空調(diào)余熱回收裝置及應用

1、.漯河食品職業(yè)學院畢 業(yè) 論 文 論文題目：空調(diào)余熱回收裝置及應用 學 院：漯河食品職業(yè)學院 專 業(yè)：制冷與冷藏技術 年 級：12級機電一班 姓 名：李 X X 學 號：XXXXXXXX 指導老師：X X X 2014 年 11 月 7日*;摘 要 推行清潔生產(chǎn)，節(jié)約能源資源，是國家一再強調(diào)的環(huán)境保護工作的一個重要舉措。酒店是能源消耗比較集中的場所，中華人民共和國星級酒店評定標準要求所有星級酒店有適應所在地氣候的制冷設備和熱水供應，四星級酒店必須有中央空調(diào)。因此，空調(diào)和熱水已成為酒店（賓館）的必備條件，尤其是星級酒店。 據(jù)測算，一家中型（約300間客房）正常經(jīng)營的的高星級酒店，年用電量達500

2、700多萬千瓦，對酒店進行節(jié)能技術改造，降低酒店的能源消耗，對于降低運行成本，提高市場競爭力，意義重大。從酒店一般的用能比例上來看，空調(diào)用能占酒店用能的一半以上，節(jié)能潛力最大。 關鍵詞：節(jié)約、重要舉措、改造、降低、潛力目 錄前 言第一章 空調(diào)余熱回收的意義 1第二章 空調(diào)余熱回收工作原理 第一節(jié) 常規(guī)空調(diào)制冷系統(tǒng)中的能耗問題 2 第二節(jié) 制冷循環(huán)的主要設備 2 第三節(jié) 制冷系統(tǒng)的余熱回收 3 第四節(jié) 空調(diào)系統(tǒng)余熱回收原理 8第3章 中央空調(diào)余熱回收在賓館酒店的應用 第一節(jié) 賓館酒店的冷熱源供應狀況9第二節(jié) 中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)改造方案 10第三節(jié) 中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)改造后的效果12第四節(jié) 中

3、央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)改造的建 15結(jié) 論16參考文獻16前 言現(xiàn)在的酒店（賓館）大都采用中央空調(diào)系統(tǒng)和全天熱水供應系統(tǒng)，一般情況下，都采用中央空調(diào)冷水機組提供冷源，燃油、氣的蒸汽鍋爐或熱水鍋爐提供熱源。中央空調(diào)冷水機組運行時，它向室內(nèi)輸送源源不斷的冷氣，同時也通過冷卻水系統(tǒng)帶出熱量，最終通過冷卻塔向室外排放大量的熱氣。如果把中央空調(diào)冷水機組運行時排放到大氣中的廢熱進行回收，制出50左右的熱水，供酒店生活熱水使用，這樣既不增加冷水機組的電耗，又節(jié)省了鍋爐生產(chǎn)熱水的燃油、氣費用，還可以減少鍋爐運行時向大氣排放尾氣造成的環(huán)境污染，是一舉兩得的好事。本文主要對空調(diào)系統(tǒng)的余熱回收種類、技術原理以及余熱回收

4、系統(tǒng)的應用進行分析介紹。第1章 空調(diào)余熱回收的意義1、 余熱回收系統(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，實現(xiàn)了節(jié)約能源的目的。2、 余熱回收系統(tǒng)減少了排到環(huán)境的廢熱；同時，由于降低冷卻塔的容量，減少冷卻塔投資或減少冷卻塔使用頻率，降低噪音，有效地保護了建筑物周圍的環(huán)境。3、 使用余熱回收系統(tǒng)，酒店（賓館）不再需要在單獨設置熱水器，這樣就給客戶帶來方便與安全；同時，使用余熱回收系統(tǒng)，酒店（賓館）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。使用余熱回收系統(tǒng)，是利用廢熱來回熱生活熱水，這樣就降低了酒店（賓館）使用生活熱水的費用。4、 通過余熱回收降低空調(diào)

5、機組冷凝壓力，提高空調(diào)設備能將比，節(jié)省電力消耗，達到了節(jié)能環(huán)保的目的。5、 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。6、 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，出水溫度恒定（不會有過冷、過熱現(xiàn)象發(fā)生）的優(yōu)越性。7、 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。8、 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

