中央空调制冷机组余热的回收利用的探讨

中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析1关于饭店中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析2010.08.21中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析2关于我饭店中央空调制冷机组余热回收利用的可行性分析一、 中央空调制冷机组的现状我饭店 B2设备层共有冷冻机组 4台（330 冷吨 228KW/h 2台、650 冷吨400KW/h 1台、600 冷吨 330.5KW/h 1台） ，平均运行功率 400KW，根据公式可以计算出制冷机组在运行的过程中所产生的余热为： 1千瓦（Kw）= 860 大卡（Kcal） ； 1 冷吨（Rt）= 3.517 Kw = 3024 Kcal ; 100Rt = 351.7 K w = 30万 Kcal 400KW = 860 Kcal*335344000 (大卡)/h 如此大的热量长期以来都是通过冷却塔降温的方式将余热毫无利用的直接排出了室外，是一种即不环保，也不经济的运作方式。值得一提的是在相距制冷机组举步之遥的 B2层有个总容量为 140立方米的生活用水蓄水池，和一个容积为 100吨的消防水蓄水池，饭店的日平均耗水量为780立方米，所有这些都为冷冻机组的进一步节能改造创造了极为有利的先决条件。试想如果我们不是简单的将冷冻机的热能直接排出室外，而是通过板换来为生活水箱加热，为客人提供洗澡用的温热水，即为冷冻机降温，又有了热水，还可以节省每年大约 40万元的煤气与电力的能源费，假如我们同时再利用消防水箱夜间蓄冷，白天为客人提供冷气，利用峰谷电价的差价，每年又多节省出 30万元的时候，是一个经济效益，环保意义都非常显著的大好事情。二、 制冷循环系统的设备及温度： 制冷循环的主要设备主要由：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大主件组成。用人为方法使制冷剂在密闭系统内进行物态（气态、液态）变化，达到连续、稳定提供冷量的一套制冷装置。中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析3制冷循环的各个参数：（制冷剂 R22 ） 制冷工质在蒸发器内参数：气态：压力 0.64 Mpa ；温度 8 ； 压缩机出口： 气态：压力 1.5 Mpa ； 温度 85 ； 冷凝器内参数： 液态：压力 1.5 Mpa ； 温度 37 ；冷却水温度： 出口温度： 37 ； 进口温度： 32 ； 冷冻水温度： 出口温度： 8 ； 进口温度： 13 。 说明：以上仅为了说明制冷循环的基本原理，由于压缩机机型不同，以上各参数也不尽相同。 1、压缩机 ： 压缩机分类： 活塞式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机等。2、冷凝器与蒸发器： 一般是卧式壳管式；九十年代研制出板式换热器，已经被一些生产厂家在小型制冷机组上采用。 3、节流膨胀阀： 1）功能：降压 中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析42) 类型：热力膨胀阀：由感温包、膜片等组成。 3）浮球阀：保持蒸发中的液位恒定。 4）电子膨胀阀。 制冷机组的节能： 制冷机组的热回收： 中央空调制冷机组制冷循环：中央空调制冷机组向空调末端输送 8左右的冷冻水，在空调末端吸收室内的热量后，水温升高至 13左右。冷冻水回到蒸发器，又被冷媒冷却至 8左右。冷冻水带回室内的热量被冷媒吸收，冷媒经压缩机压缩，温度升高至 5890，使冷媒处于过热状态。进入冷凝器被冷却水冷却至 37左右，37左右冷却水经水泵输送到屋顶冷却塔喷淋冷却，冷却塔风机将热量排到大气中去。整个过程消耗的是电能，提供的是冷能。 中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析5三、 冷凝热及其利用 1) 冷凝热的产生：冷媒被压缩机压缩后，冷媒携带的热量进入冷凝器，该热量就是冷凝热。冷凝热包括冷冻水从室内吸收的热量、压缩机电机的发热及冷媒被压缩产生的热量和气体冷媒在管道内高速流动产生摩擦热。