文/王智勇1樊叶良2王银凯2（1.美国斯特国际公司；2.湖南科神电器有限公司）及应用工程实例，分析了低温热泵空调的应用效益和锅炉利用空调废热后，空调的性能变化情况，以及减少环境污染和利用空调废热节能所带来的效益。

　　1概述1.1可利空调废热的锅炉空调在制冷的同时，要将废热通过冷却塔或风扇排放掉，空调的废热能量很大，不去利用，对环境是一种热污染，利用起来，可造福于民，为用户带来可观的效益。空调回收余热的方式很多，一般都是采用换热器，再用水泵将热水送出去。这种换热方式在家庭会带来水泵噪音和故障及增加电耗。在大型机上采用这种换热方式，当空调不用时，要切换到热水回路，需要安装倒换管路、阀□、水泵，特别是在过渡季节，有时白天开空调，上又停运，供应卫生热水又要启动锅炉，操作起来很麻烦，怎样才能解决这些麻烦问题呢，本公司将两项产品创造性地结合起来，在锅炉内设计了换热装置，以简便的方式实现了上述目标，成功地解决了这一问题。不用倒换，空调不开时，开出锅炉就有热水，而且还节省了旁路管路系统的投资。当利用单冷空调废热时，至少半年锅炉不耗能零排放，空调不开时才耗能。

　　冬天利用空调热泵采暖也可制60~100°C的卫生热水，大大降低运行费用，同时还可降低锅炉污染50以上。

　　1.2低温热泵空调通过锅炉的研发和应用，我们发现了锅炉对空调制冷工质的增温作用，将其应用到水源和气源热泵空调上，都取得了可喜的效果。特别是低温气源热泵空调，可在0-20C的气温下正常运行，COP值平均可达2.0以上，采暖运行费用低于燃煤采暖，如果大量推广，将产生巨大的经济效益和社会效益。

　　2应用实践可利用空调废热的锅炉开发出来后，经过两年的小批量生产，在各种类型的空调上配套运行，与国内外几家大公司的空调配套后都取得了很好的效果，为用户节省了大量的运行费用，获得了各种运行数据。小型的可与分体机、冷冻机、户式空调配套，大型空调可与螺杆机、离心机、往复机等机型配套。

　　2.1与小型空调配套2L1产水量及效益分析本锅炉应用在分体机和户式空调上可解决一家人或一个小单位的洗澡问题，应用在大型机上，可满足几干人洗澡的卫生热水，产水量如表1.表1产水量表空调制冷（kV）每天产热水量可洗谷人数在风令热泵机上应用时，夏天相当于增加了一个水令却装置，水冷却效率比风冷却效率高，空调可节能10 ~20，而且由于冷凝温度降低还可延长压缩机使用寿命30左右。冬天热泵制热和热水，能效比在Z5以上，热泵制热水比电制热水省电60以上。用户效益如表2.表2效益分析表用水人数每年节约m费用（万元）025费用（万元）U2总计（万元）节能坏保技术2.L2换热水温升曲线如下图升温速度与换热功率随着水温与压缩机排气温度的温差而变化。当水温较低时，升温速度快，换热功率大；当水温较高时，升温速度慢，换热功率小。风冷热泵机组高水温比水冷冷水机组温度要高30C左右。

　　升温速度与储水容量有关，储水容量大，升温速度慢，储水容量小，升温速度快。

　　2.L3换热功率及高水温如表32.L4换热水时的三种特殊状况2L4.1连续出热水该情况在美容、洗脚城可出现，夏天热水用得越多空调越节能，性能系数越高，高达4~5；冬天热泵制热时会占用5~30左右的采暖功率，当房间很暖和后，房间温度感觉不到明显变化，而且这种情况很少。一般连续用水的时间在30~60分钟左右。

　　2L4.2不出热水开始很多人担心不用热水时会对空调产生不利影响，通过实践和实验室模拟试验证明，不用热水时，水温很高，但还是低于压缩机的排气温度，水温与压缩机排气温度比较接近，换热量很小，但还是一种降低排气温度的趋势，不会产生反作用，空调的性能系数基本上恢复原状。一些开始担心的人，看到一年的使用效果后，感到放心了，一年下来节约了不少费用。

