集中空调冷凝热回收的应用

集中空调冷凝热回收的应用 天津大学 李惟毅 韦雪松 郑宗和 烟台冰轮集团 杨立新 摘要 以某宾馆为例,在满足空调和热水供应的同时,设计串联板式换热器热回收系统, 并对热回收系统进行了经济性分析,从节能、 环保和经济性等角度阐述了冷凝热回收的可行 性。 关键词 冷凝 热回收 节能 Ap plic ation of c ond e ns ation he at re c overy in c e ntral air c onditioning syste ms ByLi Weiyi , Wei Xuesong, Zheng Zonghe and Y angLixin Abstract Taking a hotel as an example , designs a heat recovery system with serial panel heat exchangers under the condition ofmeeting air conditioning andhotwaterrequirement.Analyses its economics.Treats the practicability of condensation heat recovery from energy saving , environmental protection and economics. Keywords condensation , heat recovery , energy saving Tianjin University, Tianjin, China 1 宾馆的冷热需求 1. 1 制冷负荷 现以某宾馆为例进行理论计算。客房制冷面 积为1万m2,设计冷负荷指标为110 W/ m21,总 制冷负荷为1 100 kW。制冷系统选用制冷量为 430 kW的半封闭螺杆式冷水机组3台,总制冷量 为1 290 kW。 1. 2 冷凝热量分析 从制冷循环分析可知,冷凝器内制冷剂放出的 冷凝热量由三部分组成:高温显热、 液化潜热和过 冷热量。 1. 3 生活热水需求 该宾馆有客房227间,按两人标准间,最大接 待能力为454人。热水用量每人每天70 L2,水 温65,水源为20 自来水。 按100%入住率考虑,每日用水量为31. 78 m3。每日加热水所需热量为68. 45 kW。 综合各方面因素,利用集中空调余热作为热源 的洗浴用热水温度以55 为宜3。按55 热量 折算的热水量为40. 86 m3/ d。 2 冷凝热回收方案 在压缩机和主冷凝器之间安装板式换热器,作 为副冷凝器吸收高温制冷剂蒸气的显热来加热自 来水,主冷凝器吸收液化潜热及过冷热量。 2. 1 系统组成(见图 1) 图1 板式换热器冷凝热回收系统 系统主要由半封闭螺杆冷水机组 (3 台)、 蓄热 装置(10 m3储水箱4个)和辅助热源组成。每台 501 暖通空调HV 单位 冷凝潜热量175 kJ/ kg;每台冷凝热量444. 5 kW; 冷却循环水流量76. 68 t/ h。 板式换热器设计:板型BR03B ,制冷剂蒸气侧 进口温度70,出口温度40,板式换热器水侧 进口温度37,出 口 温 度55,水 侧 流 量 3. 164 t/ h左右,回收潜热量18. 34 kW ,回收显热 量66. 04 kW。 2. 2 分析比较 方案A热水循环加热,回收热量较少,要改造 两台冷水机组才能满足供热量的需求;方案B热 水一次加热至55,但板式换热器水侧流量最小; 方案C的热水流量最大,由于水源是冷凝水,须用 过滤装置净化以达到洗浴要求。 在各项热回收方案中,冷水机组的冷凝热量与 空调冷负荷的变化同步,而与热水用量可能不一 致。机组的正常运行要求冷凝热、 冷却水量、 热水 用量平衡,因此用蓄热装置(储水箱)和辅助热源 (蒸汽或热水锅炉)来进行调配。 表1为各方案的相关参数表。 表1 各方案系统参数 方案A方案B方案C 余热回收量/ kW33.02 2( 显热)66.04(显热)84.47(潜热+显热) 余热回收比/% 6.5313.0716.69 制冷系数 5.705.705.70 能量利用系数 6.146.576.82 获取的55 热水 流量 / (t/ h) 1.70 1.60 3.16 3 技术经济分析 3. 1 技术经济分析的指标 3. 1. 1 净现值N PV 净现值是指投资项目按基准收益率,将各年的 净现金流量折算到投资起点的现值的代数和。基 准收益率(ic)取投资当年的贷款利率5. 76% (5 年 以上人民币贷款利率,2002年2月21日起实行)。 