6、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。第2章 空調(diào)余熱回收工作原理空調(diào)余熱回收是把制冷循環(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。熱回收技術主要有兩個特點：其一是廢熱利用，免費獲取熱水；其二是提高機組工作效率、延長其工作壽命。壓縮機工作過程中會排放出大量的廢熱，熱量等于空調(diào)系統(tǒng)從空調(diào)房間吸收的總熱量加上壓縮機電機的發(fā)熱量。空調(diào)機組通過冷卻水塔，風冷機組通過冷凝風扇將這部分熱量排放到大氣環(huán)境中去。余熱回收技術用這部分熱量來獲取4560的熱水，實現(xiàn)廢熱利用的目的。通過工程檢測，進行余熱回收技術改造后，機組的效率一般會提高5%15%。由于

7、技術改造后機組負荷減少，故障率減少，壽命延長。第1節(jié) 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“低溫熱源”轉(zhuǎn)移到“高溫熱源”的過程。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)設計，這部分熱量不但沒有利用，還要消耗水泵及風機動力，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

8、耗。第2節(jié) 制冷循環(huán)的工作原理及主要設備制冷循環(huán)主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動，發(fā)生狀態(tài)變化，與外界進行熱量交換。液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經(jīng)膨脹閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發(fā)器吸熱汽化，達到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個基本過程完成一個制冷循環(huán)。在制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四

9、大件，這當中蒸發(fā)器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現(xiàn)制冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。膨脹閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩大部分。實際制冷系統(tǒng)中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經(jīng)濟性，可靠性和安全性而設置的。如圖1第3節(jié) 制冷系統(tǒng)的余熱回收1、 中央空調(diào)制冷機組制冷循環(huán) 中央空調(diào)制冷機組向空調(diào)末端輸送8左

10、右的冷凍水，在空調(diào)末端吸收室內(nèi)的熱量后，水溫升高至13左右。冷凍水回到蒸發(fā)器，又被冷媒冷卻至8左右。冷凍水帶回室內(nèi)的熱量被冷媒吸收，冷媒經(jīng)壓縮機壓縮，溫度升高至5890，使冷媒處于過熱狀態(tài)。進入冷凝器被冷卻水冷卻至37左右，37左右冷卻水經(jīng)水泵輸送到屋頂冷卻塔噴淋冷卻，冷卻塔風機將熱量排到大氣中去。整個過程消耗的是電。 如圖22、 冷凝熱的回收冷媒被壓縮機壓縮后，冷媒攜帶的熱量進入冷凝器，該熱量就是冷凝熱。冷凝熱包括冷凍水從室內(nèi)吸收的熱量、壓縮機電機的發(fā)熱及冷媒被壓縮產(chǎn)生的熱量和氣體冷媒在管道內(nèi)高速流動產(chǎn)生摩擦熱。因此，冷凝熱大于制冷量。制冷機組壓縮機排出的冷凝熱是通過冷卻水帶到屋頂冷卻塔排到

11、大氣中去。余熱回收技術就是回收冷凝熱，在機組壓縮機出口處與冷凝器之間安裝一個熱回收裝置，該裝置使高溫的氣體冷媒與待加熱的20自來水進行熱交換，將冷媒溫度降下來；同時使水溫提高到50左右。把排到大氣中去的廢熱變?yōu)橛杏玫臒嵩矗娲加团c電加熱酒店生活熱水。同時，冷凝熱被吸收后降低冷卻水和冷卻塔的負荷，也有節(jié)電效果。如圖33、 冷凝熱回收的問題（1）對機組的影響： 1、 降低了冷凝壓力，也就是降低壓縮機的排氣壓力。 2、 降低了冷凝溫度,提高機組制冷量。根據(jù)計算：冷卻水溫度（冷凝溫度）每降低1；機組制冷量可提高1.3%。冷凝熱回收后，如果冷卻水流量不變，冷凝溫度可降低35；可提高機組制冷量4%左右，

12、節(jié)電效果明顯。 3、 由于在機組冷凝器前串聯(lián)一個熱采集器，排氣管道增加彎頭等，排氣阻力會有所加大，一般會使壓力增加0.3Kg/cm²(30Kpa),管道設計得好會低于30Kpa。 （2） 不是所有制冷機組都可以進行熱回收改造： A. 排氣溫度低于50的機組； B. 負壓機組，冷媒R11。 A. 排氣管不好接的機組。如：約克機組； B. 帶節(jié)能器機組，如：特靈兩級、三級壓縮離心機組。 這些制冷機組一般都不好進行熱回收改造。 四、部分熱回收部分熱回收將中央空調(diào)在冷凝（水冷或風冷）時排放到大氣中的熱量，采用一套高效的熱交換裝置對熱量進行回收，制成熱水供需要使用熱水的地方使用，如圖4 所示。

