冷水機組熱能回收比空壓機熱能回收具有更多的的優(yōu)勢

歐陽焰嘯（景旺電子科技（龍川）有限公司，廣東 龍川 517300）

冷水機組熱能回收比空壓機熱能回收具有更多的的優(yōu)勢

歐陽焰嘯
（景旺電子科技（龍川）有限公司，廣東 龍川 517300）

文章通過對空壓機熱能回收與冷水機組熱能回收的優(yōu)劣比較，闡述了空壓機熱能回收的局限性和冷水機組熱能回收的普遍適應(yīng)性，介紹了冷水機組熱能回收裝置的原理以及它在節(jié)能方面的一些優(yōu)勢。

空壓機；冷水機組；熱能回收；節(jié)能

1 空壓機熱能回收的局限性

1.1 空壓機熱能回收原理簡介

從圖1我們可以看到，主機把壓縮空氣送入油氣分離器，在油氣分離中高溫機油和壓縮空氣被分離出來。高溫機油進入熱能回收器（例如板式熱交換器）后，再經(jīng)過空壓機自身配帶的機油冷卻器回到主機頭中。在熱能回收器上安裝1臺循環(huán)水泵，把水桶中的自來水抽入熱能回收器中，又從熱能回收器中抽入水桶，不斷循環(huán)，在這個過程中，水吸收熱能回收器中高溫機油釋放的熱量，溫度得以逐步升高。

1.2 空壓機熱能的來源

從理想氣體狀態(tài)方程T=pυ/R（T，溫度；p，壓力；υ，氣體體積）得知，空氣被壓縮后，壓力和體積都會發(fā)生了急劇的變化，氣體的溫度會迅速升高，主機中潤滑機油的溫度也隨之升高。

1.3 局限性

空氣被壓縮后，含有大量的水份，它被油氣分離器分離出來與機油混合在一起，如果不把水分離出來，機油就會被乳化，降低機油的粘度，這對主機頭是十分不利的。油溫如果能控制在95 ℃ ～ 100 ℃，水份就會從機油中蒸發(fā)出來；如果被降得太低，例如70 ℃，水汽就不易被蒸發(fā)，就會凝結(jié)在機油中。這樣，空壓機熱能回收裝置的局限性就體現(xiàn)在如下兩個方面：

（1）季節(jié)性 氣溫高的季節(jié)可以放開使用，但是氣溫低的季節(jié)，例如冬季，就要受到限制。如果油溫不能達到90 ℃，就不能使用。

（2）地域性 北方和南方氣溫相差很大，在北方，春、秋、冬季就不宜使用。

2 冷水機組熱能回收運行過程和控制原理簡介

2.1 冷水機組的熱能回收原理圖（圖2）

圖2中，在原有的冷水機組中我們增加了部件：（1）冷凝器1；（2）熱水桶；（3）熱水循環(huán)泵；加水電磁閥門；（5）用水電磁閥；（6）變頻器（控制冷卻塔的冷卻風(fēng)機和冷卻水泵）；（7）溫控器（測量冷凝器中的溫度，輸出4 mA ～ 20 mA的控制信號，以控制變頻器的頻率輸出）。

所謂多元化參與：除了我們自己的黨支部、黨員等，吸收街道、社區(qū)、居委會、派出所等多家單位參與服務(wù)管理，作為我們的輔助平臺，協(xié)助我們做工作。我們的離退休老同志既是站里的服務(wù)對象，同時又是社區(qū)居民，近年來，我們離退中心與社區(qū)一起開展活動，這些活動既豐富了老同志們的文化娛樂生活，又促進社區(qū)的和諧發(fā)展，多元化參與，使得我們的服務(wù)管理增加了廣度和深度，老同志們受益，社會更加和諧發(fā)展。

2.2 運行過程

（1）經(jīng)過壓縮機壓縮而成為高溫高壓的氣態(tài)氟利昂首先流經(jīng)熱能回收冷凝器1 ，在此處經(jīng)過初步液化，放出熱量。

（2）熱能回收冷凝器1是用自來水作為冷卻介質(zhì)的，在氟利昂由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時，水吸收相變熱量，通過循環(huán)水泵1不斷循環(huán)來提高自來水的溫度，工程實例表明，20 ℃的水可以加熱至60 ℃ ～ 75 ℃。

（3）氟利昂經(jīng)熱能回收冷凝器1后，又進入冷水機組自身配帶的冷凝器2，進一步冷凝，產(chǎn)生過冷的液態(tài)氟利昂。

2.3 控制原理

（1）以冷凝器2中的進口水溫為中心來控制冷卻循環(huán)水泵2和冷卻塔散熱風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。按照有關(guān)技術(shù)要求，冷凝器2的進口水溫應(yīng)為32℃。當(dāng)這個溫度低于32 ℃時，水泵2和散熱風(fēng)機不工作，氟利昂由氣態(tài)相變?yōu)橐簯B(tài)的熱量就全部釋放在熱能回收的冷凝器1中。

（2）當(dāng)冷凝器2中進口的水溫等于或大于32 ℃時，則啟動水泵2和散熱風(fēng)機。

3 冷水機組熱能的來源和理論依據(jù)