　　2L4.3间断状况这种情况比较多，家庭、宾馆一般都处在该状态，时用时不用。不用水时热水处于保温状况，换热量很小，空调制冷时能效比提高5左右，制热时对房间温度影响5左右，因为内胆水温保持在80C以上。

　　2L5储水量及电功率与分体机及户式空调相配套，热水型电功率配水量60升、80升，100升，商用150升、200升、300升比较合适。

　　当空调不开时蓄热式电锅炉在23~7时加热，白天使用，可为用户节省大量的费用。不管在南方还是在北方都很适用。这种蓄热式电锅炉，保温采用无氟聚脂胺保温，保温效果很好，第二天水温还有80多度，打开空调时，热风来得很快，减小了换热器铜管的预热时间。

　　2.1.6解决开停机频繁，时冷时热的问题分体机和户式空调在制冷或制热时，达到所设定的温度后主机马上要停机，等到几分钟后，温度下降，主机又要马上启动。造成开、停机频繁，时冷时热的现象。压缩机启动电流是额定电流的3~5倍，对家庭小电网造成冲击，并产生较大的冲击噪音和振动，造成能源浪费并减少主机和其它部件的使用寿命。本产品使这一问题迎刃而解，它象电容器一样储存热能，减少开停机频率和电流冲击及振动噪音。

　　表3机型风冷热泵机组（kW）水冷冷水机组（kW）项目升温速度C/nin高水温换热功率为热泵空调增温功率（kW）注：换热功率可根据具体情况增减，升温速度也会相应变化。

　　2L7延长压缩机使用寿命空调配上本产品后，相当于增加了一个水冷却装置，冷却效率大大提高，降低了压缩机的冷凝温度，不但可提高制冷量，还可延长压缩机使用寿命30以上。

　　对于大型机来说，特别是离心式压缩机又相当于增加了一个阻尼装置，甚至可以减弱串振强度和机组噪音。

　　2L8对空调增温的效果当气温在0C左右时，空调热泵制热效果要下降30左右，压缩机排气温度只有60C左右，此时可打开加热装置，使水温保持在90C以上，为空调增温。这样可提高空调制热量30，使空调制热能力保持在100的水平，大大减少除霜时间，提高采暖的舒适度，为大型宾馆利用热泵采暖和制卫生热水创造了有利条件。如果宾馆采用热泵机组，每年可节省100万元左右的运行费用。

　　2L9问题在三年的工程实践中，我们也遇到过一些问题，例如：有一个休闲中心装了5台5P柜机，配上了蓄热式电锅炉，该中心用水量很大，但也有热水用得很少的时候，此时电锅炉内的水温超过了100C，热水管用的复合管经受不起100C的高温，出现了漏水现象，后只好换铜管和镀锌管才从根本上解决问题。

　　2.2与大型空调配套与大型空调配套一般应用于宾馆、化纤厂、药厂等场合，其应用情况如下：8万平方米，采用四台1390kW离心机组，二台2800kW可利用空调废热的燃油锅炉，一台20吨的保温热水箱，夏天制冷时间为180天，采暖时间为100天。采用本锅炉后，每天利用空调废热制60-70C卫生热水，因冷凝负荷降低，将其中一台55kW空调冷却水泵变频可节能50左右。

　　221使用效益2.2.1.1烧热水节省费用同类型宾馆每天烧热水耗油800公斤，每公斤油按3元计算：800公斤X3元X180天=432万元/年22L2冷却水泵节省费用0.8元/度X24小时/天X 180天=9.5万元/年2.2.1.3空调节省费用空调因冷凝压力降低可节能10°左右，只计算一/天X天=48万元/年22L4三项合计每年可节省费用果乘上使用率0.7，也有70.5万元。

