冷水机组热回收与热泵热水机组相结合的效益分析重点

1、冷水机组热回收与热泵热水机组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BB en efit An alysis on Comb in ati on of the W ater Chiller sH eat R ecovery and H eat Pump W ater H eaterZHE NGJiu(G uangdon

2、g Province Marine Products School , G uan gzhou 510320Abstract :Through the com putati on of annual hot water heati ng coefficie nt of per forma nee of heat pum p , hot water dema ndin hospital and the heating expenses of different water heaters , summarizes theecono mic ben efit which water chiller

3、s heat recovery in comb in ati on with heat pum pwater heater produces is great 1K eyw ords :Water chiller , Heat recovery , Ben efit an alysis1 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

4、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

5、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 ww .z h u lo nc冷凝温度（r 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

6、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1911C , 4

7、-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i123456合计湿球温度范围(C 316715715121512161715171622152216271527163016 平均湿球温度(C614101215201224192813时数（h 3481515134723153006229876（所占比例（% （d t i3197171291513826143341322161100冷水温度t W 1iC 911121620242617蒸发温度C-3160125101214191813起始冷凝温度 t c 1i （C 1411172125293117终止冷凝温 度（C60606

8、0606060考虑室外气温不同时的用水量比例系数1121115111110510197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 i210511811152112510185结霜供热性能修正系数0190110011001100110011001100C OP2165310531794147413141773165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

9、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 hu Io n g . c o m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 55C ,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。

10、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。表24-10月的平均湿球温度月份45678910平均湿球温度C1817201122142218221820181418(1小时用水量(按人数、床位计算G h =m q t Ki /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 3K; t r表示热水温度，C; t l表示进水温度，C。(3 4-10月的冷

11、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 (C 1520122419t l (C162024根据曲线拟合的(线性最小二乘法，得：t l =31833+0180ts(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55C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

12、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。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:

13、4-10月的热水耗热量总 量为698314kW ,若进水温度为20C ,每小 时产生o m55C 的热水量：G 1=Q 1/C (t 2-t 1 =698314 316/ X4187(55-22 =171515(吨(6按机组每天运行13个小时计算,4-10月可产55C热水的总量:171515怡=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20r ,每小时产55r的热水量：G 2=Q 2/C (t 2-t 1 =284418 316X/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55E热水的总量:699怡=9087(吨。表4是经济效益分析表。图34-10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/kg7025193571874-6热泵热水机组+热回收机组1元/kWh 3600k J/kWh300141291819410-15电热水锅炉1 元 /kWh36