热回收冷水机组的控制及其冷水系统设计简介

1、制冷技术築龍網*吸 VT去基与殳（研制2匕匕匕仪热回收冷水机组的控制及其冷水系统设计简介贾晶胡海军（待灵空调上海200001）【摘 要】 介绍了二种常见的水冷冷水机组热何收方式对于排气热回收的冷水机组，推荐采用热水冋水温度控制方案。为 了提高水冷冷水机纽的热回收圮和热水水温介绍三种新的冷水系统设计方案。【关键词】 热冋收 冷水机组 控制方案 冷水系统设汁方案Introduction of heat recovery chiller control and water system designAbstract Two kinds of heat recovery methods for wat

2、er - cooled chillers have been introduced 9 and the return hot water temperaturecontrol method has been recommended for the discharge gas heat recover water chiller. Three new chilled water system designs have beenintroduced in order Ko improve the amount of heat recovery and hoi water temperatureKe

3、ywords heal recovery f water - cooled chiller,control method,chilled water system design0引言水冷冷水机组住提供空调或工艺用冷水的同时 还产生高温冷却水。一般通过冷却塔散热，把空调和 制冷系统中多余的热量传递到大气中。若冋收此散 失的热童，用于空调水或空气的预热、工业用水加热 等，既可节约能源又可减少冷却塔排放的热眾和运 行噪声。水冷冷水机组的热冋收技术适用于同时需要冷 量和热呈的项目，其应用场合有宾馆.医院、学校、工 厂、美术馆和剧院等。1 水冷冷水机组热回收方式分类目前水冷冷水机组的热回收技术有冷却水热

4、回 收与排气热回收两种方式QI* 1冷却水热回收方式采用在冷却水出水管路中加装一个热问收换热 器的方法，如图1所示。这样可以使“热水”从冷却 水出水回收一部分热量。虽然热水的出水温度小于 冷却水的出水温度，但是冷水机组的制冷斌与COP 基本不变。热回收援热器图1冷却水热回收冷水机组的原理1.2排气热回收方式采用在冷水机组中增加热回收冷凝器，在冷凝器 中增加热回收管束以及在排气管上增加换热器的方 法。目前席见的是采用热回收冷凝器的方法，如图2 所示。从压缩机排出的高温、高压的制冷剂气体优先 进入到热回收冷凝器中将热城释放给热水°冷凝器 的作用是将多余的热圮通过冷却水释放到环境中。值得注

5、意的是热水的岀水温度越高，冷水机组的 效率就越低，制冷量也会相应地减少。2007年第4期制冷技术13图2排气热回收冷水机组的哝理3.2在50%负荷时，冷却水的流暈不变，供、回水温 差是100%负荷时的50%，即为3弋。3.3 热水回水温度控制方案：冷却水的回水温度恒 定为35弋，由于供、回水温差为3七，故冷却水的供水 温度变为38弋，供、回水的平均温度为36. 5龙，比 100%负荷时低1.5七。冷水机组COP相对较高.冷 水机组运行稳定性好。热水供水温度控制方案：冷却水的供水温度恒 定为41七，由于供、回水温差为3弋，故冷却水的回水 温度变为38七，供、回水的平均温度为39.5龙，比 100

6、%负荷时高15弋。冷水机组COP相对较低，可 能导致冷水机组运行不稳定。2007年第4期制冷技术152热回收冷水机组关注点2. 1最大热回收量热回收冷水机组的热回收就在理论上是制冷星 和压缩机功率之和，某些机组的最大热回收駅可达名 、义工况下制冷駅的ICO%。在部分负荷下运行时，其 热回收凰随冷水机组制冷戢的减少而减少。2.2最高热水温度热回收冷水机组以制冷为主，供热为辅。热水温 度越高，则冷水机组的COP越低，甚至会使机组运行 不稳定。一般需加其他热源提髙热水温度。2.3热水温度/热戢的控制热水回水温度控制方案：机组在部分负荷下运行 时,热回收量减少，热水的回水温度不变而出水温度 降低,使热

7、水（冷却水）的平均温度降低，减少冷凝器 与蒸发器压差，冷水机组的COP相对较高J热水供水温度控制方案：效果相反，可能导致冷 水机组运行不稳定。拎制冋水温度控制供水型度图3热水回水/供水温度控制方案比较3 热水回水/供水温度控制方案比较如图3所示，比较热水回水/供水温度控制方案:3. 1在100%负荷时，冷却水的供、回水温度为41七和35七，其温差为63C，平均温度为38弋o4排气热回收热控制原理图4为排气热回收冷水机组控制原理图。利用 从压缩机排出的高温气态制冷剂向低温处散热的原 理，提高标准冷擬器的水温，促使拓温气态制冷剂流 向热回收冷凝器，将热量散给热回收冷凝器的水流 中。通过控制标准冷凝

8、器的冷却水温度或冷却塔供 回水流量，可以调节热回收童的大小。值得注意的是 热水的出水温度越高，冷水机组的COP就越低，制冷 址也会相应地减少。二个冷凝器可以保证热回收水 管路与冷却水管路彼此独立，避免热回收侧增加热交 换器，隔离受冷却塔“污染”的冷却水。5 热水回水温度控制方案5. 1当需要供热时，先确定进入热回收冷凝器的水 温设定值T2；再开启与热回收冷凝器相连的水泵。5. 2 若进入热回收7令凝器的水温测坦:值T2低于T2 '，表明供热不够，则关闭与标准冷凝器相连的水泵和 三通阀V2,使冷却水不流经冷却塔。因此压缩机全 部向热回收冷凝器放热，从而使T2提高，不断接近 T2；5.3若