　　22L5减少投资采用这种锅炉后与普通回热式空调相比减少了十多万元的管道、阀□水泵保温材料的投资，而且还减少了频繁的倒换操作和跑冒滴漏。

　　2.3热泵制热和制热水本锅炉可配各种空调包括水源热泵和气源热泵空调，COP值都很高，但是水源热泵受到水源的限制。

　　气源热泵在寒冷的气温下，由于蒸发温度低，压缩机入口压力降低，工质比容增大，阻力加大，压缩机的吸气量变小，会导致压缩比增大，使压缩机过热，不能稳定运行，甚至烧毁。有了可为制冷工质增温的锅炉后，我们选用了低温性能好的高效压缩机，设计时降低了冷凝温度，再配上这种特殊的锅炉，就可实现在低温条件下热泵空调的正常运行，为大面积推广热泵采暖和制卫生热水的技术创造了有利条件。在0 20C的低温环境下，制热效率COP平均高达2.0以上，在北方地区的运行费用都只有12元/，比燃煤采暖费用（19元/n2）还低36左右。

　　2.孓1低温气源热泵空调试验我们用制冷量12kW的热泵空调进行了两项对比试验，试验情况如下。

　　Z3L1热泵空调单独试验情况试验温度从10C开始，空调运行后，实验室模拟温度降低到0C时，制热功率下降了31.5，当温度降到-18C时，空调运行开始出现不稳定状态，-20C时，保护动作试验停止。

　　热泵空调与锅炉配套试验将空调和锅炉配套安装后，打开空调，当模拟温度P降氏到0C时，锅炉为空调增温的功率达到了3.7kW，空调制热量维持在额定水平，当温度下降到-20C时，空调运行正常，制热量在额定功率的91.5，当温度下降到-26C时，空调运行工况开始出现不稳定状况，保护动作后停止了试验。

　　从上述试验情况证明，配上可增温的锅炉后，气源热泵空调可在-25C的气温下工作，平均COP值可达2.0以上，该系统也可不需要水系统，可避免冬季冻节能坏保技术结的可能，故障率大大降低，芫全能在北方地区用气源热泵空调采暖和制卫生热水。

　　2孓L3对比试验曲线图制热量kW 3国内外利用空调热泵采暖状况利用热胯暖在己倍受青擦，美国在1985年就魏了L4万台，至今己安装了40万台。1998年热泵空调己占美国商用建筑的19，新建筑己占30左右。在我国B有几百套大翻腺空调在正常运转。G0P可达4 ~6对于一个人口众多，能源紧张，资金有限的中国，大力推广热泵采暖和制热水，是符合国家可持续发展战略的，因而具有广阔的发展前景。

　　4各种采暖制热水形式费用对比见表4能效比提高30，可节能10 6.2水冷冷水机组节电10 ~20，冷却水泵节电40~60，节省冷却水30 6.3夏天利用空调废热制热水不用电，与电制热水相比冬天空调热泵制热和热水可节电66，热水温度60~100C. 64锅炉采用不绣钢强化换热器，换热效率高，寿命长，全部采用氩孤焊，无泄漏，无污染。

　　6.5低温气源热泉可在-2SC的气温下运行，C0P平均在2.0以上。

　　6.6冬天具有增温功能，缩短除霜时间，提高空调热泵制热效果30，增加舒适度。

　　6.7空调运行平稳，解决了忽冷忽热、开停机频繁的问题。

　　8延长压缩机使用寿命30，减少机组振动和噪音。

　　6.9空调不用时，不用倒，即可快速启动锅炉制热或热水。

　　10锅炉节省能源50，减少污染排放50，具有显挪拥潘鹂格（元/年的元/吨热水（SiWc）财集喔热财家财Q班测用空调M的锅炉产局格见表5表s小型机机电锅炉功率（kw）3691224120~2800kW储水篇升I电功率可选）801D0180250300可另配保温水箱油锅炉功率（kw）101530eo90116-4200kW 6特点（可利空调废热锅炉与空调配套后特点总结）1风冷机型利用空调废热制卫生热7j<60~100°C，著的芾能环保性能。

　　7结论本产品具有显著的节能环保性能，锅炉可节省能源50以上，热污染50以上，小型机能为用户每年节省0l 3万~ 10万元，大型机能为用户每年节省30万~100万元左右。

　　低温气源热泵空调运行费用低于燃煤采暖，在北方地区推广具有显著的经济效益和社会效益。

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