13、由于回收的熱量較大，它可以完全替代燃油燃氣鍋爐生產(chǎn)熱水，節(jié)省大量的燃油燃氣。同時，減輕了制冷主機（壓縮機）的冷凝負荷，可使主機耗電降低 1020%。此外冷卻水泵的負荷大大地減輕，冷卻水泵的節(jié)電效果將會大幅度提高，其節(jié)能率可提高到5070%。概括來說，采用該系統(tǒng)后有五大綜合效益：1、每年節(jié)約六個月的熱水鍋爐燃油（燃氣）的開支；2、主機節(jié)電率1020%；3、通過閉環(huán)變頻控制系統(tǒng)的節(jié)電改造，冷卻水泵的節(jié)電能率達到5070%；4、減少鍋爐維修保養(yǎng)費用；5、減少燃油燃氣消耗，減少對環(huán)境的熱污染五、全部熱回收 全部熱回收主要是將冷卻水的排熱全部利用，如圖5所示。但一般冷水機組的冷卻水設計溫度為出水37、回

14、水32，屬低品位熱源，采用一般的熱交換不能充分回收這部分熱能，所以在設計時要考慮提高冷凝壓力，或?qū)⒗鋮s水與高溫源熱泵或其他輔助熱源結(jié)合，充分回收這部分熱量，系統(tǒng)簡單可靠。第4節(jié) 空調(diào)系統(tǒng)余熱回收原理一、空調(diào)余熱回收原理圖及工作原理如圖6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（5560）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

15、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)技術在節(jié)能方面的效果是相當顯著的，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。2、 空調(diào)余熱回收的優(yōu)勢簡單地說，空調(diào)余熱回收是把制冷循環(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?？照{(diào)余熱回收顯著的節(jié)能效果現(xiàn)受到越來越多行業(yè)學者的關注，這與其本身具備的特點是密不可分的：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)

16、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。第三章 中央空調(diào)余熱回收在賓館酒店的應用第1節(jié) 賓館酒店的冷熱源供應狀況1、 酒店基本狀況 酒店分為地下2層，地上裙樓4層，主樓部分28層，副樓部分17層。酒店現(xiàn)有客房490間，床位750張。二冷、熱源供應需求狀況 酒店總制冷面積4.8萬，制冷系統(tǒng)選用500Rt的美國開立19XL5151455CQ離心式冷水機組3臺，每臺額定輸入功率410KW，總制冷量1500Rt。酒店采用蒸發(fā)量為2t燃油蒸汽鍋爐3臺，以供應各種

17、生活熱水。酒店按100%入住率考慮，熱水量按每人每天200L計算，水溫50，水源為20自來水。則每天的熱水量約為150t，所需熱量為5230KW。第2節(jié) 中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)改造方案1、 冷水機組改造方案一般制冷機組的排除冷凝量為制冷量的1.151.3倍，離心式壓縮機的排氣溫度一般在5865，則每臺冷水機組的冷凝負荷為：Q = 500×3.517KW×1.15 = 2022 KW一般情況下，都是有兩臺冷水機組處于運行狀態(tài)，但是下半夜都是單臺運行，則可產(chǎn)生冷凝熱的單機時間約為（24+16）h。這樣，總冷凝負荷為：Q總=2022×（24+16）=60660 KW酒店每

18、天大約需要150t，從20加熱到50的總熱水負荷為： Q熱水=150×（50-20）×1.163=5230 KW由此可見Q總遠遠大于Q熱水，所以，只要對中央空調(diào)冷凝熱部分余熱回收就完全可以滿足整個酒店的生活熱水需要.對兩臺冷水機組進行余熱回收改造，即在冷水機組的壓縮機和冷凝器之間安裝余熱回收采集器（如圖7），余熱采集器采用瑞典進口的舒瑞普釬焊板式換熱器B65(相關參數(shù)見表1)。用來吸收壓縮機出口高溫制冷劑的顯熱來加熱自來水。由于需要150t熱水，則余熱回收采集器平均每小時需要生產(chǎn)6.25t熱水，所以每臺最少需生產(chǎn)3.13t熱水。由表1可知該采集器每小時可吸收310kW的冷凝

