本著技術(shù)水平先進、成熟,配置經(jīng)濟、合理、實用,操作簡單,安全可靠,運行節(jié)能環(huán)保的原則,開發(fā)一款制冷系統(tǒng)冷凝熱的顯熱回收熱泵系統(tǒng),主要用于生產(chǎn)用熱工藝或其他工藝的用熱需求。
制冷行業(yè)是國民經(jīng)濟耗能大戶,在制冷過程中本身需要大量的電力消耗,同時又有大量的冷凝熱換熱釋放,而幾乎所有的制冷場所又需要熱水或蒸汽,如漂燙、洗盤、清洗設備、洗手洗澡、冬季采暖等,目前常見采用鍋爐或蒸汽進行熱量供給。
在一些場合,如屠宰場,食品加工廠等,在供冷的同時,需要一定溫度和流量的熱水以滿足漂燙、洗滌、洗澡等需要。隨著社會節(jié)能和環(huán)保意識的日益增強,對制冷機組的冷凝排熱進行回收便得到業(yè)主的重視。熱水系統(tǒng)設計和運行有相應的要求。在大型的民用建筑、醫(yī)院、超市等,熱回收已經(jīng)大量應用,在未來,工業(yè)冷凍領(lǐng)域的熱回收也將大有作為。
機組熱回收技術(shù)就是對冷水機組的冷凝排熱(通常由冷卻塔或風冷冷凝器排入大氣)進行回收,并加以有效的利用,從而來達到某些應用場合的節(jié)能目的。
一、熱回收的目的
1、將從冷凝器回收的熱量并入供熱系統(tǒng),減小供熱裝置的容量。
2、供熱裝置減小,減少全年的能源消耗量。
3、提高制冷系統(tǒng)的效率,降低冷庫的運行費用。
4、減少對環(huán)境的污染,減少溫室氣體的排放,保護環(huán)境,保護地球。
二、熱回收的介紹
顯熱回收
如果在冷凝器前加一只熱回收裝置,只將過熱段的熱量進行回收,則稱之為顯熱回收(部分熱回收),這時候它具有如下特點:
1、缺點
A、回收的比例不大,一般為冷凝器排熱量的20%左右,這是因為考慮到換熱效率的問題;
B、回收的溫度不高,對于風冷機組,最高出水溫度為60℃左右;對于水冷機組,最高出水溫度在50℃左右。這是因為風冷機組的冷凝溫度和過熱度均高于水冷機組的緣故;
2、優(yōu)點
A、既回收了熱量,又增加制冷劑的過冷度,對制冷系統(tǒng)的效率( COP)有促進作用;
B、回收熱量少,成本增加少;
C、因為只回收過熱段的熱量,很少出現(xiàn)制冷劑在回收裝置中的冷凝現(xiàn)象。偶爾出現(xiàn)的一些,可以在系統(tǒng)的穩(wěn)定運行時,被帶入系統(tǒng)循環(huán)?;厥盏臒崃肯鄬Ψ€(wěn)定,換熱器可以準確計算,進、出水溫一定,水溫控制穩(wěn)定。
結(jié)論
熱回收的目的是將排放的冷凝熱量進行有效回收。既要做到利用,更要考慮制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運行高于熱回收的意義,不可本末倒置。顯熱回收雖然回收熱量少,提高了制冷系統(tǒng)的效率,還可以保證系統(tǒng)的正常運行,成本增加也不多。建議做顯熱回收。目前制冷系統(tǒng)大多采用顯熱回收的模式。
采用部分熱回收裝置進行余熱回收,為用戶提供生活熱水壓縮機排氣進入冷凝器時,制冷劑蒸汽為過熱狀態(tài),部分熱回收就是利用過熱的這部分熱量,所提供的熱水量較少,采用部分熱回收系統(tǒng),仍然需要冷凝器側(cè)水系統(tǒng),兩個系統(tǒng)同時工作。
熱回收和冷凝器采用四管制一體式結(jié)構(gòu),其中二管為冷卻水管路,其余二管為熱回收水管路。
部分熱回收的熱水溫度不控制,用戶可根據(jù)需要隨時提供熱水,不影響機組的正常運行。部分熱回收裝置是對冷凝器的補充,可增加冷凝效果,提高設備的制冷效率。
三、水系統(tǒng)
熱回收的水系統(tǒng)可以是直供式,也可以是循環(huán)式。下面對此分別進行討論。
(一)、直供式
直供式的定義是直接將自來水接到熱回收系統(tǒng)的入口,加熱后要么直接供應給房間,或者再經(jīng)過一個補充的加熱器,將溫度提升后送入房間,如下圖所示。
它具有如下特點:
A、在某些時間段,由于自來水溫度比冷卻水溫度低,冷媒過冷度的提高對機組的性能會有所幫助(可能不要開啟冷卻塔和冷卻水泵);
B、進水溫度是變化的,因為現(xiàn)在的自來水均為地表水,其溫度與外界環(huán)境有直接的關(guān)系,這樣對維持出水溫度有不利影響。由于工況變化很大,同樣對機組本身的控制系統(tǒng)也有一定的不利影響;
C、溫差大,流量小,對熱回收裝置的回路設計有一定的影響。特別是當熱水需求量少的時候(表現(xiàn)為流量減少),熱回收盤管的效率可能會很低;
D、自來水溫度太低有可能導致機組無法開啟;
E、在熱回收量大,冷量小且自來水溫度又比較低的時候,由于冷媒流量的減少,可能導致冷媒過度冷卻而使機組無法運行,要知道,所有機組對冷卻水的進水溫度是有一定要求的;
很顯然,對直供式系統(tǒng),一個特別設計的控制系統(tǒng)是必要的,否則很可能導致整個系統(tǒng)無法正常運行。
(二)、循環(huán)式
循環(huán)式系統(tǒng)可以用下圖4表示,它可以用于生活熱水系統(tǒng),也可以用于供熱系統(tǒng)。它的特點是:
A、進出水溫度變化較小,這樣熱回收裝置和冷凝器盤管各司其責,對機組本身的操作有利;
B、溫差小,流量大,熱回收銅管的回路設計比較容易。
相對而言,循環(huán)式系統(tǒng)具有熱回收換熱器的進出水溫差一定,選型方便;控制簡單;水系統(tǒng)完善,水可以循環(huán)利用;制冷系統(tǒng)運行穩(wěn)定,不會出現(xiàn)熱回收器內(nèi)的制冷劑冷凝的現(xiàn)象等優(yōu)點,被廣泛采用。
(三)、補充加熱器的考慮
在需要大量熱水的場合,熱回收只是做為補充,降低供熱能源的消耗。正常的熱水系統(tǒng)(比如熱水鍋爐)是必須的。但是在用熱比較少、而熱回收比較大的場合,則以熱回收為主,在設計熱水系統(tǒng)的時候,必須要考慮若冬天不供冷或供冷很小,必須要增加補充加熱器,及其容量的問題。