净现值的计算公式为: N PV = n t =0 ( C I- CO)t(1+ ic) - t (1) 式中 CI为现金流入量,即流入项目的货币;CO 为现金流出量,即流出项目的货币;t为投资年限。 若将ic视为企业贷款利率,则N PV= 0表示 投资项目达到盈亏平衡; N PV 0表示项目盈利。 3. 1. 2 动态投资回收期 ( Pt ) 投资回收期(又称投资返本年限)是以项目的 净收益抵偿全部投资所需要的时间。考虑资金的 时间价值,此处采用动态投资回收期Pt 作为评价 经济效益的时间性指标。动态投资回收期一般从 投资开始年限算起,实际计算如果项目投资为I, 各年净现金流量为R,寿命为n,则可用下式计算: Pt= - ln 1 - Iic R ln(1+ ic) (2) 动态投资回收期的评价标准是: 当Pt n时,考虑接受该项目; 当Ptn时,考虑拒绝该项目。 根据以上指标,在冷凝热回收的技术经济分析 中,热回收方案和传统供热制冷方案之间采用以下 两种方法进行分析: a) 投资增额净现值(N PV ) , 计算两个互斥 方案现金流量的差额净现值判断方案优劣。 601技术交流 暖通空调HV 柴油锅炉方案,0 #柴油3 000元/ t ; 电锅炉方案,电价0.7元/ (kWh)。 方案A ,B ,C的初投资和运行费用基本相同, 所以三个方案的经济性指标是一致的。板式换热 器冷凝热回收方案供热运行费用为零,和其他各种 供热方案相比具有明显的经济性,设备初投资在一 年之内即可收回。 4 工程应用 在对冷凝热回收的几种方案进行了分析比较后, 针对某宾馆的实际情况,采用方案A回收冷凝热。 在实际运行中由于压缩机的排气温度要高于理 论值,因此热回收效果将更加明显。运行结果显示, 夏季冷凝热回收的热水供应基本能满足需求。通过 经济分析,在运行期间每年节约热水供应费用20多 万元,改造设备的投资在运行的第一年即可收回。 参考文献 1 周邦宁.中央空调设备选型手册.北京:中国建筑工业 出版社,1999 2 汤蕙芬,范季贤.城市供热手册.天津:天津科学技术出 版社,1992 3 张万路.压缩蒸发式中央空调系统余热利用的前景.应 用能源技术,2002(5) 4 杨崇麟.板式换热器工程设计手册.北京:机械工业出版 社,1994 5 赵国杰.工程经济与项目评价.天津:天津大学出版社, 2000 6 Alex H W Lee , Jerold WJones. Thermal performance of a residential desuperheater water heater system.Energy Conversion and Management , 1996(4) 7 Kaushik S C.Feasibility and design studies for heat recovery from a refrigeration system with a canopus heat exchanger. Heat Recovery Systems and CHP , 1995(7) (上接第104页) 器选择 “查看源代码” 以获取服务器端页面文件物 理路径,提高系统安全性;其次,两台机器有相同的 虚拟目录,对代码不作任何改动可进行不同机器之 间移植;最后,可对目录设置不同的操作属性,“读” 访问表示将目录内容从IIS传递到浏览器,而 “执 行” 访问则表示该目录内是可执行文件。因此将 HTML文件与ASP文件分开存储在不同目录下, 然后将HTML子目录设置为 “读”,将ASP子目录 设置为 “执行”,方便了对服务器的管理,也提高了 ASP程序安全性。 5 结语 基于互联网的数据库是暖通CAD设计中主要 数据来源之一,可以减少功能模块运行过程中数据 的输入量及网络介质数据传输量。通过服务器端 数据库,客户端的设计人员和设备供应商能够共享 数据资源,克服单机环境下数据更新困难等缺点, 确保数据能够具备实时性,使得设计结果更趋于合 理。由于网络技术在暖通专业中的应用还刚刚起 步,还有许多问题有待解决,如网络化暖通CAD软 件与数据库接口的标准化、 网络化暖通CAD数据 库结构的标准化探讨等。但是网络化暖通CAD数 据库及其相关技术的研究,必将推动互联网环境下 的数据库技术应用于专业软件的开发和工程设计 中,并将改变设计过程的数据流程,对专业设计过 程及结果产生影响。 参考文献 1 宋春玲,张泉,张国强,等.数据动态传输在暖通CAD开 发中的应用.湖南大学学报(自然科学版) ,1998 ,25(6) 2 张泉,张国强,邹媛,等.用面向对象技术开发暖通CAD 数据库.暖通空调,1999