畢業(yè)設(shè)計(jì)譯文x

1、帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)器運(yùn)行特性研究高彥兵，淮蘭蘭，靳文河北工程大學(xué)城建學(xué)院，河北邯鄲056038，E-mail：文獻(xiàn)來源：2007年國際采暖通風(fēng)空調(diào)大會(huì)，677682摘要：針對(duì)家用空調(diào)的特點(diǎn)，提出了對(duì)家用空調(diào)冷凝熱進(jìn)行回收利用的觀點(diǎn)，利用熱回收系統(tǒng)加熱生活用水，并建立了一種新型的帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)試驗(yàn)系統(tǒng)。通過該試驗(yàn)系統(tǒng)各測點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)該設(shè)備在空冷運(yùn)行模式和水冷熱回收運(yùn)行模式兩種情況下的運(yùn)行特性作了相應(yīng)的分析，給出了一些重要參數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并分析討論了在熱回收時(shí)水溫變化對(duì)系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，制冷和制熱同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)，不僅不影響機(jī)組原有的性能，并且在制冷和提供生活熱水的同時(shí)，提高了系統(tǒng)的

2、總能效比，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。同時(shí)系統(tǒng)樣式和我們的研究方法有獨(dú)特的特征。關(guān)鍵詞：家用空調(diào)熱水供應(yīng)空冷循環(huán)水冷節(jié)能介紹：節(jié)能已成為世界關(guān)心的問題。在中國，家用空調(diào)擁有率以驚人的速度增長，其能耗亦迅速增長。同時(shí)，人們對(duì)生活熱水的需求越來越大，其一次能耗也越來越大。據(jù)估計(jì)，發(fā)達(dá)國家熱水供應(yīng)的能耗將成為繼室內(nèi)供暖空調(diào)之后的第二大能耗(Josuap1999年)。在美國，熱水器能耗占居住總能耗的17%，今后還將有繼續(xù)上升的勢頭。家用空調(diào)系統(tǒng)總有相當(dāng)多的冷凝熱直接排入大氣，造成較大的能源浪費(fèi)，并且存在對(duì)周圍環(huán)境的熱污染。從節(jié)能角度看，對(duì)于居住建筑來說，建筑物又需要大量的生活熱水供應(yīng)，如果能將冷凝熱全部或部分

3、回收用來加熱生活熱水，不但可以減少冷凝熱對(duì)環(huán)境造成的污染，而且還可以節(jié)省能源。常規(guī)的風(fēng)冷式家用空調(diào)系統(tǒng)由于冷凝溫度較高，故通過對(duì)風(fēng)冷式家用空調(diào)系統(tǒng)合理改裝，形成帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)這一功能，并且可以得到較高的回收水溫，因此，它的應(yīng)用較廣。在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)定一個(gè)帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)該設(shè)備在空冷運(yùn)行模式和水冷熱回收運(yùn)行模式兩種情況下的運(yùn)行特性作了相應(yīng)的分析。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹：系統(tǒng)概述帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)組成。夏季使用時(shí)，機(jī)組制冷系統(tǒng)在向房間提供冷量的同時(shí)，熱回收系統(tǒng)利用水冷冷凝器排出的熱量加熱生活熱水。機(jī)組總能效比可達(dá)5.0以上。其工

4、作原理與常規(guī)的制冷原理相同。在風(fēng)冷熱泵的基礎(chǔ)上增加一熱回收換熱器(板式換熱器)，通過自動(dòng)或手動(dòng)的控制，可根據(jù)設(shè)定蓄水箱的水溫進(jìn)行不同運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換。熱回收包括部分熱回收和全部熱回收。部分熱回收指部分利用冷媒的冷凝熱來加熱生活用水，水溫高于冷凝溫度。全部熱回收指冷媒過熱蒸汽冷卻、冷凝、和過冷，冷凝熱全部回收加熱生活用水，水溫低于冷凝溫度。在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于水系統(tǒng)管路及儲(chǔ)能水箱保溫效果差將導(dǎo)致一定程度的溫降，舒適性較差。而提高生活用水水溫可以采取以下措施，如果生活用水熱負(fù)荷小于空調(diào)側(cè)熱負(fù)荷，則采取部分熱回收來制取生活用水，壓縮機(jī)的排氣溫度可高達(dá)6590，這時(shí)生活用水出水高達(dá)5565，如果生活用