因此，冷凝热大于制冷量，如：活塞机组冷凝热是制冷量的 1.3倍；离心机最低也达到 1.15倍。 2）冷凝热回收： A 制冷机组压缩机排出的冷凝热是通过冷却水带到屋顶冷却塔排到大气中去。余热回收技术就是回收冷凝热，在机组压缩机出口处与冷凝器（冷却塔）之间安装一个热回收装置，该装置使高温的气体冷媒与待加热的 20自来水进行热交换，将冷媒温度降下来；同时使水温提高到 50左右。把排到大气中去的废热变为有用的热源，替代燃气加热的酒店生活热水。 同时，由于水冷比风冷有更好的降温效果，凝热被自来水吸收后进一步降低了冷却水和冷却塔的负荷，冷冻机的效率提高，从而达到节电、节气的目的。中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析6A可利用热能计算：查制冷剂压焓图，计算出过热状态和饱和状态的焓值。B根据可利用的热焓值，计算水的流量和流速。 C设计热交换器： 换热面积、容积、流道形式、口径等。3）冷凝热的影响（1）对机组的影响： a. 降低了冷凝压力，也就是降低压缩机的排气压力。 b. 降低了冷凝温度,提高机组制冷量。根据计算：冷却水温度（冷凝温度）每降低 1；机组制冷量可提高 1.3% 。冷凝热回收后，如果冷却水流量不变，冷凝温度可降低 35；可提高机组制冷量 4 % 左右，节电效果明显。 C由于在机组冷凝器之前串联一个热采集器，排气管道增加弯头等，排气阻力会有所加大，一般会使压力增加 0.3 Kg / cm(30Kpa),管道设计得好会低于 30 Kpa 。 （2）不适合热回收改造的制冷机组： A. 排气温度低于 50的机组; B. 负压机组，冷媒 R11。 排气管不好接的机组。如：约克机组； 带节能器机组，如：特灵两级、三级压缩离心机组。这些制冷机组一般都不太好进行热回收改造。 （3）热回收发展趋势： 由于冷冻机组的余热回收有着明显的节能效果，据说国内已经有设备生产厂，中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析7开始制造出了带热回收的中央空调制冷机组。我们也可以通过学习，借鉴他们的宝贵经验。 四、 蓄冷技术及其应用蓄冷介质蓄冷方法有显热蓄冷和相变潜热蓄冷两大类。 显热：物体被加热或冷却时物体只有温度的变化，而无形态变化所得到的（或放出）热量。 潜热：物体的温度不变，仅有状态的变化（相变）时，所吸收（或放出）的热量。利用水温变化储存的显热量(4.184kJ/kg)，为显热式蓄冷，在蓄冷温差为 610，蓄冷温度为 46时单位蓄冷能力为(711.6kWhm 3)。温差加大则可蓄冷能力提高。2. 冰蓄冷空调： 相变潜热蓄冷 冰的相变潜热量是： 335.2KJ/Kg； 载冷剂：乙二醇溶液； 3高温水蓄冷： 在液体冷媒即将进入节流阀之前，利用低温水降低冷媒的温度（从 32左右降低到 1215） 。也可以说是把夜间储存的冷量在白天机组运行时带到机组蒸发器中央空调制冷机组冷凝热回收利用的可行性分析8里去。 五、 效益1）利用冷凝热为生活水加温可产生的效益饭店 B2层的 4个二期生活水箱总容积约为 140立方米，三期的生活水箱容积约为 150立方米。饭店每年的用燃气量为 300万立方米，平均每吨的费用 2元（1.95 元/锅炉和 2.55元/厨房） ，用燃气费用开支 600万元/年。如果采用热回收技术，通过余热为客人提供洗澡用温热水，从而减少高热水的供应量，可减少用气6%，计算：600万*6%=36 万元；加上冷冻机组和冷却塔的节电，每年可节省资金：40-50万元。2）利用消防水箱蓄冷可产生的效益饭店二期 B2层的消防水箱容量为 100吨，饭店三期的消防水箱容量为 1000吨。水冷中央空调制冷机组冷媒（R22）冷凝温度一般在 40左右，40左右的液体冷媒（R22）通过节流阀（亦称膨胀阀）到蒸发器蒸发成气态，吸收冷冻水的热量，产生制冷量。如果液体冷媒（R22）在进入蒸发器之前从 40降低到10，则冷媒（R22）在蒸发器里蒸发成气态，必须吸收更多冷冻水的热量，极大调高了机组的制冷量。根据理论计算：每降低冷媒（R22）冷凝温度 1，机组提高制冷量 1.8，则：30*1.8=54%。如果制冷机组使用后半夜的的低谷电来运行，把酒店里的消防水池的水（约三、五百吨）降低温度到 5左右，把冷量储存在校方水池的水里（蓄冷） 。白天用