本文摘要：摘要：本文通过制冷原理与实际产品相结合，介绍了热回收技术及其在风冷热泵系统中应用的特点，以及热回收技术的工作原理和工作模式，并结合工程案例，分析了热回收技术的经济性。 关键词：部分热回收全部热回收风冷热泵冷凝热 常规空调系统在制冷工况下，由
摘要：本文通过制冷原理与实际产品相结合，介绍了热回收技术及其在风冷热泵系统中应用的特点，以及热回收技术的工作原理和工作模式，并结合工程案例，分析了热回收技术的经济性。
关键词：部分热回收全部热回收风冷热泵冷凝热
常规空调系统在制冷工况下，由冷凝器散发的大量冷凝热未经利用，直接排入大气中，不但造成较大的能源浪费，且这些热量的散发又使周围环境温度升高，阻碍了冷凝器的散热，导致制冷系统冷凝温度上升，制冷量下降，压缩机功耗增加，同时更进一步加剧了环境热污染。应用热回收技术的空调系统，利用排放的冷凝热来加热生活/生产热水，既减少了热污染，合理利用了能源，又提高了系统性能，一举多得。
1热回收类型
压缩机排出的高温高压的制冷剂气体，在冷凝器中的放热过程，依次经过三个阶段：23过热蒸汽段，34饱和蒸汽和段45过冷液态段。23与45阶段，制冷剂气体没有相变而放出的热量，热力学中称之为显热，34阶段，制冷剂由气态逐步冷凝至液态，发生相变而放出的热量，称为潜热。回收23阶段显热的形式，为部分热回收，回收25阶段显热+潜热的形式，为全部热回收[1]。
2部分热回收
对于部分热回收风冷热泵机组，热回收器安装在压缩机出口与四通换向阀之间，吸收显热，其余的热量由翅片式冷凝器吸收。为了降低系统的压降，热回收器一般选用压力损失小，而且耐高温的平板式换热器。回收的热量一般占到总冷凝热的10%左右，出水温度则根据所用冷媒的不同，介于45~60益之间。制冷时，压缩机排出的制冷剂气体，首先经过部分热回收器，显热被吸收后，进入翅片式冷凝器继续冷凝至过冷液态，再经膨胀阀节流降压后，进入蒸发器气化吸热，最后回到压缩机。
从流程图中可以看出，带有部分热回收功能的空调系统与普通系统相比，仅仅增加了一个热交换器及相应水泵系统，也无需增加其他电控系统，因此部分热回收系统安装简单，自动化程度高，运行稳定。缺点就是热回收量相对较少，过度季节不能单独提供热水。适合安装于以空调为主，热水为辅的中小规模的宾馆、酒店、发廊、餐厅、医院、公共娱乐休闲等场所，对于全年需要热水的情况，可以加装电热水器、燃气热水器、小型锅炉等其他辅助设备，或者考虑使用全部热回收空调机组。
3全部热回收
全部热回收器通常与空调水侧热交换器并联安装，由于需要吸收系统全部的冷凝热(约为机组制冷量的1.2倍)，因此要求全部热回收器与空调水侧热交换器有着相近的换热面积及换热效率，对于全部热回收风冷热泵机组，一般存在两个外形相近的热交换器，其中与热力膨胀阀相连的是空调水侧换热器，另一个就是全部热回收器[2]。
夏季运行时，通过控制相应电磁阀的启闭，切换制冷剂在全部热回收器，水侧换热器与空气侧换热器流动顺序，可实现制冷模式、制冷+热回收模式与热回收模式。冬季运行时，开启空气侧换热器与空调水侧换热器，实现制热模式。开启空气侧换热器与全部热回收器，实现热回收模式。制热模式与热回收模式不能同时开启，可通过分时启动控制，先开启热回收模式，待水温达到要求后再开启制热模式。过渡季节运行时，开启空气侧换热器与全部热回收器，实现热回收模式。
3.1全部热回收系统流程
1)制冷模式。阀门1、2、3关闭，4开启，空气侧换热器作为冷凝器，空调水侧换热器作为蒸发器。此运行模式同普通空调系统一致，仅提供空调用冷水。2)制冷+热回收模式。阀门2、3关闭，1、4开启，全部热回收器作为冷凝器，空调水侧换热器作为蒸发器，压缩机排出的制冷剂，先经过全部热回收器冷凝放热，再经热力膨胀阀，节流降压后进入空调水侧换热器气化吸热，最后回到压缩机，完成循环。此运行模式，在提供空调用冷水的同时，可提供生活/生产热水。
3)热回收模式。阀门4关闭，1、2、3开启，全部热回收器作为冷凝器，空气侧换热器作为蒸发器，压缩机排出的制冷剂，先经过全部热回收器冷凝放热，再经热力膨胀阀，节流降压后进入空气侧侧换热器气化吸热，最后回到压缩机，完成循环。此运行模式仅提供生活/生产热水，适用于不开空调的过渡季节。4)制热模式。阀门1、4关闭，2、3开启，空调水侧换热器作为冷凝器，空气侧换热器作为蒸发器。此运行模式同普通空调系统一致，仅提供空调用热水。冬季时，可以与热回收模式分时启动，以满足空调供热与热水的同时需求。
3.2全部热回收系统特点
夏季运行制冷+热回收模式时，可以得到大量的近乎免费的55益左右的热水，系统的综合能效比非常高，可达到7，且不需要用到冷凝风机，大大降低了噪音污染，节能作用相当地明显[3]。冬季和过度季节运行热回收模式，相当于空气源热泵，能效比可达到3，效率完全超过锅炉、电(燃气)热水器等传统供热设备，十分节能。冬季热回收与制热模式分时启动时，系统的热负荷非常大，空气侧换热器很容易结霜，需要良好的除霜控制系统。
