风冷热回收机组原理及应用

风冷热回收机组原理及应用
  摘要:本文阐述了风冷热回收机组的发展和应用现状,结合实际工程项目提出了一种适合于全年运行且具有供冷、供暖及供生活热水于一体的风冷型热回收系统。
        关键词:热回收、冷凝热、生活热水
         
        引言
        现代许多楼宇(如酒店、宾馆、酒楼、健康中心、办公写字楼、别墅等)很多采用集中中央空调机组系统供冷,同时每天又需要大量卫生热水供应。 参照以往的经验,实现空调、热水、供暖的问题常常采用的是“供冷机组+锅炉”的模式来解决问题,首先,在中央空调供冷的同时大量的废气废热排放到大气中去;其次,不管春夏秋冬,锅炉必须开启制取生活热水,另一方面需要大量的燃料燃烧,增加费用支持的同时也对周围环境造成极大影响,影响身体健康。随着全国多个地区雾霾天气的增多,煤改“清洁能源”成为大趋势。而水冷、水源热泵机组及风冷热泵机组冷凝热的回收和利用,已成为关注的重点之一,其中废盐焚烧炉选型
空气源被列为首位。由于这类型的废热是热泵机组制冷时的副产品,利用其生产生活热水,具有极高的经济价值。
        一、风冷热回收的原理及分类
        热回收的原理及分类
        风冷热回收机组的工作原理:机组通过冷凝器放出大量的热量。通常情况下,这些热量被冷却介质带走排入周围环境,这对于那些需要用热的场所是一种浪费,同时也给周围环境带来一定的废热污染。风冷热回收机组就是通过增加热回收器的方式,将机组运行过程中排向环境的大量废热回收再利用,作为用户的最终热源或初级热源。通常这种废热回收利用是通过制备热水(约50℃)的方式实现的。热回收共有2种类型,一种是部分热回收型;另一种是全热回收型。
        部分热回收较全热回收热回收量小,能效比低,现在许多空调厂商都将小型风冷热泵机组设计成全热回收型。风冷热回收YCAG-HR机组就是全热回收型,热回收器的设置采用冷凝器并联原理,外置热回收器,通过铜管与系统相连接,与风冷冷凝器并联。通过监测控制生活热水水箱的温度来控制风冷冷凝器与热回收器的切换。
        二、风冷热回收机组选型方案
        (1)选型步骤
        1 根据每个房间的功能及面积选择风机盘管和地暖。夏季使用家用中央空调制冷,空调区域的气流分布均匀,制冷效果更佳。主机是水系统,因为水的比热最大,所以相同冷量水机空调出风温度与室内温度更接近,用户感觉会更舒适。冬季使用地暖大大提高热舒适性,辐射采暖的方式,热量从地板到天花板由下往上垂直均匀分布,温差小,热量从足部上升,温度适宜不干燥,舒服又健康。
双模具        2空调主机应该按照夏季制冷或冬天制热二者之中的最高负荷来选取设备。
        3冬季制热量由采暖负荷和卫生热水负荷之和来确定。
        (2)工程实例
        建筑面积:135m2/空调面积:84m2/地暖面积:101m2
        常住人口:4人;一厨两卫:1个淋雨1个浴缸
        热水量计算
        Qh=∑qh*n0*b
        其中:
        qh:最大小时用水量
        n0:同型卫生器具数
        b:在一小时内卫生器具同时使用的百分数:住宅、旅馆、医院、疗养院病房、卫生间内浴盆或淋浴器可按30%~50%计,其他器具不计;工业企业生活间、公共浴室、学校、剧院及体育场(馆)、营房等的浴室内的淋浴器和洗脸盆均按100%计;本方案中b取50%。[1]
        取卫生器具(淋浴碰头)用水定额为60 L/h,自来水温度取10℃,提供热水温度55℃,那么温升为45℃。
        Qh=60L/h×2×50%=60L/h=0.06m3/h
        那么可计算热水负荷为0.06m3/h×(55℃-10℃)×1.163=3.14KW。
        3主机选型
        经过校核,选择1台YCAG016HS+YHR021EH+150L蓄热水箱,热回收模式制冷量14KW,制热量16KW,热回收模式热水能力19KW。
        4备注
        热回收机组的运行范围-15℃-46℃,北京地区可考虑极限天气增加辅助热源(此时水箱需改为带盘管水箱)。原理图如下:
        (3)安装设计要点
        1在仅有一组分集水器的户型中,分集水器可以考虑成一个空调末端设计;
        2系统最高点需设置排气阀;
        3主管不做压差旁通,需要在空调末端与地暖末端分别做旁通设计;
        4采用联机板时必须所有末端(风盘、地暖)全部连接联机板;末端控制器可通过联机板达到控制主机开启的功能;
        5一般住宅的空调同时使用系数是0.63[2],但是由于北京第区冬季室外温度较低,建议主机选型的同时使用系数保证75%以上;
码图        6主机的止回阀机组没有内置,需要在机组的出水管上安装止回阀,单台可不装;
        7小户型核算系统的水容量,小于额定值需要增加缓冲水箱,缓冲水箱防止机组的频繁启停。
        8热回收器的安装位置:小型号需要挂装,大型号需要落地安装;
        9水箱的放置位置是落地式。
        三、经济性比较(热回收机组系统不考虑辅助热源)
        仍以建筑面积135m2的住宅为例,进行初投资及运行费用的比较。
        1、初投资的比较(末端用同一套系统,仅比较主机设备的投资差异)
        方案1:YCAG016RS 38500元;24KW燃气壁挂炉8500元;150L盘管水箱5500元,合计52500元;
        方案2:YCAG016HS 41200元;YHR021EH 8900元;150L蓄热水箱 5000元;合计55100元。
        初投资方案2较方案1多2600元。
        2、夏季运行费用比较(制冷工况时,YCAG016RS与YCAG016HS耗电量接近相同,故只比较制热水的费用)
       
