空氣源熱泵與制冷機(jī)組熱回收聯(lián)合作用制取生活熱水的節(jié)能研究

陳樹(shù)文

摘 要：以某項(xiàng)目制取生活熱水為例，對(duì)比分析采用燃?xì)忮仩t方案與空氣源熱泵與制冷機(jī)組熱回收聯(lián)合作用制取生活熱水方案，從經(jīng)濟(jì)上與運(yùn)行費(fèi)用上比較，得出了采用空氣源熱泵與制冷機(jī)組聯(lián)合制取生活熱水的經(jīng)濟(jì)合理性。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；熱回收； 聯(lián)合作用； 生活熱水

空調(diào)制冷機(jī)組在制冷時(shí)須排放大量的冷凝熱，其冷凝熱量一般為制冷量的115～13倍。本文以某酒店項(xiàng)目為例，對(duì)采用空氣源熱泵與制冷機(jī)組熱回收聯(lián)合作用制取生活熱水的方案與采用燃?xì)忮仩t制取生活熱水的方案，從經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，探討采用空氣源熱泵與制冷機(jī)組熱回收聯(lián)合作用制取生活熱水方案的節(jié)能效果與經(jīng)濟(jì)可行性。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目擬采用水冷螺桿式冷水機(jī)組在夏季制取空調(diào)冷凍水，夏季運(yùn)行時(shí)間按150天計(jì)算，每天運(yùn)行24小時(shí)。生活熱水全天24小時(shí)供應(yīng)。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

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空調(diào)制冷機(jī)組熱回收制取熱水

一般的冷凝熱回收裝置可以回收全部顯熱和潛熱或僅回收顯熱。一般顯熱回收時(shí)熱回收效率低，僅為10%～15%，但是回收的熱水溫度較高，可達(dá)40℃～50℃；而潛熱回收時(shí)熱回收效率高，為100%，但其回收得到的熱水溫度較低，一般在40℃以下。根據(jù)《給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)于賓館、酒店，其適宜的熱水供水溫度應(yīng)控制在55℃～60℃。相關(guān)的研究表明，如回收的熱水溫度必須達(dá)到55℃以上的熱水，則必須提高冷凝溫度、顯著降低水流量才可能達(dá)到，且熱回收率很低。而提高冷凝溫度將降低機(jī)組的能效比，增大制冷機(jī)組的耗電量。

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熱泵機(jī)組工作制取熱水

從制冷原理分析，對(duì)空調(diào)制冷機(jī)組進(jìn)行合理的匹配設(shè)計(jì)并選擇合適的部件設(shè)計(jì)的熱泵機(jī)組，可以得到較高的出水溫度，高能效比的機(jī)組在運(yùn)行時(shí)必可顯著降低機(jī)組的耗能以降低運(yùn)行費(fèi)用。

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制冷機(jī)組熱回收與高溫?zé)岜寐?lián)合作用制取生活熱水型式說(shuō)明

可以采取如下的系統(tǒng)型式制取生活熱水：

①空調(diào)制冷機(jī)組上安裝顯熱回收冷凝器，回收全部顯熱，采取熱水循環(huán)加熱模式，免費(fèi)制取45℃的熱水。

②將45℃的熱水通過(guò)水泵送入熱泵機(jī)組制取55℃熱水。

聯(lián)合作用制取熱水的系統(tǒng)原理圖見(jiàn)右圖。

三、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析

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項(xiàng)目主要設(shè)備選擇

該項(xiàng)目的制冷機(jī)組選取2臺(tái)制冷量為1225kW的帶顯熱回收的水冷螺桿式冷水機(jī)組。其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

同時(shí)選取2臺(tái)制熱量為45kW的熱泵機(jī)組用于將45℃的熱水升溫至55℃，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

由于該項(xiàng)目總制熱量要求為370kW，夏季城市自來(lái)水溫度按照15℃計(jì)算，制冷機(jī)組熱回收裝置將自來(lái)水從15℃加熱至45℃，熱泵將45℃的熱水加熱至55℃。因此，熱回收裝置

需要回收的熱量為2775kW，熱泵機(jī)組的制熱量為90kW。

2運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

由于空調(diào)制冷機(jī)組在夏季制冷季節(jié)必須開(kāi)啟，此時(shí)可以開(kāi)啟顯熱回收裝置免費(fèi)制取45℃的熱水，然后開(kāi)啟熱泵機(jī)組消耗少量的電制取55℃的熱水，對(duì)比其他加熱方式，其運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表3。

從表3計(jì)算可知，采用帶顯熱回收的冷水機(jī)組與熱泵聯(lián)合制取熱水的方案與采用燃?xì)忮仩t的方案對(duì)比，每年可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用4503萬(wàn)元。考慮到加裝顯熱回收冷凝器、循環(huán)水泵、蓄熱水箱、熱泵等，需要增加初投資735萬(wàn)元。其投資只需163年即可收回。其效益是非常明顯的。

四、總結(jié)

通過(guò)對(duì)比分析，雖然初投資會(huì)增加，但運(yùn)行費(fèi)用顯著降低，且在第2年就可以收回投資。如按機(jī)組壽命周期25年計(jì)算，其節(jié)約的運(yùn)行費(fèi)用更加可觀。

制冷機(jī)組上安裝了熱回收裝置以后，可以減少冷凝熱的排放，同時(shí)減少了能源的消耗，有利于環(huán)境的保護(hù)。

在制冷機(jī)組不運(yùn)行的季節(jié)，可以利用2臺(tái)熱泵機(jī)組與其他加熱源如燃?xì)忮仩t等加熱設(shè)備聯(lián)合制取生活熱水；但相比全部采用鍋爐制熱方案，鍋爐的額定制熱量可以減少，相對(duì)減少部分鍋爐的初投資。

如項(xiàng)目需要更多的熱量制取生活熱水，可以在機(jī)組上安裝全熱回收裝置回收全部冷凝熱，其運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約將更為可觀。

參考文獻(xiàn)：

彥啟森，石文星，等空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

朱德斌，等冷凝熱回收熱水系統(tǒng)的應(yīng)用研究建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2013（05）：50—53.