7.C器这种空调余热的回收方式,大约回收其全部冷凝热的1/5左右。由于其主机仍采用R22为工质,热水温度仅可从20T上升至以上的例子,仅仅是在夏季才可实施兼供生活热水的做法。如果是风冷热泵冷热水机组,冬季作热泵运行,它在蒸发器侧吸取了空气中的热量,而在冷凝器侧,则产生45T左右的空调用热水。在气温低时,机组本身的制热效果低下,就不可能再同时供应生活热水(除非加大机组的制热能力或加辅助加热的措施如果还要提高水温的话,还要改换工质)。但是对于一些特定的地区和特定的对象,例如南方地区,风冷热泵的制热效果会好一些,而且有一些酒店、餐饮业,即使到了冬季,仍会有一部分场合(例如卡拉0K、娱乐、餐厅等)还要求开启空调降温,那么对中央空调系统稍作改造,仍可得到所需的生活热水。某南方大酒店,就是在大型中央空调水系统中,加装一台“电动式冷热水设备”,这台机组实际上是一台水源热泵,用整个中央空调冷水系统中的一部分空调冷回水为热源,从冷回水中吸取热量后,7的冷水仍回到中央空调的冷水分水器中,送至各空调用户;而冷凝器侧,则加热自来水,使之成为50以上的生活热水,供整个酒店用。该台机组采用BITZER的螺杆压缩机为主机,工质为R22,压缩机的输入功率37kW,在环境温度为23T时,该设备整机的耗电功率为40.52kW,制冷量为118.38kW,制热水的热量为160.75kW,热水温度51.80T,小时可产热水3829升,同时可产生空调用循环冷水19343升/小时。该制热量折算成40T的水温升,则产热水量为3283升/小时。以每日16小时工作计,日产热水量52.53吨。该酒店整个中央空调的水冷冷水机组采用2台日立的离心式冷水机组,每台机组的制冷量235冷吨(约71万大卡/小时),电动机输人功率160kW,空调冷水小时循环流量约为284m3/h.目前由于加装的电动式冷热水机组,大型离心机组可以少产7T冷水约20m3/h,也就是相应减少了所消耗的电量。据统计,约减少60A电流(折合功率约为20kW)。当冬季时,整个酒店仅少数地方还要用空调冷水,那么,大型日立离心机组可以停止,仅用这台水源热泵热水器,也能够保证冬季空调用冷以及整个酒店的生活热水供应。这样做到了一套中央空调系统冬夏采暖供冷、全年都有生活热水供应,也达到了“三用机”的要求。目前上述的两种方式的空调余热利用改造,在深圳、海南、上海等均有实例,其简单的工艺流程图可见。
上面说过,无论水冷、风冷的冷热水机组,在夏季利用其制冷循环过程中一部分冷凝热制取生活热水,达到供热制冷兼有的目的还是比较容易的;而要在冬季,无论是水冷热泵、风冷热泵要达到既供热又供应生活热水,则是比较困难的。传统的方式就是前面提到的加辅助电加热或者燃油、燃气热水锅炉(既弥补了空调热水热量之不足,又产生生活热水)。但能不能做到不用传统的辅助加热手段,也达到三用机的目的,尤其是家用滴用中央空调系统,能够做到一套空调,供热、制冷、全年供应生活热水齐全,又不用燃气、燃油或电加热,这正是本文所要探讨的关键。下面再谈谈目前利用热泵原理进行热回收的几种做法。
目前市场上已出现了利用风冷热泵原理的全年生产生活热水的热泵热水器。这种机组在热带、亚热带地区应用十分有利,因为整年气温高,其制热的COP值可超过3.5甚至4以上。这种机组在美国、澳大利亚、我国台湾地区等均有产品,国内也有厂家在研发制造。这种机组如果风侧的吸热部分全部或部分改为水冷,就可以达到夏季在原风侧,制取空调用冷水,而水侧则仍出生活热水;或者直接利用风侧的冷风,送人邻近的房间中,也达到了“供应冷气”的目的。但是这部分冷气,受热水机组工作影响,只有热泵热水机组工作时,才有“冷气”供应。这种机组的冬夏的工作模式可见、。主机在室内、主机在室外。
利用热泵热水机组可以改造成为仅冬季采暖而兼有热水供应的系统。采暖的末端设备可以是风机盘管、传统的散热器或者地板辐射采暖管。所示为开式水箱热泵热水机组采暖及热水供应的混合流程。
可以通过开启a、c阀,分别将热水送向采暖系统及生活热水供应。采暖回水可返回开式水箱B,由热泵热水机组再加热,而热水供应除未用完的水可以循环回到开式水箱B,其用去部分由自来水补入热泵热水机组使水位升至所需值。
则是生活热水采用间接加热的做法。用60T的采暖热水去加热热水箱中的生活热水,例如,加热水为6(m55C,而被加热水是从讥升温至5(TC.热泵的蒸发器侧可以是空气源,也可以是水源。
此外还可以利用热泵循环工质的过热焓来直接加热生活用热水成为热泵采暖-热水供应联合机组。因为不论采用何种工质,热泵的压缩机出来的高温高压工质蒸气温度总是超过冷凝温度,在建筑物采暖负荷大,而生活热水负荷相比较小的情况下,可以利用其一部分过热焓来制备热水。即是利用热泵压缩机排气的过热焓的采暖-热水联供流程。实际上是将压缩机高温排气管放置于蓄热水箱中去加热生活热水。