冷水機組在PCB工廠一般是用來冷卻如電鍍、蝕刻、棕化線的藥水缸中的藥水。這些藥水缸在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量的產(chǎn)生是不受季節(jié)和區(qū)域的限制的，只要生產(chǎn)，就有化學(xué)熱產(chǎn)生，就要用冷卻的方式對化學(xué)藥水進行冷卻。因此，可以這樣認(rèn)為冷水機組熱能的來源——化學(xué)反應(yīng)熱始終存在。

可見利用它來進行熱能回收制造熱水比用空壓機的熱機油來生產(chǎn)熱水有明顯的可行性。

這一點目前還沒有被大多數(shù)廠家認(rèn)識，很多人只接受利用空壓機的余熱來制造熱水供員工生活用，殊不知，在深圳等常年氣溫較高的地區(qū)可以這樣做，但在深圳以外的廣大靠北邊的區(qū)域要這樣做就有較大的局限性。

3.2 冷水機組熱能回收的理論依據(jù)

（1）冷水機組的壓縮機實際上是一個把冷卻對象的熱量搬到對象以外的區(qū)域。這個過程是通過制冷劑的液態(tài)化和氣態(tài)化來實現(xiàn)的。液態(tài)的制冷劑在冷水機組的冷凍水泡中被蒸發(fā)器吸收熱量，使被冷卻的介質(zhì)例如水降溫，這時液態(tài)的氟利昂變成氣態(tài)；氣態(tài)的氟利昂又經(jīng)過壓縮機壓縮，通過管道送到冷凝中，在冷凝器中經(jīng)過冷卻變成液態(tài)，這個過程要產(chǎn)生大量的熱量。具體地說，壓縮機排出的制冷劑在冷凝器中經(jīng)歷了三個放熱過程：①壓縮機排出的高溫高壓狀態(tài)下的氣態(tài)制冷劑被送到冷凝器中，釋放熱量，下降到冷凝溫度，這時制冷劑仍為氣態(tài)；②氣態(tài)制冷劑進一步放熱，發(fā)生相變成為液態(tài)；③液化后的制冷劑比冷卻介質(zhì)例如水的溫度仍然要高，它要繼續(xù)向介質(zhì)放熱。

（2）舉例說明： 一臺60 kW的冷水機組，若設(shè)冷凝器冷卻水的進口溫度為T1=32 ℃，那么按照有關(guān)專業(yè)知識計算得出，冷凝器的熱負(fù)荷為73.2 kW，如果用它來制造熱水，若不計熱損失，每小時可以將947升20 ℃的水加熱到70 ℃。從這個實例中我們可以看出用冷凝器生產(chǎn)熱水有很大的潛力。

4 冷水機組熱能回收的優(yōu)勢

4.1 冷水機組熱能回收不受地域和季節(jié)限制

冷水機組的制冷劑溫度被降得越低對壓縮機越有利，不象空壓機的油溫必須控制在90 ℃以上，否則對空壓機會產(chǎn)生負(fù)面影響；

4.2 節(jié)能

在冷水機組上增加一套熱能回收裝置，不僅可以制造出供生產(chǎn)和生活用的熱水，而且還可以降低冷卻塔水泵電機和散熱電機的耗電量。上文已提到，當(dāng)冷凝器2中的水溫低于32 ℃，冷卻水泵電機和冷卻風(fēng)機，就不會運行，就不用耗電；另外，由于氣態(tài)的氟利昂經(jīng)過了熱能回收冷凝器1的冷卻，也就是經(jīng)過了初步冷卻，水泵2和散熱風(fēng)機就可以在低于工頻（50 Hz）的情況下運行，這又節(jié)省了電耗。工程實例中，它們的工作頻率為43 Hz ～ 47 Hz，節(jié)電率為36.4%～16.9%。

4.3 改善壓縮機的運行工況

由于氣態(tài)的氟利昂要經(jīng)過二次冷凝過程，就會液化得更加充分，這就使得系統(tǒng)的高、低高始終保持在允許范圍內(nèi)的下限，壓縮機工作起來就相當(dāng)輕松，因而降低了壓縮機的功耗，延長了壓縮機的壽命。

5 結(jié)論

通過對空壓機熱能回收和冷水機組熱能回收優(yōu)劣勢的比較，我們不難得出這樣的結(jié)論：冷水機組熱能回收的適用范圍更廣。因此，本人希望PCB工廠在冷水機組上多作些節(jié)能的文章。

歐陽焰嘯，設(shè)備動力部經(jīng)理，擁有多年設(shè)備維護維修、改造（包括自動化和節(jié)能改造）和管理工作經(jīng)驗。

Water chiller heat recovery advantages against air compressor heat recovery

OUYANG Yan-xiao

By comparing the advantages and disadvantages of heat energy recovery based on the air compressor with water chiller heat recovery, this paper expounds the limitations of air compressor heat recovery, and the widely adaptability of water chiller heat recovery. It introduces the principle of water chiller heat recovery unit and its advantages in the aspect of energy conservation.

Air Compressor; Water Chiller; Heat Recovery; Energy Saving

TN41

A

1009-0096（2014）02-0065-02