行业学者的关注。

参考文献：

[1] 孙志高.空调系统热回收节能分析，北京节能，2000年第2期。

[2] 贾代勇.空调用冷热回收装置的实验研究，建筑热能通风空调，2002年第6期。

[3] 吴业正.制冷原理与设备[M].西安：西安交通大学出版社,1997.

[4] 吴献忠.热回收蓄能空调系统的应用研究，节能技术，2003年1月，第1期。

[5] GB 21362-2008商业或工业用及类似用途的热泵热水机

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。