19、熱，可產(chǎn)熱水為：310 KW×860 Kcar/KW÷（5020）8.88t理論上只需要一臺余熱回收采集器就可以了。因為冷水機組不可能是單一機組一直在運行，所以，應該對兩臺冷水機組上進行冷凝余熱回收改造。改造方法為：增設一個容量為5m³的不銹鋼余熱采集器的專用混合水箱和一個5m³的水罐用來儲存加熱好的熱水。加裝一個流量為8m³/h的水泵，一臺電子水處理儀。其工作過程是：水泵從混合水箱吸水打入余熱采集器后加熱成50左右的熱水，然后送至熱水儲存水罐。因為中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)只有在開啟中央空調(diào)制冷時才能對余熱進行回收利用，即每年的4至11月份，并不是

20、全年都可以運行的，因此，必須保留原有的熱水供應系統(tǒng)，以便在中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)故障或中央空調(diào)維護期間能夠及時的切換到原有系統(tǒng)使用，以保證酒店熱水的正常供應。第三節(jié) 中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)改造后的效果1、 余熱采集器的工況參數(shù) 當空調(diào)余熱采集器的進水溫度不小于20時，其出水溫度都能夠保持在4755的范圍內(nèi)，它隨著空調(diào)主機的負荷的增大而升高，隨著負荷的減小而降低。2、 改造前后的鍋爐節(jié)油情況2002年底安裝了中央空調(diào)余熱回收裝置，在夏季，酒店的生活熱水就可以完全采用余熱回收制成的熱水，燃油鍋爐生產(chǎn)的蒸汽也只是專門供應給洗衣房使用，不考慮住客率引起的熱水用量變化等其他因素，與沒有安裝的2002年相比較

21、，鍋爐用油量分別下降了25 6%和27.8%,2003年2002年減少柴44.6t,2004年比2002年減少柴油48.3t。根據(jù)表2可知，中央空調(diào)的余熱回收改造的經(jīng)濟效益是非常明顯的，每年可節(jié)約1/4的鍋爐用油量。平均每年的4月至10月可節(jié)約柴油46.45t，產(chǎn)生經(jīng)濟效益為:46.45×4500=20.9萬元/年（柴油單價按4500元/t計算）。三、改造后的空調(diào)系統(tǒng)的運行情況改造后冷水機組的運行參數(shù)( 冷凝壓力、蒸發(fā)壓力) 沒有出現(xiàn)較為明顯的變化，說明余熱采集器對冷水機組的運行沒有產(chǎn)生不好的影響。冷卻塔及冷卻水泵的運行狀況出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，負荷減少15%20%左右，由于各種實際運行工況一直

22、在變化( 因空調(diào)主機負荷一直在變化中)，沒有更確切的參數(shù)對比，只能看出水泵運行時的電流大約減少15%20%左右。由表三可見，2003年、2004年與沒有安裝的2002年相比較，整個空調(diào)系統(tǒng)的用電量分別下降了3.30%和5.63%，2003年比2002年減少用電67320kWh,2004年比2002年減少用量114640kWh?？梢?，4月份至11月份的空調(diào)系統(tǒng)的用電負荷比改造前下降。兩年共節(jié)省電費：(67320+114640)×0.845元/kWh=66569.1元。則每年可節(jié)約3.3萬元左右的電費。4、 改造后的節(jié)約人力成本 由于鍋爐只供洗衣房使用，只需要在白天運行，那么，晚上就不用有人在鍋爐房值班，減少一半的人力成本，每年可節(jié)約人力成本5萬元。5、 投資回收期 該項目改造投資總共77萬元，根據(jù)每年節(jié)省20.9萬元的柴油費，3.3萬元的電費及人工費5萬元計算，則每年大約可減少29.3萬元的費用開支，這樣大約不到3年即可收回全部投資。第4節(jié) 中央空調(diào)余熱回收系統(tǒng)改造的建議(1) 由于空調(diào)余熱回收系統(tǒng)只能在開啟空調(diào)時才能使用，在改造時必須保留原有的熱水生產(chǎn)系統(tǒng)，且最好采用與原有熱水系統(tǒng)串聯(lián)形式，以便空調(diào)余熱回收水溫過低時能夠及時投人使用，保證熱水的正常供應。(2) 由于熱水負荷是不均