4方案比较
4.1工程概况
某胸科医院病房楼，设有集中空调系统(夏、冬季运行)，和全年性24h生活热水(每天约需18m3)供应系统，其空调面积约为8000m2，空调设计冷负荷约为1024kW，热负荷约为800kW。生活热水需求量：按病房楼热水用量标准(90L/床)，200床每日使用50益热水总量为18000L。根据冬季最不利情况(自来水温度按5益)计算加热18t生活用水到50益负荷Qd=941.9kW;夏季自来水温度按20益计算，则夏季热水负荷Qx=627.9kW。
4.2方案设备配置
4.2.1方案一1)空调冷热源设备[4]。1台风冷热泵机组，型号1502，R22制冷剂，制冷量465.4kW/耗电功率141.8kW，制热量504.9kW/耗电功率129.4kW。1台全部热回收型风冷热泵机组，型号2222RY，R134a制冷剂，制冷量557.1kW/耗电功率141.7kW，制热量582.3kW/耗电功率141.7kW。2)生活热水设备。由全部热回收型风冷热泵机组提供，全部热回收量690.3kW，耗电功率141.7kW，双层保温水箱3m伊3m伊3m。3)夏季能源消耗。空调总功率283.5kW，热水总功率0kW。4)冬季能源消耗。空调总功率271.1kW，热水总功率141.7kW。
4.2.2方案二1)空调冷热源设备[4]。2台风冷热泵机组，型号1522，R22制冷剂，制冷量515.5kW/耗电功率155.1kW，制热量598.8kW/耗电功率153.9kW。2)生活热水设备。4台热泵热水器，制热量43kW，耗电功率43.52kW(10.88kW伊4)。
3组电辅助加热，耗电功率60kW(20kW/组伊3组)。双层保温水箱3m伊3m伊3m。3)夏季能源消耗。空调总功率310.1kW，热水总功率103.52kW。4)冬季能源消耗。空调总功率307.8kW，热水总功率103.52kW。
4.3初投资尧运行费用尧管理维护尧优缺点比较
4.3.1方案一1)设备初投资。热泵机组167万元，双层保温水箱8.6万元，合计175.6万元。2)年运行费用。年运行费用按空调设计规范采用当量满负荷运行时间法来测算，年供冷的当量满负荷运行时间为1300h，年供热的当量满负荷运行时间为1050h。热水夏季按120天，冬季按100天计算。则夏季空调运行费用为36.86万元，冬季采暖费用为28.47万元，冬季热水为2万元(夏季热水免费)，合计67.33万元。3)方案特点。采用1台全部热回收机组制取生活热水(夏季免费获得热水)。机组采用R134a冷媒，可提供55益的生活热水。
4.3.2方案二1)设备初投资。热泵机组124万元，热泵热水器28万元，电辅助加热0.36万元，双层保温水箱8.6万元，合计161万元。2)年运行费用。年运行费用按空调设计规范采用当量满负荷运行时间法来测算，年供冷的当量满负荷运行时间为1300h，年供热的当量满负荷运行时间为1050h。热水夏季按120天，冬季按100天计算。则夏季空调运行费用为40.34万元，冬季采暖运行费用为32.32万元，夏季热水运行费用为4.6万元，冬季热水运行费用为5.7万元，合计82.96万元。3)方案特点。空调设备和生活热水为两个单独的系统，便于管理。冬季外界环境温度低于0益时，需采用电辅助加热器对生活热水进行2次升温。
4.3.3两方案比较1)初投资比较：方案一的初投资为175.6万元，方案二初投资为161万元，方案一比方案二多14.6万。2)年运行费用比较：方案一的年运行费用为67.33万元，方案二的年运行费用为82.96万元，方案一比方案二少了15.63万/年。方案一初投资增加的费用，不用一年时间就可收回投资成本。
5结论
热回收空调系统进行空气调节的同时可以供给热水，尤其在夏天，效率非常高，优势十分明显，因此强烈建议在宾馆、酒店、医院、游泳馆、体育馆、食品加工厂等对空调和热水同时有大量需求的场所应用热回收技术。
参考文献
[1]陈沛霖,岳孝方.空调与制冷技术手册[M].上海:同济大学出版社,2006
[2]郑刚.热回收节能在空调系统中的应用[J].能源技术,2005,26(3):124126
[3]荣国华.夏季制冷机冷凝热的回收利用[J].暖通空调,1998,(2):2931
相关论文投稿刊物：《制冷与空调》(月刊)创刊于1990年，由科学技术部主管，中国制冷空调工业协会、中国科学技术交流中心联合主办的专业性期刊，宗旨和任务：加强行业管理，密切政府、行业、企业联系，融信息、技术、管理为一体，促进科技成果转化，推动制冷空调行业技术进步与发展。
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