5、水熱負(fù)荷與空調(diào)側(cè)熱負(fù)荷相當(dāng)，則采取全部熱回收來制取生活用水，一般情況下，風(fēng)冷熱泵機(jī)組的冷凝溫度為5055，生活用水水溫可達(dá)4550。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)定帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理如圖1所示，初投資少，可靠性強(qiáng)，易于控制且能夠全年運(yùn)行。在夏季空調(diào)工況運(yùn)行時(shí)，回收部分冷凝熱量來提供全部或部分的生活熱水供應(yīng)所需的熱量。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為某品牌的家用空調(diào)(壓縮機(jī)額定輸入功率為1550W) 合理改裝而成，該系統(tǒng)有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和記錄功能，并設(shè)有自動(dòng)控制系統(tǒng)。與以往已建成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相比，功能和運(yùn)行模式多，且易于切換與組合運(yùn)行。在夏季制冷的同時(shí)制備生活熱水，并可實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)行模式：(a)單獨(dú)風(fēng)冷運(yùn)行模式；(b)單獨(dú)水冷

6、運(yùn)行模式；(c)水冷+風(fēng)冷并聯(lián)運(yùn)行模式；(d)水冷+風(fēng)冷串聯(lián)運(yùn)行模式。本文主要對(duì)模式(a)和模式(b)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。測試點(diǎn)溫度、壓力、輸入功率和流速因采集數(shù)據(jù)的需要，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)有溫度測點(diǎn)、壓力測點(diǎn)、功率測點(diǎn)、流量測點(diǎn)。溫度測點(diǎn)包括室外溫度、室內(nèi)蒸發(fā)器進(jìn)(出)風(fēng)口溫度、水冷冷凝器進(jìn)(出)水溫度、蓄熱水箱上(下)部溫度、電子膨脹閥前制冷劑溫度、蒸發(fā)器制冷劑進(jìn)(出)口溫度、水冷冷凝器制冷劑進(jìn)(出)口溫度和壓縮機(jī)出口制冷劑溫度；壓力測點(diǎn)包括蒸發(fā)器制冷劑進(jìn)(出)口壓力、水冷冷凝器制冷劑進(jìn)(出)口壓力、壓縮機(jī)出口制冷劑壓力；系統(tǒng)輸入電功率測點(diǎn)；水冷換熱器循環(huán)水流量測點(diǎn)。各測點(diǎn)信號(hào)被采集并輸送到電腦(工控

7、機(jī))顯示，可以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)觀察；也可以在電腦發(fā)出指令，被傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。實(shí)驗(yàn)研究：在夏季典型日，室內(nèi)溫度為27條件下分別進(jìn)行了模式(a)單獨(dú)風(fēng)冷運(yùn)行模式，模式(b)單獨(dú)水冷熱回收運(yùn)行模式的實(shí)驗(yàn)研究?？绽鋾r(shí)系統(tǒng)測試(a)在這種模式下，循環(huán)水冷(板式熱交換器)通過關(guān)閉對(duì)應(yīng)的閥門關(guān)閉，這種運(yùn)行模式和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的制冷方式是相同的。制冷劑系統(tǒng)的流程是：1 89 10 2 11 22 3 124 13 9 1 . 。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為8月23日，從14：30到15：40，空調(diào)中空氣流速為0.156kg/s(468m3/h)。在模式(a)下主要計(jì)算公式如下：Te=(T02+T03)/2 (1)Tc= (T

8、04+T05)/2 (2)Qe=Cp×M1×(T10T11) (3)EERC=Qe/N (4)EERC+W=(Qe+Qr)/N (5)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果在表1顯示水冷時(shí)系統(tǒng)測試（b）在這種下，風(fēng)冷冷凝器通過關(guān)閉對(duì)應(yīng)的閥門關(guān)閉。系統(tǒng)中采用冷凝器熱補(bǔ)給方式。制冷劑系統(tǒng)的流程是：189151651731241391. 。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為9月17日，從11：20到15：20，循環(huán)水流速為0.092kg/s (0.33t/h )。在模式(b)下主要計(jì)算公式如下：Te=(T02+T03)/2 (1)Tc= (T06+T07)/2 (6)Qe=Cp×M1×(T10-T11) (

9、3)Qr=Cw×M2×(T09-T08) (7)Qc=Qe+N (8)=Qr/Qc (9)EERC=Qe/N (4)EERC+W=(Qe+Qr)/N (5)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果在表2示試驗(yàn)結(jié)果與分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果在表1 (a模式)和表2 (b模式)中給出。下面對(duì)這兩種模式的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較。能效比的變化模式(a)系統(tǒng)能效比如圖2所示，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，EERc基本上不變化，穩(wěn)定在2.80左右，制冷系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。模式(b)系統(tǒng)能效比如圖3所示，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，隨著冷凝溫度顯著升高，模式(b)下系統(tǒng)的制冷能效比EERc總體上沒有太大變化，約為2.60。但是，模式(b)下系統(tǒng)的系

