关于中央空调冷凝热回收方案的研讨

周钢

摘要：空调制冷系统中普遍存在着散热耗能的情况，为了减少大量热量的浪费，介绍一种现有制冷系统中的设备改造方案。在冷却塔末端串联热泵机组，以冷却塔中的冷凝水作为热泵的低品位热源，热泵本身做为热水供应的热源，可以将制冷系统工作时冷却塔散失的冷凝热加以回收利用，生产出65℃的热水供用户使用，达到了显著节能降耗的作用。

关键词：中央空调；冷凝热回收；方案 ；原理

引言

在如今倡导低碳经济的背景下，节能、环保成为可持续发展的主题。在总能源消耗中，建筑能耗占了相当大的比重，而空调系统又是建筑物的主要能耗之一，目前空调能耗已经达到建筑能耗的60%以上，空调系统所消耗的能源总量已超过我国一次能源总量的20%。随着国家一些节能政策法规的出台，各种与节能有关的新技术应运而生。热回收技术就是众多节能方法中的一种。建筑物中有可能回收的热量有排风热量、内区热量、冷凝器排出的热量等。合理有效的回收這部分热量不仅能降低空调系统本身的能耗，还能减少对室外环境的污染。

一 、中央空调冷凝热回收技术的原理及作用

1、空调冷凝热回收的定义：空调系统中，在制冷剂循环中，气态的制冷剂在压缩机内被压缩，温度升高、压力增大；通过排气管，高压的气态制冷剂进入冷凝器中被冷却水冷却，变成高压液体，而产生的热量由冷却塔散发至室外大气中。这些散发掉的热量就是空调系统的余热，“余热回收”回收的就是这部分热量。

2、中央空调冷凝热回收的原理：热回收技术的核心是热回收器，热回收器又可称作“过热蒸汽降温器”或“水加热器”，其主要功能是实现空调压缩机在制冷运行中排放出的高温冷媒蒸汽与被加温冷水的热交换，将压缩机排出的热量转换成可利用的热水，其实质是一个高效蒸汽—水热交换器。我国近年来研究应用的冷凝热回收形式有多种，如双冷凝器热回收，水源热泵热回收等，本文仅对双冷凝器热回收的原理做简单介绍：在压缩机和冷凝器之间加一个热回收器（冷凝器）回收冷凝热，再由其后的冷凝器吸收其余热量。该技术可以根据要求直接回收制冷机组的蒸汽显热或是显热加部分潜热来一次性加热或循环加热到水的指定温度。

3、中央空调冷凝热回收对给排水专业的优势帮助：空调系统产生的废热作为热水系统的热媒，使得冷水加热到某温度（40～60℃，根据制冷机型不同，出水温度不同），从而大大降低了辅助热源的工作时间，减少了能源消耗。因此该技术对给排水专业优势明显，应用前景十分广阔。

二、空调冷凝热回收方案的确定

1、设计方案一。板式换热器回收：运行过程是在压缩机出来的制冷剂先进入板式换热器再进入冷凝器，压缩机排出的具有显热和部分潜热的制冷剂与换热器进行热交换达到生活热水要求的温度，在板式换热器中55℃-60℃的过热蒸汽降温至40℃左右的饱和蒸汽，然后再流入冷凝器。此热回收方式比较适合于排气温度较高的容积式制冷机组，其排气温度为60-75℃，可通过板式换热器直接制取50℃-60℃的生活热水。但排气温度较低的制冷机组不能通过板式换热器直接制取50℃-60℃的生活热水，而且排气温度比较低的离心式制冷机组的运行是和管网阻力有联系的，在设计制冷机组的时候已经考虑了与换热器性能曲线的匹配，得到较优的制冷机组运行特性曲线。如果其回路中再串联一板式换热器，管网阻力特性就发生了改变，增加了制冷压缩机出口管路的阻力，降低了制冷循环效率。所以这种方案在实际工程改造中有局限性。

2、设计方案二。热泵回收：运行过程是在冷却水循环中增设水源热泵机组，使热泵机组与冷却塔并联于冷却水循环中，把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，以冷却水中的冷凝热作为热泵的低品位热源，通过热泵机组将低品位的冷凝热转变成高品位的生活热水，从而将制冷系统工作时冷却塔散失的冷凝热加以回收利用，生产出65℃左右的热水供用户使用。其原理如下：从冷凝器出来的冷却水没有全部进入冷却塔，而是分为两路：第一路进入冷却塔，冷却后返回冷凝器；第二路进入水源热泵机组的蒸发器，作为热泵机组的低温热源，放出热量后再返回冷却塔。

此方案比较适合现有空调冷却水系统的改造，不会受到制冷机组种类的限制，因为改造的过程中只涉及冷却水系统，只是把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，对冷水机组影响较小，也比较容易操作。另外，冷凝热的回收率高，热水的供应量较大，而且热水可以加热到65℃，系统方案在运行过程中的控制也比较容易实现。

由此可得，方案二中的热泵实质上是一种能源采掘机械，它以消耗一部分高品质能为补偿，通过热力循环，把低品质能量加以发掘进行利用。热泵热水装置利用热泵技术，通过消耗高品位能量（电能）从低温环境中（冷却水）吸取热量以制备生活热水。因为利用热泵热水装置制备生活热水时，热泵吸收的热量连同所花费的高品质能一起向用户供热，热水所吸收的热量大于消耗的能量，所以热泵热水装置的节能效果是显著的。所以，在有集中式空调系统的宾馆、商场的改造中选择方案二比较合理。

三、冷凝热回收的经济效益、环境效益与社会效益

1、经济效益分析回收的热量是制冷机组通过冷却塔排到空气中的冷凝热，所以其生产的热水是零能耗，节约燃料费用。热回收系统方案的运行降低了冷凝温度，使空调主机负荷降低，同时也降低了水泵和冷却塔的功率和能耗，提高了制冷机组效率，降低了运行成本。冷凝热回收系统节省制冷机组的耗电量，使机组的故障率降低，延长了制冷机组的使用寿命。

2、环境效益分析宾馆中的生活热水一般采用燃油锅炉（少数采用燃煤锅炉）制备，冷凝热热回收系统在夏季运行期间不需使用锅炉（在过度季节可以不开或少开原热水系统的锅炉制备热水），不燃烧柴油和煤，减少了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、烟尘等大气污染物的排放，从而提高了环境质量并且无需治理环境污染的费用；同时也没有二氧化碳及废热的排放，减少了冷却塔附近环境的热污染，降低了城市热岛效应。

3、社会效益分析目前国家已将转变经济增长，合理利用资源、节能降耗、保护环境，实现可持续发展作为基本国策。空调冷凝热的回收利用，是有益而无害的节能和环保举措，减少了能源费用开支，对能源的需求量降低，缓解了能源短缺的压力，促进了环境友好型、资源节约型社会的建设。同时污染物的减排符合节能减排的政策，提升了生活环境的空气质量，有利于人们的身体健康，进一步促进了社会的稳定与和谐社会的构建。在资源紧张，能源价格飞涨的今天，更应该大力推广普及。

结束语：在大力提倡低碳经济的时代，热回收技术已经成为有效降低能耗和减少热污染的好方法。热回收主要是对排风热量、内区热量、冷凝器排出的热量的再次利用，该技术有助于减少系统的运行费用，提高效率。使空调冷凝热热回收技术在实现节能和环保方面发挥更大的作用。

参考文献

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