建筑热能通风空调(1).pdf

作者简历 林 宏,1974年生,大学本科,工程师,福建省林业勘察设计院,350001 收稿日期 2001 - 10 - 26 谈家用空调冷凝热的回收利用 林 宏 福建省林业勘察设计院 [摘要] 介绍家用空调冷凝热回收的工作原理、 主要应用形式及设计应注意的问题。 [关键词] 冷凝热 热回收 冷凝器 风冷 潜热 显热 近年来,随着人们生活水平的逐渐提高,家用空调已渐 渐走入千家万户。现有家用空调系统主要包含分体式空调 及风冷户式中央空调两种形式,皆属风冷型,即空调制冷机 的冷凝热由室外空气带走。这样一来,造成周围环境温度上 升,冷凝压力提高,机组的COP值下降,空调机效率降低。 若能将冷凝热的全部或部分回收,用于加热生活热水,则不 但可以减少家用空调的热污染,节约能源,而且可以减少用 户使用生活热水的费用,达到一举两得的目的。以下笔者就 此加以阐述,以供同仁探讨。 1 家用空调冷凝热回收原理及理论分析 冷凝热回收系统即将自来水送入空调冷凝器,水流方向 与冷凝器内制冷剂流动方向相反。首先利用其冷凝潜热对 自来水进行加热,然后利用冷凝器内气态制冷剂过热段的显 热进一步加热,使其达到生活热水的水温要求。 现有家用空调多采用带活塞式、 螺杆式或涡旋式压缩机 的风冷机组,制冷剂仍多为R22。在空调工况下,其COP值 在2.9～3.2范围内,比水冷式机组COP值要来得低。因机 组的冷凝热量 1 1/ cop倍机组制冷量,故机组释放的冷 凝热量约为制冷量的1.3倍,可利用的冷凝热量比水冷式机 组来得多。以100 m2户型住宅为例,其空调总装机制冷量 约为13 kW,满负荷运行时产生的冷凝热量约为16. 9 kW。 查住宅生活热水标准,每人每日用水为80～120 L65℃ , 合 45℃ 热水为116～173 L/ 人 日。以3口之家为例,每户日 用热水量为348～519 L45℃。夏季南方地区自来水温取 20℃,则温升为25℃,家用分体式空调系统的小时产热水量 45 ℃为[16.9 kW/ 4.1925℃ ] 3600 580. 8 L/ h。故 该系统空调每天只需热回收运行一小时就能满足全家日用 热水量的要求。 2 家用空调冷凝热回收系统形式 如图1 ,为风冷户式中央空调热回收系统。热回收用冷 凝器与原机组自带风冷冷凝器采用串联连接,此种连接可充 分利用风冷冷凝器排除热回收无法排除的剩余冷凝热。从 压缩机排出的高温气态制冷剂流经一三通电磁阀,此阀起旁 通作用,用以控制制冷剂是否流经热回收用冷凝器,即控制 是否制备热水。热回收用冷凝器加热热水的出水水温是随 冷凝温度的变化而变化的。制备热水时,控制风冷冷凝器处 的风机关闭,热回收用冷凝器利用制冷剂冷凝潜热及过热段 显热对自来水进行加热,此时冷凝压力随热回收用冷凝器中 水温的升高而升高。当系统冷凝压力达到限定值时,控制风 冷冷凝器处的风机开启,以释放制冷剂冷凝潜热,降低系统 的冷凝压力。此时热回收冷凝器仍能利用冷凝器内气态制 冷剂过热段的显热加热进水,进一步提高水温。当水温自动 调节器测得循环水出水水温达到生活热水要求后,控制旁通 三通电磁阀动作,系统恢复原风冷冷凝运行。图2与一般分 体式空调不同处为在室外机内增设了循环水泵、 套管式热回 收用冷凝器及与家用热水器连接的循环管路,其工作原理同 图1 风冷户式中央空调热回收系统 76建筑热能通风空调 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图2 分体式空调热回收系统 风冷户式中央空调热回收系统。 3 家用空调冷凝热回收系统设计应注意的几个问题 1 热回收用冷凝器,应考虑采用传热系数较高的壳 管式冷凝器,并加大冷凝器的冷凝过热段以利于更大程度地 提高水温,但冷凝温度的提高会引起制冷量降低,故在选择 空调时应根据热回收工况对空调制冷量进行校核。 2 由于系统的冷凝压力与出水水温成正比,在热回 收工况下,要求的冷凝压力往往比空调工况的大。故设计时 应选择与其相匹配压力的压缩机及冷凝器。对于需要改造 的空调设备,可考虑改用在常温下冷凝压力较低的制冷剂。 3 由于制冷压缩机内的润滑油位是由生产厂家根据 其设计的换热面积确定的。对于热回收系统,由于增加了热 回收用冷凝器,换热面增大会引起压缩机的润滑油位降低, 故应适当增加润滑油,制冷剂充注量也应增加。 4 由于家用卫生热水负荷较为集中,多集中在傍晚 时段,而家用空调最大负荷多出现在中午,两者存着时差,故 设置储热装置十分必要,即储存中午空调满负荷时产生的热 水以补充傍晚空调低负荷时产水量的不足。 5 由于在热回收用冷凝器内存在制冷剂泄漏至水中 的可能,此系统仅适用于洗涤、 淋浴等非饮用场合。 6 在冷凝热回收工况时,冷剂冷凝主要由冷凝热回 收用冷凝器承担,原风冷冷凝器内流动的基本为液态制冷 剂。由于原风冷冷凝器内阻力较大,液态制冷剂在其中存在 闪蒸现象。为了使进入蒸发器内的制冷剂呈液态,保证蒸发 器的制冷能力,在风冷冷凝器出口管路上应加设液态制冷剂 收集器。 4 结语 家用空调冷凝热回收不仅可解决空调冷凝热污染问题, 且为用户节约了加热生活热水所需耗的电能。该系统适用 于普通家用空调,推广应用及节能前景可观,但遗憾的是至 今市场上还未出现此类家用冷凝热回收式空调。笔者建议 国内生产厂商应根据市场需求,能尽快开发出此类产品。另 建议房地产开发商应注重此项新技术,为建设有空调冷凝热 回收的节能小区而努力。BEE 参考文献 1 艾学良.暖通与空调常用数据手册,1994178 2 G BJ 15 - 88.建筑给水排水设计规范.198950 Reclamation of the Condenser Heat in the Household Air Conditioning By Lin Hong Abstract Presents the principle and main styles of the condenser heat recovery in the household air condi2 tioning. Put forward some technical issues needing special attentions in design. Keywords condenser heat ,heat recovery ,condenser ,air - cooled type ,latent heat ,sensible heat 862002年第5期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.