熱回收空調(diào)原理
一、常規(guī)空調(diào)制冷系統(tǒng)中的能耗問題
業(yè)內(nèi)人士都知道,“制冷”并不僅僅是一個簡單的降溫過程,與自然冷卻相比,“制冷”的過程實際上是通過消耗一定的外界能量(如電能、熱能、太陽能等),把熱量從“低溫?zé)嵩础鞭D(zhuǎn)移到“高溫?zé)嵩础钡倪^程。因此,我們通過“制冷”把載冷劑的溫度降低的同時,加上外功轉(zhuǎn)化的熱量,必然會產(chǎn)生比冷量更大的熱量。目前絕大部分的空調(diào)設(shè)計,這部分熱量不但沒有利用,還要消耗水泵及風(fēng)機動力,把熱量通過冷凝器由冷卻介質(zhì)(水、空氣等)帶走。我們?nèi)绻軌虬堰@部分熱量利用起來,則可以實現(xiàn)單向能耗,雙向輸出,大大提高制冷機組的能源利用率,還可以節(jié)約冷卻系統(tǒng)的能耗。
二、熱回收原理
因此,基于以上系統(tǒng)能源再利用的出發(fā)點考慮,廣州哈思空調(diào)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的熱回收空調(diào)技術(shù),取得了很好的節(jié)能效果。其系統(tǒng)原理圖及相關(guān)工作原理如下:
依上圖(圖3—1)所示,冷水水源直接進入熱水器套管入水口,通過逆流循環(huán)吸收經(jīng)過壓縮后的高溫高壓的制冷劑釋放出來的熱量,不但可以提高冷凝系統(tǒng)的效率又達到加熱冷水的目的。加熱后的熱水(55℃~60℃)直接進貯保溫水箱,以備各項生活熱水之用。整個空調(diào)系統(tǒng)是以電能來驅(qū)動工作,而非電能來制熱。就節(jié)能方面同比之下,電資源雖豐富,但用電直接制熱的方式不但耗電量大,運行成本高,而且電熱管容易損壞;對于常規(guī)用燃油鍋爐加熱的方式,由于燃油的價格高,產(chǎn)生的效能并不高。因此,該熱回收空調(diào)技術(shù)在節(jié)能方面的效果是相當(dāng)顯著的,而且該系統(tǒng)在夏季制冷時所產(chǎn)生的熱水是完全免費的。
熱回收空調(diào)特點及優(yōu)勢
簡單地說,熱回收空調(diào)是把制冷循環(huán)中制冷工質(zhì)冷凝放熱過程放出的熱量利用起來制備熱水。在如今能源緊張、資源匱乏的年代,節(jié)能、環(huán)保已成為持續(xù)發(fā)展的主題,空調(diào)作為建筑的主要能耗之一,怎么從空調(diào)上節(jié)約能源是迫切需要面對的問題。熱回收空調(diào)顯著的節(jié)能效果現(xiàn)受到越來越多行業(yè)學(xué)者的關(guān)注,這與其本身具備的特點和優(yōu)勢是密不可分的。
一、熱回收空調(diào)的特點
1、就空調(diào)系統(tǒng)而言,簡約,可靠,無需增加其他電控系統(tǒng),自動化程度高,運行穩(wěn)定,無安全隱患。
2、熱水系統(tǒng)出水溫度恒定(不會有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生),能同時實現(xiàn)多點供水,可滿足不同需要的生活熱水需求。
3、安裝容易簡便,不受場所限制,安全,使用壽命長。
4、節(jié)能環(huán)保,運行費用省,經(jīng)濟效益高。
二、熱回收空調(diào)的優(yōu)勢
1、熱回收系統(tǒng)充分利用空調(diào)系統(tǒng)的廢熱,將空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生的低品位熱量有效地利用起來,達到了節(jié)約能源的目的。
2、熱加收系統(tǒng)減少了排到環(huán)境的廢熱;同時,由于取消冷卻塔,減小了建筑物周圍的噪音,有效地保護了建筑物周圍的環(huán)境。
3、使用熱回收系統(tǒng),用戶不再需要在家中設(shè)置熱水器,這樣就給用戶帶來方便與安全;同時,使用熱回收系統(tǒng),業(yè)主可以簡化或者省去熱水加熱系統(tǒng),從而也簡化了系統(tǒng)的運行管理。使用熱回收系統(tǒng),是利用廢熱來回?zé)嵘顭崴?,這樣就降低了用戶使用生活熱水的費用。
4、和電驅(qū)動或燃油驅(qū)動型系統(tǒng)以及燃氣熱水器(爐)等產(chǎn)品相比,具有無安全隱患、運行可靠,使用壽命長,出水溫度恒定(不會有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生),能同時多點供水的優(yōu)越性。
5、和太陽能熱水器相比,具有不受安裝場所限制,安裝容易、不漏水、安全、壽命長、全天候熱水供應(yīng),出水溫度恒定(不會有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生)的優(yōu)越性。
6、和熱泵熱水器相比,具有一機多用的功能,除能一年四季提供生活熱水外,還能一年四季為室內(nèi)提供空調(diào)供應(yīng)。
7、和傳統(tǒng)中央空調(diào)相比,具有一機多用的功能,除能一年四季為房間提供中央空調(diào)冷、熱空氣調(diào)節(jié)外,還能一年四季為房間提供恒溫的中央熱水。運行調(diào)節(jié)靈活(多壓機,多系統(tǒng)),管路系統(tǒng)簡單,能效高、運行費用省的特點。
三、與傳統(tǒng)中央空調(diào)和燃氣鍋爐的節(jié)能對比