9、T2高于T2；表明供热过多，则开启与标准冷 凝器相连的水泵,并打开三通阀V2,使流经冷却塔的 冷却水流回标准冷凝器，通过调节冷却塔的风扇启停 个数和转数，来调节压缩机对上述二个冷凝器的放热 比例，从而使T2降低，不断接近T2；5.4 若进入热负荷水温测最值T1低于设定值T1： 表明供热不够，可闊节辅助加热器和加热量，使T1不 断接近T1；5.5若无供热需求，则利用冷却塔散热，与热回收冷 凝器相连的水泵关闭。6含热回收机组的冷水系统设计由于热回收机组的主要目的是供冷，将冷凝器的 散热量回收，用于工艺水、生活水、空调水预热是次要 目的。因此要获得较多的热回收量，必须有充足的冷 负荷，通常机组在70

10、95%的负荷范围内运行。热 回收机组一般与多台单冷机组共同使用，町确保足够 的供冷量。但在紆适性空调系统中，热量需求多时， 冷量需求通常会减少从而减少热回收的供热堀。常 规的二次泵变流虽系统见图5。若把二次泵变流呈 系统稍加改进，采用以下二种方案，就可获得最多的 热回收量。6.1优先并联方案当一台热回收机组设置在旁通管的另一侧，将会 充分利用它的制冷能力，因为它的冷水回水温度最 高，不受旁通管分流的影响（见图6）。同时它不会降 低其他冷水机组的回水温度。在整个空调供冷季节， 通常该机组优先启动，最后停机，以获得最多的热回 收量“若冷水系统的供水温度要求恒定，与常规的二 次泵变流锻系统相比（如图

11、5所示），则热回收机组 可提供更多的热回收量。热回收机组图5常规方案6.2优先旁通方案当一台热回收机组设宜在旁通管的另一侧，并且 将该机组的供、回水接在多台单冷机组的回水管上 （见图7）,它的冷水回水温度域高，而且不受冷水系 统负荷大小的影响。通过设定合适的冷水出水温度， 町以使热回收机组满负荷运行，提供最大的热回收 ht该热回收机组提供的制冷殂可预冷其他单冷机 组的回水温度，又可减少其他单冷机组的冷负荷。热回收机组图6优先并联方案图7优先旁通方案由于热回收机组的制冷效率比常规单冷机组低, 因此只要调节它的出水温度，满足所需的热回收凰即 可，让其他单冷机组承担更多的空调系统冷负荷。 6.3三种

12、设计方案的比较某空调系统采用一台单制冷冷水机组（额定冷 虽1758kW.）和一台热回收冷水机组（额定冷量 703kW）提供所需的1934kW冷绘和585kW热虽，'水 系统供水温度4. 4兀，回水温度13.3P。采用三种冷 水系统设计方案对热回收机组的运行参数的影响见 表1。从表1中看出：三种冷水系统设计方案中的二台 冷水机组共提供1934kW冷量，恰好满足制冷需求。 但是提供的热回收量不同，与所需的585kW热量相 比，二次泵变流駅方案缺少30kW热量需补充，优先 并联方案多余120RW热屋需排放，优先旁流方案恰 好满足供热要求。由于优先旁流方案中热回收冷水 机组的冷水供水温度比其他

13、二种方案高15弋.故热 回收冷水机组的性能系数COP较高“但是整个系统 的供水温度仍为4. 4七，因为热回收冷水机组的供、 回水接在多台单冷机组的回水管上，它的冷水回水温 度最高而且不受冷水系统负荷大小的影响见图 7llJo表1 三种冷水系统设计方案比较比较项目二次系宦 流触方案优先并联 力案优先旁流 方案单制冷冷水 机组冷ft(kW)138212311347热何收冷水 机纽冷*(kW)552703587热回收机组的 供水 fllJl(T)4.44.45.9热回收M(kW)555705585需补充30-12007 提高热回收机组热水水温的冷水系统设计采用二台冷水机组叠加串联的方式可以提高热 回

14、收的热水温度至57七左右，基本不降低冷水机组 的COP,并且冷水机组运行稳定。此方案克服单台 热回收机组的冷却水温度过高，造成冷水机组的冷凝 器与蒸发器压差过大导致冷.水机组运行不稳定或发 生无法运行现象。7°CB°C冷如如图8所示第一台冷水机组提供冷塑将冷负 荷中热童转移到冷凝器，流过冷却塔的29弋冷水流 经冷凝器后温升至35弋进人第二台冷水机组的蒸 发器后，被降温至32弋，冷水中热量被转移到冷凝器 中使冷凝器中热水从52弋升至57T ,为热负荷提供 髙温热水后降温至52Y。曲于第一台冷水机组冷 凝器的散热量未被第二台冷水机组的蒸发器全部利 用故多余的热呈通过冷却塔散热，使32七的水流过 冷却塔后降温至29弋，再进行新一轮热量传递过程， 其中压缩机的做功量也传递给冷水机组的冷凝器。当冷负荷和热负荷的需求童不匹配时，冷却塔可 以调节二台冷水机组之间多余的热重传递。提供 57七高温热水的第二台冷水机组与常规冷水机组的 运行工况不同通过对普通冷水机组的技术改选，可 以使其运行更稳定，COP更高o8结论水冷冷水机组有冷却水热回收与排气热回收两 种方式。热水回水温度控制方案町以提高冷水机组 的运行稳定性，在部分负荷时COP相对较高。优先 并联方案和优先旁通方案可以充分利用冷水系统的 冷负荷提