中央空调冷凝热回收装置原理及技术要点

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1、中央空调冷凝热回收装置1.前言今天的宾馆、酒店，医院普遍设置了中央空调系统和24小时热水供应系统。绝大多数酒店、医院的制冷系统和热水系统独立设置，比如，用冷水机组提供冷源，用蒸汽或热水锅炉提供热源。我们知道，空调冷水机组在制冷工况下，冷凝器要排出大量的废热，我们称之为冷凝热。空调冷水机组正常运行时，排放的冷凝热可达其制冷量的1.15~1.3倍。通常，这些冷凝热最后通过楼顶的冷却塔排放到空中。而另一方面，我们的酒店用蒸汽或热水锅炉提供生活热水（洗涤和洗浴），这些锅炉每天在消耗大量的燃料。如果能将冷水机组排放的废热有效回

2、收利用，加热生活热水，可节省大量的锅炉燃油或燃气，创造可观的经济效益。2.冷凝热回收原理图1是一个简单的蒸发压缩式制冷循环过程示意图。基本的制冷循环包含有4个过程：即蒸发过程、压缩过程、冷凝过程和节流过程。图1.中央空调冷水机组基本的制冷循环图2.带热回收装置的中央空调系统④节流过程：储液罐内高温高压的液态制冷剂经膨胀阀节流降压作用后变为低温低压液体进入蒸发器。①蒸发过程：节流后的低温低压液态制冷剂进入蒸发器迅速蒸发，吸收周围环境介质的热量，使周围环境介质冷却、降温。制冷剂的蒸发过程是一个吸热过程，对整个制冷系统而言

3、，它是一个输出冷量的过程。蒸发器其本质是一个换热器，在中央空调系统中，蒸发器输出的冷量被循环冷媒水带走，最后送入客房的风机盘管，给客房降温。制冷剂蒸发后变成低温低压的气体，为了保证蒸发过程能稳定持续的进行，必须用压缩机将蒸发后的气态工质不断的抽走，以保持一定的蒸发压力。②蒸发后的制冷剂从蒸发器排出，被吸入压缩机，经压缩后，其温度、压力急剧升高。温度升至80~90℃左右；压力由回气管的0.64MPa左右升至排气管的1.5MPa左右。压缩气体时，压缩机要消耗一定的能量。③冷凝过程：由压缩机排出的高温高压气态制冷剂，进入冷

4、凝器，通过冷凝器向外散热后，凝结成高温高压的液体，进入储液罐，完成一个制冷循环。（贮液器安装在冷凝器之后，与冷凝器的排液管是直接连通。）高压气态制冷剂的冷凝过程是一个定压放热的过程。冷凝器本质上是一个换热器，制冷过程中冷凝器起着输出热能并使制冷剂得以冷凝的作用。从制冷压缩机排出的高压过热蒸气进入冷凝器后，将其在工作过程吸收的全部热量，其中包括从蒸发器和制冷压缩机中以及在管道内所吸收的热量都传递给周围介质（水或空气）带走，高压气态制冷剂重新凝结成液体。冷凝热大于制冷量，如：活塞机组冷凝热是制冷量的1.3倍；离心机最低也

5、达到1.15倍。根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为三类：水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器。家用分体式空调大多采用风冷式冷凝器，而中央空调系统，大多采用水冷式冷凝器，它通过冷却水系统，带走制冷工质释放的冷凝热，最后送入楼顶的冷却塔排空。中央空调热回收装置就是把制冷循环中制冷工质释放的冷凝热利用起来制备热水，以提高能源利用率，减少能源的消耗及对环境的污染，节省能源费用的开支。图2是一个带冷凝热回收装置的中央空调系统原理示意图。在原压缩机和冷凝器之间串接了一附加换热器。从压缩机排出的高温高压气态制冷工质首先

6、通过附加换热器，在换热器中与待加热的20℃自来水进行热交换，结果，冷媒工质温度下降，自来水水温被加热到50℃左右，通过这种方式把原排放到大气中去的废热变为有用的生活热水。高温高压气态冷媒工质释放热量后变成温度较低的高压气体，然后进入冷凝器进一步冷却凝结成液体。这种串联型热回收装置只能回收部分冷凝热，回收率15%~20%。部分热回收装置适合既有空调冷水机组的节能改造。正是因为是部分热回收，所以获得的热水温度相对较高，理论上无限接近压缩机的排气温度，通常可达60℃左右甚至更高，能有效满足日常生活热水的需求。3.串联型热回

7、收装置的接入对机组的影响增加的辅助换热器相当于增加了冷凝器的换热面积，因此降低了冷凝温度，同时也降低了冷凝压力，也就是降低了压缩机的排气压力，提高了机组制冷效率。根据计算：冷却水温度（冷凝温度）每降低1℃；机组制冷量可提高1.3%。冷凝热回收后，如果冷却水流量不变，冷凝温度可降低3~5℃；可提高机组制冷量4%左右，节电效果明显。串联一个辅助换热器，同时，又增加弯头，阀门等元件，使压缩机出口管路的排气阻力加大，从而使制冷循环效率有所降低。串联辅助换热器后，一般会使管道阻力增加0.3Kg/cm²(30Kpa)。但如果换热

8、器设计的得当，管道设计得好，附加阻力会低于30Kpa，整个制冷循环的总效率略有提高，从而使制冷机组的电耗降低2~3％。4.一个实用的冷凝热回收装置图3是一个实用的部分冷凝热回收装置。因为冷凝器的放热量与空调负荷变化是同步的，但与生活热水的使用时间不一定同步，因此，热回收的热水系统要采用蓄热水箱的方式进行调节。图3.一个实用的部分冷凝热回收装置如