熱回收技術(shù)及其在冷水機組上的應(yīng)用

（廣州恒星冷凍機械制造有限公司，廣東 廣州 510530）

【摘  要】結(jié)合我國當前的能源形勢，本文詳細介紹了熱回收技術(shù)的一般原理及利用冷水機組制取免費衛(wèi)生熱水的方法

【關(guān)鍵詞】熱回收技術(shù) 熱回收器 冷水機組 節(jié)能 環(huán)保

Heating Recovery Technology and the Application on Water Chiller
Yang Hong-tao
（Stars Refrigerating Equipment Limited Company,Guangzhou Guangdong 510530）

Abstract:According to the current position of energy，this paper has introduced the general principle of heating recovery technology and the way of producing free clean hot water through water chiller
Keywords:Heating recovery technology；Heating recovery unit；Water chiller；Energy saving；Environment protection


1.前  言
   
    本世紀頭二十年，我國經(jīng)濟將繼續(xù)保持平穩(wěn)較快的增長態(tài)勢，然而能源的相對短缺已越來越成為制約我國經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的瓶頸，這一矛盾在今后相當長的時期內(nèi)將長期存在，并且有愈加明顯的趨勢，同時，經(jīng)濟的高速發(fā)展也是以犧牲環(huán)境為代價的，如今人們賴以生存的環(huán)境已不堪重負。為此，國家確立了“節(jié)約與開發(fā)并重，節(jié)約優(yōu)先”的能源方針，并提出“科學(xué)發(fā)展觀”，“構(gòu)建社會主義和諧社會”的全新發(fā)展理念。隨著生活水平的不斷提高和生產(chǎn)條件的日益改善，人們對生產(chǎn)生活環(huán)境也提出了更加嚴格的要求，如今，各類冷水機組已成為重要的實現(xiàn)方式，但伴隨的卻是巨大的能源消耗。因此，節(jié)能降耗理應(yīng)成為全社會共同的責(zé)任，更是擺在每一家空調(diào)制造企業(yè)面前重大的課題。

2.單級蒸氣壓縮式制冷循環(huán)

 
如圖1所示，壓縮機吸收來自蒸發(fā)器的低溫低壓氣態(tài)制冷劑，壓縮成高溫高壓的制冷劑蒸氣排入冷凝器，冷凝為中溫（30℃—50℃）高壓的制冷劑液體，經(jīng)膨脹閥節(jié)流降壓為低溫低壓的液態(tài)制冷劑（實際為氣液混合物），進入蒸發(fā)器吸收被冷卻質(zhì)的熱量，成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，回到壓縮機，完成一個制冷循環(huán)。
由熱力學(xué)第一定律可知，φk=φ0+Pin
式中， Pin—壓縮機吸收并壓縮制冷劑消耗的功率；
φ0—制冷劑在蒸發(fā)器吸收的熱量，即制冷量；
φk—系統(tǒng)通過冷凝器放出的熱量。

3.熱回收技術(shù)

3.1熱回收原理
從圖1可知，機組經(jīng)冷凝器放出的熱量通常被冷卻塔或冷卻風(fēng)機排向周圍環(huán)境中，對需要用熱的場所如賓館、工廠、醫(yī)院等是一種巨大的浪費，同時給周圍環(huán)境也帶來一定的廢熱污染。
熱回收技術(shù)就是通過一定的方式將冷水機組運行過程中排向外界的大量廢熱回收再利用，作為用戶的最終熱源或初級熱源。

 
如圖2所示，壓縮機排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑先進入熱回收器，放出熱量加熱生活用水（或其它氣液態(tài)物質(zhì)），再經(jīng)過冷凝器和膨脹閥，在蒸發(fā)器吸收被冷卻介質(zhì)的熱量，成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，返回壓縮機。圖中熱回收器便是熱量回收的載體，起著熱量回收和轉(zhuǎn)移的作用。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可以得到如下關(guān)系式，
φ¬k′+φ¬R=φ0′+P¬in′
式中，P¬in′—壓縮機吸收并壓縮制冷劑消耗的功率；
φ0′—制冷劑在蒸發(fā)器吸收的熱量，即制冷量；
φ¬R—制冷劑在熱回收器中放出的熱量，即熱回收量；
φ¬k′—制冷劑在冷凝器中冷凝（或過冷）放出的熱量。
3.2熱回收類別
針對熱回收器回收熱量的多少，熱回收又可以分為部分熱回收和全熱回收。其中，部分熱回收只能回收冷水機組排放的部分熱量，全熱回收基本回收了系統(tǒng)排入環(huán)境中的全部熱量。
3.3熱回收器形式
根據(jù)使用場所的不同和用戶終端的具體需求，熱回收器可以采用多種不同的形式，如管殼式、板式、翅片管式、套管式等。