就經(jīng)濟性而言,在一些需要提供室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)和中央熱水供應(yīng)的場所(如賓館,酒店,發(fā)廊等),如采用傳統(tǒng)中央空調(diào)則需另外投入燃氣鍋爐以輔熱水之用,現(xiàn)就其與熱回收空調(diào)就投入及運行期間的經(jīng)濟性的優(yōu)劣勢宏觀對比分別如下:
(1)、采用熱回收型中央空調(diào)機組可省掉鍋爐設(shè)備的投入,即省掉設(shè)備的投資又節(jié)省了鍋爐房的建筑面積;
(2)、在夏季可節(jié)約全部的衛(wèi)生熱水的加熱費用,即使是在冬季運行費用也只是鍋爐的1/3,每年可為用戶節(jié)省非??捎^的鍋爐運行費用;
(3)、機組可安裝在屋面、平臺、地面等,不用占據(jù)建筑面積,可為用戶節(jié)省可觀的建筑面積,特別對于重慶市內(nèi)更具有經(jīng)濟效益;
(4)、沒有冷卻水系統(tǒng),省掉了冷卻塔、水泵和冷卻水管路系統(tǒng)的投資和安裝工作,節(jié)約了此項的費用,在平時運行時節(jié)約了大量的冷卻水耗;
(5)、自動化程度高,負荷調(diào)節(jié)范圍寬廣,在不同季節(jié)和負荷下更能符合調(diào)節(jié)上的要求,具有傳統(tǒng)中央空調(diào)機組無法比擬的負荷試用性,具有非常明顯的節(jié)能性。特別是在夜間、過度季節(jié),低負荷時更明顯;
(6)、單機振動和噪音小,對建筑的影響小,如設(shè)計、安裝處理的好對建筑的使用不會造成任何影響;
(7)、單機運行維護費用低,經(jīng)濟節(jié)能。
以下就以日用水量為30噸的中型服務(wù)性場所熱水供應(yīng)為例就投入費用方面簡單對比如下:
分析基準:熱水用量30噸/天,熱回收空調(diào)采用LSQ31R2/R型,鍋爐采用3×104kcal/h型。
(一)、初投資費用分析:
投資對比分析:熱回收空調(diào)機組比天燃氣、油爐、煤氣爐高出69800-21000=48800元。
熱回收空調(diào)機組比電鍋爐高出69800-16000=53800元。
(二)、運行費用節(jié)能性分析(設(shè)備選型時考慮一定的富裕量,實例中以20噸/天為基準):
1、夏季加熱1噸水費用對比(水溫25~55℃,加熱量30000 Kcal):
2、冬季加熱1噸水費用對比(水溫15~55℃,加熱量40000 Kcal):
運行費用對比分析:
通過以上分析可以看出,采用熱回收型空調(diào)機組,全年費用僅為:25524 37116=62640元,在滿足熱水供應(yīng)外,夏季還可為空調(diào)系統(tǒng)提供免費冷量31×20×180=111600KW(價值25557元);
全年比采用天燃氣爐節(jié)約熱水費用:37908 50436-62640=25704元;
全年比采用煤氣爐節(jié)約熱水費用:45756 60948-62640=44064元;
全年比采用燃油爐節(jié)約熱水費用:55296 73548-62640=66204元;
全年比采用電爐節(jié)約熱水費用:75384 100476-62640=113220元;
如把空調(diào)冷量價值加上;
全年比采用天燃氣爐節(jié)約費用:37908 50436-62640 25557=51261元;
全年比采用煤氣爐節(jié)約熱水費用:45756 60948-62640 25557=69621元;
全年比采用燃油爐節(jié)約熱水費用:55296 73548-62640 25557=91761元;
全年比采用電爐節(jié)約熱水費用:75384 100476-62640 25557=138777元;
結(jié)論:通過以上初投資和運行費用對比可得出,采用熱回收空調(diào)和采用其它熱水加熱設(shè)備相比,不用一年的時間就可以收回在設(shè)備上的多投入部分;不用兩年的時間在運行費用節(jié)省方面就可以收回全部設(shè)備上的投入。
綜上所述,由于空調(diào)熱回收技術(shù)理論可靠,技術(shù)和設(shè)備也進入了成熟階段,故該技術(shù)現(xiàn)已得到廣泛關(guān)注。根據(jù)有關(guān)資料介紹,我國僅北緯32度以南的14個省,約有賓館、酒店等5萬家以上。由于這部分地區(qū)空調(diào)期較長,利用時間也較長,投資效益非常明顯,相比之下設(shè)備投入回收期一般在10~20個月之間。
熱回收空調(diào)適用范圍
熱回收型空調(diào)機組同時具備房間空氣調(diào)節(jié)和供給中央熱水的特性本身決定了其可分別適用于空調(diào)和熱水領(lǐng)域。在如今能源逐日緊缺的時代,其在節(jié)能方面的優(yōu)越性揭示了其在空調(diào)和熱水領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
一般來說,像賓館、酒店、醫(yī)院、公共浴室和一些食品加工廠等用戶,在供冷的同時,還要利用各種燃料或電加熱鍋爐、熱水爐、蒸汽爐等制備熱水,消耗大量的能源。若把制冷循環(huán)中制冷工質(zhì)冷凝放熱過程放出的熱量利用起來制備熱水,在開空調(diào)的季節(jié),或使用制冷設(shè)備的同時,可制備50~60℃的熱水,足以滿足客房洗浴、廚房洗滌和工藝用熱水等用途。這樣既提高了能源利用率,減少了能源消耗及對環(huán)境的污染,又節(jié)省了能源費用的開支。
因此,熱回收空調(diào)的最佳適用場合是賓館,酒店,發(fā)廊,餐廳,醫(yī)院,別墅以及需要集中綜合提供空調(diào)和熱水的其他公共設(shè)施。
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