相结合的效益分析
郑 就
(广东省水产学校，广州510320)
[摘要]通过对热泵热水机组的年供热性能系数的计算、对医院热水用量的计算及不同热水机组的产热所需的费用的计算，可以总结出冷水机组的热回收与热泵热水机组相结合所产生的经济效益是非常大的。 [关键词]
冷水机组，热回收，效益分析
[中图分类号]
T U831;T U833 [文献标识码]
B
B enefit Analysis on Combination of the W ater Chiller ′s
向心关节轴承散件加工H eat R ecovery and H eat Pump W ater H eater
ZHE NGJiu
(G uangdong Province Marine Products School ,G uangzhou 510320)
Abstract :Through the com putation of annual hot water heating coefficient of per formance of heat pum p ,hot water demand
in hospital and the heating expenses of different water heaters ,summarizes the economic benefit which water chiller ’s heat recovery in combination with heat pum p water heater produces is great 1
K eyw ords :Water chiller ,Heat recovery ,Benefit analysis
1 概述
利用制冷主机冷凝器的热回收技术回收原来由
冷却塔带走的热量，这样既可得到免费的热水，又减少了冷却塔的排放热量，减少城市热岛效应，值得提倡；满足系统制冷的稳定运行是重点，如果从冷凝器回收的热量还是不能满足需要，可以通过与热水机组相结合，得到所需的生活或工艺热水。采用空调系统冷水机组热回收与热水机组相结合技术，在医院、宾馆、酒店、电子厂等将有非常大的前景。本文重点分析的是冷水机组的热回收与热泵热水机组相结合所产生的经济效益。
2 空气源热泵热水机组的性能分析
目前用来制造生活热水的设备有：柴油锅炉、
燃气锅炉、电锅炉、太阳能及热泵等。采用燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉制备生活热水，能源消耗较高，不环保。根据相比较，热泵热水机组在能耗、
环保等方面有着不可比拟的优势。
由于热泵运行方向与热机相反，因此运行实现的是从低温热源吸取热量，故其可以充分利用环境中的大量低位能余热及废热，提升其品位以供利用。热泵在运行时虽然消耗了一定的高位能，但它所供给的热量却是所消耗的高位能和汲取的低位能之和，节约能源的效果是显而易见的。
由于热泵热水机组大多采用储水箱式系统设计，储水箱的水温是由低至高变化的，故其冷凝温度也是 由低到高变化。而蒸发器所处的外界环境的温湿度一年四季有较大的变化，所以热泵热水机组总是处于变工况运行状态，评价其性能优劣应充分考虑其变工况运行的特点，可以应用热泵热水机组
w w
w .
z h u l
o n
g .c
o m
的长江以南地区各处环境的温湿度也有较大差别，因此拟建立热泵热水机组有关储水箱水温动态特性、外界环境温湿度变化以及给水温度变化的热泵热水器变工况性能仿真计算模型，计算分析广州地区的热泵热水机组年供热性能系数。
根据某一热泵热水器的实际性能，取机械效率0192，电动机效率0188，则指示效率为01777。得出实际供热性能系数与蒸发温度、冷凝温度之间的关系:
COP pr =f pr (t o ,t k )
(1)式中:COP pr -实际供热系数。
根据计算，该热泵热水器的实际供热性能系数与蒸发温度、冷凝温度之间的关系曲线见图1。
由图1可见，在同一蒸发温度下，随冷凝温度的升高，实际供热系数显著下降；随蒸发温度的降低，实际供热系数也有明显下降，可见运行参数对热泵热水机组的实际供热性能系数影响显著，在进行经济性分析时必须考虑其影响
。
图1 热泵供热性能系数与蒸发温度、冷凝温度的关系
3 广州年供热性能系数的计算
广州年平均给水温度为年平均湿球温度，为
1911℃,4-10月年供热性能系数的计算见表1。
表1 广州年供热性能系数的计算
i
123456合计
湿球温度范围(℃)316～715715～12151216～17151716～22152216～27152716～3016平均湿球温度(℃
)6141012
15
201224192813时数(h )34815151347231530062298760所占比例(%)(d τi )
3197
数据加密网关17129
1513826143341322161100
冷水温度t W 1i (℃)911121620242617蒸发温度(℃
)-3160125101214191813起始冷凝温度t c 1i (℃)1411172125293117终止冷凝温度(℃
)606060606060考虑室外气温不同时的用水量比例系数
112
1115111110510197考虑水温不同时的用水量比例系数
117111571138111910187综合用水量比例系数k i
210511811152112510185结霜供热性能修正系数
0190110011001100110011001100C OP
2165
3105
3179
4147
4131
4177
3165
广州地区空气源热泵热水机组年供热性能系数C OP 达到3165，在全社会面对能源短缺的今天，应在降低成本，提高性能的同时，大量推广使用。
4 热回收与热泵热水机组的结合
如果从冷水机组冷凝器回收的热量不能满足需要，可以通过与热泵热水机组相结合，得到所需的
生活或工艺热水。下面以广州某医院的使用实例进行分析。
由于冷凝器的放热量与空调负荷变化是同步的，而与生活热水的使用时间却难以达到同步，需加设蓄热水箱；热泵热水机组可以利用谷电制造热水，一般也加设蓄热水箱；另外，由于热水的需求由冷水机组热回收和热泵热水机组来提供，因此，可以共用一个热水箱，并由热泵热水机组的微电脑
w w
w .