10、統(tǒng)總能效比EERc+w降低很大，由11：20的6.48降低到15：20的3.23，這主要是由于回收的冷凝熱量減少而造成的。此時(shí)熱回收系統(tǒng)中水箱水溫已達(dá)到53.3，滿足生活用水要求，通過自動(dòng)控制手段，自動(dòng)將運(yùn)行模式由模式(b)切換到模式(a)，開始常規(guī)的風(fēng)冷運(yùn)行。為了不明顯影響空調(diào)系統(tǒng)的能效比，建議加熱水箱的水溫不要超過55。以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在b模式下，并沒有明顯影響空調(diào)側(cè)的能效比，而系統(tǒng)的總能效比得到相應(yīng)提高。系統(tǒng)總能效比平均為4.2。在本循環(huán)水冷卻熱回收實(shí)驗(yàn)中，冷卻介質(zhì)為低溫(相對(duì)空氣來說)的水，從理論上說，機(jī)組的平均制冷能效比應(yīng)遠(yuǎn)大于試驗(yàn)值，但是試驗(yàn)值卻低于理論價(jià)?？赡苁怯捎谠诟难b時(shí)，選

11、用的板式換熱器性能(換熱系數(shù)，換熱面積，換熱量等)與原風(fēng)冷空調(diào)機(jī)組的性能不太匹配。如果實(shí)際工程需要，可加大熱回收側(cè)的水流量，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全熱回收，機(jī)組的能效比將更高。蓄水箱水溫的變化蓄水箱水溫隨時(shí)間的變化曲線如圖4所示，隨著空調(diào)運(yùn)行時(shí)間增加，蓄水箱水溫不斷增加。從圖2可以看出，水溫曲線的斜率逐漸變小，升溫速度變慢。大約4個(gè)小時(shí)后蓄水箱水溫上升到53.3，完全可以滿足生活用水要求。加熱生活熱水所需要的時(shí)間與循環(huán)水的流速、蓄水箱的儲(chǔ)水量、空調(diào)的制冷量等有很大關(guān)系，在實(shí)際工程應(yīng)用中，我們可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)某些量而改變加熱生活熱水所需要的時(shí)間。熱回收進(jìn)出水溫及冷凝熱回收量的變化在熱回收循環(huán)水流量不變的情況

12、下，熱回收進(jìn)出水溫及冷凝熱回收量隨時(shí)間的變化如圖5所示?；厥盏睦淠裏崃侩S著進(jìn)水溫度的增加而減少，即進(jìn)水溫度越高，進(jìn)出水溫差越小，回收的冷凝熱量就越少。熱回收率的變化在熱回收循環(huán)水流量不變的情況下，熱回收率隨時(shí)間的變化如圖6所示。經(jīng)工程測算，冷凝器的散熱量是制冷量的1.21.3倍。我們把冷凝熱回收量與冷凝熱的總散熱量的比值定義為熱回收率。由圖6可以看出，熱回收率隨著空調(diào)運(yùn)行時(shí)間增加而減少。結(jié)論：在對(duì)本文所給的兩種模式對(duì)應(yīng)的運(yùn)行特性進(jìn)行分析和比較之后，總結(jié)主要結(jié)論如下：新的帶熱水供應(yīng)的家用空調(diào)系統(tǒng)把水冷與風(fēng)冷相結(jié)合是合理的，可接受的，系統(tǒng)的水冷冷凝器可以用傳統(tǒng)風(fēng)冷作為輔助手段，用這種方法不僅可以保

13、證系統(tǒng)的操作，而且系統(tǒng)的能源消耗和它的環(huán)境壓力(在夏天察覺釋放到室外熱量)可以減少到極小值，此外，冷凝器的熱量可以由室內(nèi)人員提供和重復(fù)利用。另外，隨著蓄水箱水溫的不斷升高，循環(huán)冷卻水的進(jìn)出水溫差逐漸減小，此外，冷凝熱回收量和冷凝熱回收率也逐漸減少。參考文獻(xiàn)：1張偉捷，靳松，Yamazaki Masato， Mizuno Minoru2003“辦公寫字樓建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗與環(huán)境負(fù)荷研究” 2003第四屆國際曖通空調(diào)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集D北京：清華大學(xué)暖通空調(diào)03容量II：1108-11122張WJ，高XD，王HX2005 “對(duì)AC系統(tǒng)特征的實(shí)驗(yàn)研究與冷凝器熱回收”關(guān)于室內(nèi)空氣質(zhì)量和氣候05的第10次國際

14、會(huì)議記錄C北京：室內(nèi)空氣2005年，容量：1377-13813Meyer JosuapDomestic hotwater consumption of the developed andd eveloping communitiesin South AfricaJASHRAE Transactions，1999，105(1)：173-1784 Alex B， Lekov，James DLutz，Camilla Dunham Whitehead and McMahon， etal2000“Cost of increased energy efficiency for residential water heater” ASHRAE Transactions，106(2)：875-8915WMYing 1989 “蒸汽壓縮式水冷機(jī)組的雙冷凝器熱回收及其擁分析” ASHRAE Transactions，95(2)：441-4446KCTohSKChan1993“關(guān)于國內(nèi)空調(diào)熱水系統(tǒng)熱回收的溫差” ASHRAETransactions，99(1