新螺杆式热回收冷水机组应用 编者按：尼嘉斯围绕空调节能，减少空调热能消耗及相应的温室气体排放这一专题，推介一种新型热回收方式，概念及其系统形式、控制原理、性能评价系数、适用机型等。并提出了这一新型组热回收方式对恒温恒湿和同时制冷制热空调领域的适用性及所具有的节能意义，开辟空调节能新领域。 1新的组热回收方式（以下简称新方式） 以常规的为例，基于压缩制冷的工作原理，组在蒸发器一侧制冷剂蒸发吸热制冷的同时，在冷凝器一侧制冷剂则在冷凝放热，而且其放热量大于蒸发器的吸热量，新的热回收方式目标就是为了回收冷凝器100％的放热量以供再利用，从而可节省相应的空调热能消耗，减少因空调而产生的对大气环境的温室气体排放。 新的冷凝机组回收方式基于对冷凝器的设计，可以命名为一体化并联式冷凝器（以下简称为新型冷凝器），常规的冷凝器为一组盘管，冷却水吸热后，由冷却塔将热量散入大气，一般冷却水为开式系统。所谓一体化并联式冷凝器，是指相对于冷媒而言是一个冷凝器，但从水侧来看，有二组并联的水盘管，其中一组盘管对应于常规机型的工作方式，为开式系统，而另一组为热回收盘管，采用闭式循环。从这样的结构形式可以看出，任一组盘管，只要配置足够的热交换面积，都有可能吸收全部的冷凝负荷。也因此，热回收量受冷负荷变化的影响得以完全消除。举例来说，当机组运行冷负荷下降为满负荷的40％时，热回收量仍可达机组冷负荷的45％以上。
图1 热回收机组水系统原理图 就其控制调节来说，配置新型冷凝器的热回收（以下简称新型），在运行时，控制原理很简单：与常规相比，机组内部不需要增加任何控制，只需在开式冷却水系统中设置一个旁通阀及相应的控制单元，通过调节冷却水旁通水量，调接冷却塔的散热量，就可同时实现热回收水系统的出水温度控制和热回收量的需求量适应控制，同时确保机组在定流量，定冷凝压力的工况下稳定运行，一控多效，简单可靠。 2.新型热回收方式的优越性 新方式与以前所述的热回收方式相比，具有明显的优越性。 以前所述的热回收方式中，可采用的冷凝器形式可有两种，分别为分体并联式冷凝器和分体串联式冷凝器，它们的共性在于都有两个冷媒冷凝器，区别在于一种为并联方式，一种为串联方式。 采用分体并联式冷凝器的热回收，优点在于理论上热回收量可达冷凝负荷的100％，似乎热回收量可根据需要设计控制，而缺点在于，实际上两个并联冷凝器之间的冷媒流量需按热回收量的变化而调节， 在运行时为使机组能相对稳定运行，并实现相关运行要求所需的控制相对复杂，而且实际也较难于控制。事实上，真正以这种方式用于热回收的并不多。 采用分体串联式冷凝器的热回收：一般前置冷凝器用于吸收压缩机系统高温排气的散热，以提供较高的水温，为热回收冷凝器，而后置冷凝器用于吸收制冷剂冷凝放热，优点在于没有附加的复杂控制要求，但其最大的缺点本文前已述及，其结构方式决定了热回收量有限，而且，随着冷负荷的降低，热回收量也迅速降低，因此热回收量并不能按需提供。由此，在实际的运行中，虽有应用，但一般仅用于提供生活热水。 相比较而言，采用新型冷凝器的，热回收冷凝器与常规冷凝器合二为一，通过简单的温度控制，既控制了热回收水的出水温度，又控制了的冷凝压力，同时也适应了热回收负荷与冷却散热负荷的调节需求。最关键的在于：只要需要，热回收量可达100％。 3.新型的综合性能系数COP 新型在制冷的同时，由于冷凝负荷被部分或全部回收利用，为热用户提供了热能，节省了相应的用户热能消耗，因此，新型提供的效能包括两部分：是制冷量与制热量之和。因此，其综合性能系数COP 当100％热回收时 COP = ( QL + QLN ) / W 式中，QL为制冷量， QLN为热回收量，即100％冷凝负荷，W为机组耗电量。 