新型螺桿式熱回收冷水機組的節能應用

冷水    時間:2014-03-11 14:28:41
新型螺桿式熱回收冷水機組的節能應用簡介
     圍繞空調節能,減少空調熱能消耗及相應的溫室氣體排放這一專題,概要推介一種新型冷水機組熱回收方式,概……
新型螺桿式熱回收冷水機組的節能應用正文
   圍繞空調節能,減少空調熱能消耗及相應的溫室氣體排放這一專題,概要推介一種新型冷水機組熱回收方式,概念及其系統形式、控制原理、性能評價係數、適用機型等。 並提出了這一新型冷水機組熱回收方式對恆溫恆濕和同時製冷制熱空調領域的適用性及所具有的節能意義,開闢空調節能新領域。1.引言

隨著經濟的日益發展和人類生活水準的不斷提高,空調的應用也越來越普及。而空調在適應經濟發展和滿足人類需求的同時,也給人類帶來了巨大的能源消耗負擔和其他如溫室效應等負面影響,因此,減少空調的能源消耗,尋求空調可持續發展之路,已成為空調設計所面臨的一個重要和首要的問題。在論述本文的內容以前,有必要對空調的能耗進行分類,並對已有的空調節能技術也作一些分類比較。2.空調能耗的分類

空調製冷要使用電力或蒸汽;空調水、氣輸送要消耗電力;冬季空調要使用電力或油、煤等自然能源,不同的季節、不同的空調系統有不同的能耗。但就分類而言,可歸結分為兩類:電力消耗和熱能消耗。而電力消耗最總仍可歸結為熱能消耗(自然能發電除外),因此,從環保的角度來看,空調的所有能耗均為熱能消耗,都有CO2溫室氣體的排放代價。

具體來看,空調系統中,所有電力驅動設備,都存在電力消耗;各種鍋爐、溴化鋰冷水機組等則存在熱能消耗,在一般情況下,夏季空調,除溴化鋰制冷機組以外,均以電力消耗為主;冬季空調,則以熱能消耗為主,但同時存在電力消耗。各種氣源、水源、地源空調系統僅消耗電力。3.空調節能技術分類和比較

作為對空調節能技術不斷探索的回報,在空調設計中,已有很多成熟的技術和相關的產品可運用。具體可分為三種類型:

3.1 節省型:通過追求高效率,優化系統和加強自動控制的運用,來節省空調運行能耗, 減少或避免能源浪費,從而節省能源。如:選用高效率產品,優化系統配置,採用變風量或變水量、二次迴風等節能系統及其他運行控制節能技術等。

就其節省的能耗而言,既節省空調動力消耗,也節省一些空調熱能消耗。

3.2 自然能利用型:通過合理使用自然能,而減少空調能源消耗,如:新風供冷,冷卻水供冷,氣源,水源及地源供冷供熱等自然能利用技術等。

自然能利用型主要節省空調熱能消耗,值得注意的是,其節省的熱能是相當可觀的。此外,節省了空調熱能消耗,也就減少了相應的CO2排放量,因而具有良好的環保優勢和可持續發展特性。

3.3 熱回收型:通過對熱能的再回收,實現熱能的二次利用,從而減少空調的能源消耗。如新排風熱回收技術。根據產品的不同,又可分為:轉輪式或固定板翅式全(顯)熱交換式熱回收,盤管式熱回收,熱泵式熱回收等方式。其他如冷水機組生活熱水熱回收等等。

就上述各熱回收方式所節省的能耗來分析,夏季一般主要節省空調電力能耗,當採用溴化鋰主機時,節省的是空調熱能消耗。冬季一般主要節省空調熱能消耗,當採用自然能利用型主機如氣源熱泵時,節省的是空調電力能耗。總之,同樣具有良好的環保優勢和可持續發展特性。

由於熱回收型冷水機組在以前的應用中,較多採用串聯型冷凝器,由於機組這樣的結構設計的原因,熱回收量一般最高僅為製冷負荷的30%至40%。而且,熱回收量隨著冷負荷的減少很快下降,不能相對穩定提供。此外,回收的熱能一般均用於生活熱水,由於生活熱水使用上的不穩定性,熱回收量也時有時無、時高時低,對機組的運行穩定造成不利影響。因此,此類熱回收,雖亦為廢熱利用,具有一定的環保節能意義,但節省量較小,對系統穩定運行亦存在不利的影響。但是,當採用一種新的結構形式使熱回收量可更高,更穩定,且回收的熱能用於空調系統本身時, 熱回收型冷水機組可節省的空調熱能消耗是相當可觀的。其節能意義可得到極大發揮。

本文以下所探究的,就是這種熱回收技術及其應用新領域。4.新的冷水機組熱回收方式(以下簡稱新方式)

以常規的螺桿式冷水機組為例,基於壓縮製冷的工作原理,冷水機組在蒸發器一側製冷劑蒸發吸熱製冷的同時,在冷凝器一側製冷劑則在冷凝放熱,而且其放熱量大於蒸發器的吸熱量,新的熱回收方式目標就是為了回收冷凝器100%的放熱量以供再利用,從而可節省相應的空調熱能消耗,減少因空調而產生的對大氣環境的溫室氣體排放。

新的冷凝機組回收方式基於對冷凝器的設計,可以命名為一體化並聯式冷凝器(以下簡稱為新型冷凝器),常規的冷凝器為一組盤管,冷卻水吸熱后,由冷卻塔將熱量散入大氣,一般冷卻水為開式系統。所謂一體化並聯式冷凝器,是指相對於冷媒而言是一個冷凝器,但從水側來看,有二組並聯的水盤管,其中一組盤管對應於常規機型的工作方式,為開式系統,而另一組為熱回收盤管,採用閉式循環。從這樣的結構形式可以看出,任一組盤管,只要配置足夠的熱交換面積,都有可能吸收全部的冷凝負荷。也因此,熱回收量受冷負荷變化的影響得以完全消除。舉例來說,當機組運行冷負荷下降為滿負荷的40%時,熱回收量仍可達機組冷負荷的45%以上。

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