在商用中央空调系统中,从热泵热回收的角度出发,还可以开发研制回收游泳池场馆(含私人游泳池、桑拿浴池)湿热开启余热的“减湿-热水”机组或者“空调-热水”机组。而且当前国外已大量开发这类产品。从商用意义上,中央空调系统如能同时做到减湿、或者兼有热水供应,则推广应用的前景更为广阔。
1)商用中央空调之一-空调-热水机组例如游泳池、桑拿池的上空有大量的湿热空气,必须除湿、降温(夏季)或除湿、加热(冬季),否则游泳池馆的大面积玻璃窗上有雾气笼罩,而游泳池内的空气也应维持一定的温度和相对湿度。可以将游泳池上空抽回的湿热空气经过滤后,经过热管换热器的冷端除湿、降温后,再进人热泵机组的蒸发器进一步降温除湿。
在夏季,低温干燥的空气,可以再补人部分新风,送回游泳池馆中去;在冬季,则再用热管换热器的热端加热,如不够,再用后加热器加热后,将干燥的热空气送回室内。从游泳池上空的湿热空气中回收热,通过热泵冷凝器(即热水加热器)去加热游泳池水,使池水保持恒温,如有多余的热量,还可以制备一部分生活热水。该流程可见。
根据同样的道理,也可以回收餐厅大堂、厨房的湿热空气,减湿回收热量去制备生活热水和采暖,也可以向餐厅大堂、包间送“冷气”或热风。
2)另一种为以减湿为主要目的的“减湿-热水机组”
回收游泳池上空的湿热空气(回风)中的潜热和显热,冬季用于加热空气后,再将干热空气送入游泳池中,进行热风采暖卩果回收的热量还有多余,可以作为加热池水的热源或制备生活热水。该机组通过两套热泵的循环来达到上述目的:即一套是空气-空气热泵,主要是加热空气用(热风采暖);另一套为空气-水热泵,主要是回收多余的热量,加热池水或做生活热水。该机组的系统流程图可见。
开发家用/商用制冷-采暖-热水供应“三用"机组的设想目前家用滴用中央空调系统中,呈现制冷剂系统(以VRV为代表)、水管机系统(风冷热泵加风机盘管)、风管机系统(室外风冷热泵加室内管道机)为主的”三足鼎立“的局面。但无论何种系统,其室外机都是空气源热泵,而且只能实现夏季制冷供房间的空调降温用;冬季制热,供房间的采暖用。目前还没有又能全年供应生活热水的”三用“中央空调系统。在夏季,用风冷将房间内取出的热量放入了大气,制造了季主机实施制冷循环时,工质的过热焓和冷凝热。当然,对主机略加改造,部分风冷改为水冷,制备热水还是容易实现的。但是冬季,主机作制热循环,从空气中吸取热量来供暖,常常因为室外气温低,制热的能效比低,所制取的热量,尚不足以弥补建筑物的热损失。这时几乎所有的公司和厂家提出了增加辅助热源的问题:或者加辅助电加热器、或者用燃气、燃油热水锅炉、或者干脆到了冬季全部用锅炉产生热水,又作采暖又作热水供应。因而,要实施一机三用,关键是解决风冷热泵冬季在室外气温低时的制热效果问题,或者是寻找廉价的、方便的辅助热源,不仅提高主机的制热效果,保证家用滴用建筑中采暖,而且还要求有一部分生活热水供应。另外一个关键问题是可靠的低能耗的除霜技术。笔者认为,靠扩大主机冬季的制热功率肯定不行,因为到了夏季主机设备的能力过剩,不经济;用电加热是一个可取的办法,比加燃气、然油锅炉简单,可以适合于夜间实施低谷电价的场合;利用家用墒用用户的适合污水和排气的热量(例如桑拿、餐饮、浴室等)理论上是可行的,但由于排出的污水太脏,要进行汇集和处理,也无形中造成系统复杂化,一次投资的增加。那么,利用一般太阳能集热器是一个途径,但是实际证明,太阳能的集热效率受天气、日照、昼夜的影响,而且,1平方米的真空玻璃管太阳能集热器,每日平均仅能产生65-70升的热水,而且到了冬季产水量会更小。值得的是一种由澳大利亚引进的的技术-中间安装有制冷剂蒸发管的太阳能蒸发面板。这种面板不同于一般真空玻璃管集热器,不只依赖太阳光的照射来吸收热量,而且可以吸取空气或自然环境中的各种热量,不受晴天、下雨的影响,也不受昼夜的影响,只要外界气温不低于-20t,即可蒸发吸热。该集热板可以与建筑配合,放置于屋顶、墙面、阳台、甚至地下车库里。利用太阳能蒸发面板的技术与热泵结合,可以制造出空气源热泵的真正”三用机“来0是笔者对于这种三用机的一个简单的设想,供同行一起探讨。
笔者提出,上述的设想,期望能在一套住宅或一个商业服务建筑中,用上一套中央三用的空调系统-充分利用空调余热和大自然中热量-太阳能、空气,简化流程、降低造价、达到供冷、采暖和全年热水供应的效果,造福于21世纪逐渐富裕起来的广大消费者。上述的流程只是一个“抛砖引玉调的余热很多,建筑的热回收也十分重要,为了整个社会的节能、环保、可持续发展,希望有关公司、厂商设计院全力来研发,笔者也愿意为之付出菲薄的力量。后,本人呼吁:合理利用空调余热,大力发展热泵三用机组,为社会造福,为人民造A冬季供暖及供生活热水B夏季制冷及供生活热水0