z h
u l o n
g .c
o m
中央控制来进行定时定温智能控制。
智能酸奶机
在冷水机组的热回收中，由于回收的是冷凝器的显热，热水的温度基本能达到55℃，可以通过控制水的流量来控制水的温度，水的精确温度靠热泵热水机组的微电脑中央控制系统来控制。广州某医院的空调系统及热水系统如图2所示。
图2 广州某医院的空调系统及热水系统图
该医院工作人员等需用热水的共1600人，病
房216床。医院4-10月的平均湿球温度见表2。
电机传动表2 4-10月的平均湿球温度
月份
4
56789
10
平均湿球
温度(℃
)18172011
2214
2218
2218
20181418
(1)小时用水量(按人数、床位计算):
G h =m q t K i /T
(2)其中:q t 表示用水定额;m 表示用水人数、床位;T 表示用水时间;K i 表示综合用水量比例系数。
(2)耗热量的计算即所需热水负荷:
Q h =CG h (t r -t l )
(3)其中C 表示水的比热为4187J/m 3
K;t r 表示热
水温度,℃;t l 表示进水温度,℃。
(3)4-10月的冷水温度的曲线拟合:
表3 湿球温度(t s )和冷水温度(t l )的关系
t s (℃)1520122419t l (℃
)16
20
24
根据曲线拟合的(线性)最小二乘法，得:
t l =31833+0180t s
(4)根据广州地区的气候条件，不同的建筑的热水
额度为：每日，一般人用水为40L/人，病人用水
为100L/人。热水温度按55℃计算，每日用水的时
间按13小时计算。根据式(2)、
(3)、(4)和表(1)、(2)、(3)及医院负荷来计算，得到冷水温度、热水
耗热量及每日热水耗热量与每日热回收量的差值，并计算4-10月该医院的热回收量及热水耗热量。图3所示的是医院4-10月的热回收量与热水耗热量的比较，其中曲线A 所示的是医院4-10月的日热水耗热量；曲线B 是医院4-10月的热回收量。
由统计可知,4-10月的热水耗热量总量为698314kW ,4-10月的热回收总量为413816kW ,4-10月的热水耗热量总量与热回收总量的差值为284418kW 。
家庭自动化控制系统
4-10月的热回收总量占4-10月的热水耗热
量总量的比例K r 为:
K r =413816/698314=5912%
(5)
由此可知,4-10月的热回收总量接近4-10月的热水耗热量总量的六成，因此经济效益较大。
若医院的4-10月的热水耗热量总量采用冷水机组的热回收与热泵热水机组相结合来提供和其他采用柴油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等热水机组单独提供的进行比较，则有:4-10月的热水耗热量总量为698314kW ，若进水温度为20℃，每小时产生
w w
w .
z h
u l
o n
g .
c
o m
55℃的热水量: G 1=Q 1/C (t 2-t 1)=698314×316/
[4187(55-22)]=171515(吨)
(6)按机组每天运行13个小时计算,4-10月可产55℃热水的总量:171515×13=2230115(吨)由图3可知,4-10月的热水耗热量总量与热回收总量的差值为284418kW ，若进水温度为
20℃，每小时产55℃的热水量:
G 2=Q 2/C (t 2-t 1)=284418×316
/[4187(55-22)]=699(吨)
(7)按机组每天运行13个小时计算，由4-10月的热水耗热量总量与热回收总量的差值可产55℃热水的总量:699×13=9087(吨)。表4是经济效益分析表。
图3 4-10月的热回收量与热水耗热量的比较
表4 经济效益分析表
燃料方式燃料价格
理论热值
综合利用率
(%)
热水成本(元/吨)
4-10月产热水的费用(万元)
维护保养费用(万元/年)
使用年限(年/台)
柴油锅炉5139元/kg 10200kCal/kg 8023112511665-10液化石油气锅炉516元/kg 45217k J/kg
7025193571874-6热泵热水机组+
热回收机组1元/kWh 3600k J/kWh
300141291819410-15电热水锅炉
吊扣1元/kWh
3600k J/kWh
95
4218
9515
4
3-5
w w
w .
z h
u l
o n
g .c
o m
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议