当以某一百分比C％热回收时： COP = ( QL + C% x QLN ) / W 由此可见，新型的综合性能系数COP最高可以是的制冷性能系数与热泵的制热性能系数之和，其综合性能系数COP之高，反映出其显著的节能意义。即使是部分热回收，节能效果仍然十分可观。 需要注意的是，热回收水温的高低对于新型的综合性能系数有一定影响。当所要求的热回收水温高与常规制冷系统冷却水温时，每高出一度，制冷性能系数约下降2.1%，此时,约需1.7％的热回收量以确保新型的综合性能系数不低于常规的制冷系数。以热回收水温45℃为例，制冷性能系数约下降17％，此时要求约14％的热回收量来弥补，否则，新型的综合性能系数将低于常规。所以，热回收水温越低，热回收比例越高，新型的综合性能系数COP越高，节能效果越明显。从本文下述实际可应用场合对热回收水温的要求来看，是与此要求完全吻合的。 4适用机型 工程用空调型式主要有活塞式、式、离心式和溴化锂吸收式四种。是否适用或哪一种最适合作为新型应用于空调领域，主要取决于各种机型在可能的冷凝温度提高时的运行适应能力；和各种机型对冷凝器结构改造的适应性及投资大小；以及各种机型的容量特性对工程的适应性。 相比较而言,离心机由于喘震问题的存在，对提高冷凝温度的适应能力很差，活塞机具有较好的适应性，式则借助于二次蒸发吸气和喷液技术的日益发展和完善而胜任有余，溴化锂机组也不例外；但对冷凝器结构改造的适应方面, 溴化锂机组因冷凝器在机组内部而略显不利，非标设计程度和投资会较大，其余三中机型则不分伯仲,均较简单；而在装机容量特性方面，一般活塞式适应于较小的工程，式可适应于中型和较大型工程的需求。离心机则较适合较大工程，溴化锂机组由于技术的日益成熟，限制较小。 由此可见，相对而言，式机组应用于新型热回收，适应性较强，投资少,工程的适用面较广,性能最优。其它机型，或多或少有所限制。 5.应用领域与节能意义 探究新型的意义，目的在于它具有节能意义和较广泛的可应用性，这正是本文所要开辟的空调节能新领域。 5.1 恒温恒湿空调领域: 在恒温恒湿空调系统的夏季运行工况中，冷却降温和除湿空气处理过程同时能满足室内温湿度要求的机会微乎其微，当除湿的要求大于降温的要求时，再热也就不可避免，冷热抵消也就不期而至，而此时，所需的再热量，完全可由新型提供。而且，用于再热的热回收水温，只需常规工况的冷却水温就能满足要求,具有很高的综合性能系数。 对应于水冷恒温恒湿机组，类似应用颇具优势，只需在机组内，增设一个带旁通控制的盘管，串接于冷却水系统中，用于再热，就无需设置再热电加热器，节省相应的耗电量。 5.2 分区再热空调领域: 可采用合并系统而要求分区控制的场合，也存在对再热量的需求。这与恒温恒湿再热的应用特性完全相同。 5.3 制冷和制热需求并存的空调领域: 在同时有制冷和制热要求的场所，典型代表就是采用四管制水系统的空调领域，当不使用新型热回收时，制冷系统的冷凝负荷排入大气，而制热的热量则来自于某种热源，表面上不存在冷热抵消，而事实上，用于加热的能源消耗却是一种无谓的消耗，在这种情况下，采用新型也就获得了免费的热源。因为此时，新型所做的只是热量转移。 冷热需求越平衡，节能效果越好。此外, 在这种应用中，对热回收水温的要求，也是可以适当降低的。 同样可具有较高的综合性能系数。 在空调的应用领域，需要恒温恒湿的场所很多，电子、医药、纺织、印刷行业等等；有同时制冷制热需求的场所也举不胜举，仅此两项可见，新型的应用领域相当广泛。 此信息来自--作者：尼嘉斯
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