         
        夏季运行方案2较方案1省1231.2元。
罗口袜        3、冬季运行费用比较
        ①锅炉耗电量(0.2kw);耗气量(2 m3/h);天数30天;地暖循环泵耗电量(0.2kw);天数30天,费用合计约1153.92元/ m3
动力电池模拟电源        ②主机耗电量(5.77kw);天数30天,费用合计约858.6元/ m3
分体挂壁式空调        冬季运行方案2较方案1省295.32元。
        总结:每年运行费用方案2较方案1节省约1526.52元,初投资多投入2600元,预计投资回报期为1.7年。
        结  论
        风冷全热热回收机组的使用初投资虽然比常规机组加燃气壁挂炉初投资高,但其在整个夏季空调运行季节为客户提供免费的生活热水,空调机组经济性较为明显,冬季热泵运行提供生活热水运行费用也低,预计1.7年的投资回报期,机组按照15年的使用寿命计算,要节省近2万元。过度季节不开空调时采用热水模式,单独提供生活热水,能效高达3.5以上,相比锅炉及电加热等装置节省费用。大型项目冬季可采用多台机组配合分时启动来解决空调热水及生活热水问题。但是风冷热泵的缺点是在冬季供暖时的除霜问题难解决及在
极端天气制热量衰减量大,各种新技术的出现将解决以上难题,如喷气增焓、变频等技术。风冷热泵机组会随着需要被广泛应用,安装方便、节能环保,随着技术的不断发展,将在大部分地区完全替代锅炉,更希望风冷全热回收机组被全面应用,同时解决供冷、供暖、生活热水的问题。
        参考文献
        [] 《CECS222:2007小区集中生活热水供应设计规程》
        [2] 陈刚,住宅建筑空调负荷分析与同时使用系数计算,《流体机械》2003-7

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