4.熱回收技術(shù)在冷水機組上的一般應(yīng)用

根據(jù)冷水機組通常的使用場所，一般以水作為熱量回收的媒介，在此以制取免費衛(wèi)生熱水為例展開討論。

 
如圖3所示，由熱回收技術(shù)原理可知，熱回收器里通過的是高溫高壓的氣態(tài)制冷劑（溫度約70℃—85℃），在高溫高壓制冷劑通過熱回收器的同時，利用循環(huán)水泵將常溫的水送入熱回收器，在熱回收器里水與高溫制冷劑蒸氣進行熱交換，制冷劑被冷凝的同時將水溫升高，然后返回?zé)崴畠Υ嫦?，水泵再次從儲存箱中將水送入熱回收器進行循環(huán)加熱，使熱水溫度進一步升高。儲存箱中的水經(jīng)熱回收器多次熱交換，最終達到客戶要求的水溫（55℃-60℃左右）。當熱水溫度達到設(shè)定值時，循環(huán)水泵停止工作。
    用戶通過熱水閥自儲存箱中提取衛(wèi)生熱水，一旦水箱中水位降低，補水裝置自動補水，此時水溫開始下降，當水溫降到低于設(shè)定值時，熱水循環(huán)泵自行啟動運轉(zhuǎn)，再次通過熱回收器對儲存箱的水進行循環(huán)加熱（前提是冷水機組在運行中），這樣就確保儲存箱中的熱水溫度維持在相對恒定的范圍內(nèi)。

5.應(yīng)用分析

    部分熱回收因為只回收了冷水機組運行過程中排放的部分熱量，因此，經(jīng)熱回收器后的制冷劑仍是氣相或氣液相混合物，為保證制冷劑的完全冷凝和過冷，需經(jīng)水冷冷凝器或風(fēng)冷冷凝器的進一步冷凝，仍有部分余熱排入大氣中。當然，因為是部分熱回收，所以熱水溫度相對較高，理論上無限接近壓縮機的排氣溫度，通?？蛇_60℃左右甚至更高，有效滿足日常對衛(wèi)生熱水的需求。
全熱回收基本回收了壓縮機排放的全部廢熱（微少熱量通過壓縮機殼體和排氣管路散失到外界環(huán)境當中），因為是全熱回收，制取的熱水溫度較部分熱回收低（通常為30℃—50℃），此時可以實現(xiàn)水冷冷水機組冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機或風(fēng)冷冷水機組風(fēng)機停止工作。當然，若熱量回收的過程中，冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機或冷凝風(fēng)機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，等效于對從熱回器流出的液態(tài)制冷劑的進一步過冷，從而提高了機組的效率即COP值，實踐證明，COP值一般可以提高3%—5%。

6.結(jié)束語

    通過熱回收技術(shù)的應(yīng)用，一方面減少了冷水機組運行過程中排放的大量余熱，降低了對環(huán)境的廢熱污染，另一方面，由于制取免費的衛(wèi)生熱水，降低了對鍋爐、電加熱器等傳統(tǒng)加熱設(shè)備的過度依賴，同時，對液態(tài)制冷劑的進一步過冷作用，提高了冷水機組的能效比，改善了機組的運行條件，并提高了機組的運行壽命，整體上降低了企業(yè)的綜合運營成本。因此，熱回收技術(shù)具有重大的現(xiàn)實意義和較高的社會效益，具有節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約運行費用的特點，在一定程度上體現(xiàn)了國家正在創(chuàng)建“節(jié)約型社會”的總體目標，理應(yīng)在整個行業(yè)和全社會大力推廣。