热回收原理:
由热力学第一定律可知:φk=φ0 Pin 。
式中:φk为制冷剂通过冷水机组冷凝器时放出的热量;φ0为制冷剂在冷水机组蒸发器中吸收的热量,即制冷量;Pin为压缩机吸收并压缩制冷剂消耗的功。
压缩原理:
常规冷水机组冷却水进、出口水温为32℃/37℃,也就是说在常规工况下如果不使用辅助热源,热回收所得热水的最高温度仅为37℃。
这样的水温难以满足热回收端对热水温度的要求。
为了在不增加辅助热源的情况下获得较高温度的热水,需提高机组冷凝温度,在压焓图(见图1)上表现为冷凝压力的增加。热回收工况下的制冷循环过程为1—2′—3′—4′—5′—6′—7 —1。通过和常规工况的压缩过程对比可以发现,热回收工况由于提高了冷凝压力(即提高冷凝温度),机组的制冷量由(h1-h6)缩减为(h1-h′6),压缩机功耗由(h2-h1)增加到(h′2 -h1)。
由COP=制冷量/机组输入功率的定义分析可知,同一台机组在热回收工况下的效率要低于常规工况。
热回收冷水机组类型:
根据回收原理以及回收工艺的不同,热回收冷水机组可分为部分热回收型和全热回收型。
热回收根据回收热量源的不同一般有两种模式:
显热回收,也称部分热回收(过热段);全热回收(过热段+饱和段+过冷段)。
部分热回收型冷水机组只回收冷凝热的高品质部分(即温度较高时的热量),冷凝热的低品质部分依旧通过冷却端排放到室外;全热回收型冷水机组回收全部冷凝热,热回收时,冷却塔停止运行,机组的冷凝热不向室外排放。
由于部分热回收型冷水机组回收的是冷凝热的高品质部分,故而热回收所得的热水的温度比较高(通常高于45 ℃),高于全热回收型冷水机组热回收所得热水的温度。全热回收型冷水机组主要为离心机组。
显热回收的特点:
回收比例小,一般为冷凝热的8%-10%;
热水最高出水温度由空调机组正常运行时的冷却水温度决定;
对冷水机组的性能(COP)有促进作用;
相对标准机组而言,成本增加少。
全热回收的特点:
回收比例大(热回收量=制冷量+输入功率×0.95);
热水出水温度可根据需要进行选择;
冷水机组的性能会受到热水出水温度的影响,温度越高,冷水机组效率越低;
相对标准机组而言,成本增加较显热回收高。
根据冷凝器数量的不同,热回收机组分为单冷凝器机组和双冷凝器机组,双冷凝器热回收冷水机组。双冷凝器机组除常规的标准冷凝器之外,还有一个辅助冷凝器,辅助冷凝器根据热回收量的大小选择。双冷凝器机组可以实现部分热回收、全热回收以及单制冷功能。
需要指出的是,无论是单冷凝器机组还是双冷凝器机组,为了保证冷凝压力,运行时控制的都是冷凝器的进水温度,而不是冷凝器的出水温度。而对于热回收来讲,对热负荷侧的进水温度(即冷凝器的出水温度)是有要求的,当机组处于满负荷运行时,冷却水量不变,冷却水的出水温度稳定;当机组处于部分负荷时, 由于常规冷却水系统为定流量运行,所以冷凝器出水温度随着机组的负荷变化产生波动。
常用于热回收系统的冷水机组形式:
带冷却塔回路:
标准冷凝器 显热回收冷凝器-显热回收模式:
两部分换热集成在一个筒体中,或者独立分开;
串联分布。
标准冷凝器-全热回收模式。
标准冷凝器 热回收冷凝器-全热回收模式:
两个冷凝器集成在一个筒体中,或者独立分开;
既有串联分布,也可并联分布。
不带冷却塔回路:
一个冷凝器-全热回收模式。