并联式全热回收空调机组制冷系统原理图

并联式全热回收空调机组制冷系统原理图

世界能源的增长是由能源减少引起的。相反，能源需求显著增加，因此我们有义务找到节能的方法，提高能源的有效利用率。各国的能源利用水平不同有43%~70%的能源主要以废热的形式丢失,其中空调冷凝热在废热中占有很大的比例。若将其进行回收用于室内热水供应,将具有很好的节能价值。因此,利用新的技术开发满足环境和节能要求的空调系统是空调节能和环保的最直接途径,而利用空调冷凝热来加热生活热水是这种途径的最直接体现。在市场上,各个厂家推出的空气源热泵热水机组,部分热回收空调机组以及全热回收空调机组等都是利用冷凝热的产品。下面笔者就部分热回收和全热回收空调机组的某些系统方案进行分析。1冷系统设计原理部分热回收空调机组是将热回收器安装在压缩机排气和冷凝器之间,只回收压缩机排放的部分热量,为保证制冷剂的完全冷凝和过冷,其余热量仍需经水冷冷凝器或风冷冷凝器进一步冷凝。其制冷系统原理如图1所示。从图1可以看出,要进行热回收时,电磁阀1关闭,电磁阀2开启,热水水泵开启,从理论上分析部分热回收时热水温度可以无限接近压缩机的排气温度,在实际生活中,为提高换热设备的使用寿命,热水供水温度不要高于65℃,,一般热水温度控制在60℃左右。在设计此套系统时,要注意热回收器换热面积的选取。换热面积选择过大,压缩机排气与热回收器换热后,进入气液混合区,随着热水温度的不断升高,系统的冷凝温度也会升高,降低机组效率。此外,由于热回收器是串联在压缩机与冷凝器之间,机组的排气压降会增大,影响机组性能。2制冷“4.2热”水电液使用时的热值全热回收时只有热回收器作为机组的冷凝器,机组基本回收了压缩机排放的全部热量(微少热量通过压缩机壳体和排气管路散失到外界环境当中),根据压缩机使用条件的限制,使用制冷剂R22时,热水温度一般不高于60℃。下面针对并联和串联两种全热回收空调机组系统进行分析。2.1冷系统原理图图2所示为并联式全热回收空调机组制冷系统原理图。在图2所示流程下,机组共有5种工作模式:制冷、制热、制热水、制冷+制热水、制热+制热水。(1)水调水泵开启四通阀处于制冷位,电磁阀1打开,电磁阀2关闭,轴流风机开启,空调水泵开启,热水水泵关闭。压缩机排气进入翅片式换热器,冷凝后经过单向阀3进入贮液器,经膨胀阀节流后进入空调套管式换热器(制冷剂吸收空调水热量,使得空调水温降低),经过气液分离器进入压缩机。(2)水调水泵开启四通阀处于制热位,电磁阀1打开,电磁阀2关闭,轴流风机开启,空调水泵开启,热水水泵关闭。压缩机排气进入空调套管式换热器(压缩机排热散入手中,使得空调水温升高),冷凝后经过单向阀2进入贮液器,经膨胀阀节流后进入翅片式换热器,经过气液分离器进入压缩机。(3)水调水泵关闭四通阀处于制热位,电磁阀1关闭,电磁阀2打开,轴流风机开启,空调水泵关闭,热水水泵开启。压缩机排气进入热水套管式换热器(压缩机排热散入手中,使得热水温度升高),冷凝后经过单向阀1进入贮液器,经膨胀阀节流后进入翅片式换热器,经过气液分离器进入压缩机。(4)热水水泵开启四通阀处于制冷位,电磁阀1关闭,电磁阀2打开,轴流风机关闭,空调水泵开启,热水水泵开启。压缩机排气进入热水套管式换热器(压缩机排热散入手中,使得热水温度升高),冷凝后经过单向阀1进入贮液器,经膨胀阀节流后进入空调套管式换热器(制冷剂吸收空调水热量,使得空调水温降低),经过气液分离器进入压缩机。(5)制热水模式应用在此运行模式下,先按照制热水运行模式工作,当热水温度达到设定温度值时,自动转换到制热运行模式。从以上5种运行模式的分析可以得出机组的以下特点:(1)在每种运行模式下,机组都只有两个换热器工作,机组通过三个换热器之间的相互匹配来实现各个运行模式的转换,故三个换热器的换热能力相当。(2)在这五种运行模式下,制冷+制热水模式是最经济的,机组给用户制冷的同时还可以提供给用户生活热水,相当于100%回收了空调机组的压缩机排热量。在采用此方案进行设计时,应注意以下问题:(1)制取生活热水时,热水水温一般要求在60℃,在冬季常常会遇到压比偏大、排气温度过高的问题,在这种情况下,应配置良好的融霜和能量旁通装置,也可以选择一些性能更好的R22的替代制冷剂,如R417a,有效地降低压缩机的排气温度。(2)当在夏天制取生活热水时,系统蒸发温度过高,容易引起压缩机过载,需要采取一些措施降低系统蒸发压力(如调节风机风量、在压缩机吸气口增加蒸发温度调节阀等)。(3)由于在压缩机排气口的两个分路上都设有电磁阀,压缩机排气经过电磁阀后,会产生很大的压降(一般为0.2MPa),故电磁阀的正确选取可以恰当降低排气压降。电磁阀必须选用排气电磁阀(选用液路电磁阀,其膜片受高温高压排气长期冲击后,很容易被击穿),排气电磁阀的容量比实际计算的容量可以恰当放大。(4)由于机组配有3个换热能力相当的换热器,机组制冷剂充注量比单一的空调或热水机组更多,贮液器的配置也应该更大。2.2全热回收空调装置的统计分析及应用图3所示为机组串联方式的制冷系统原理图。参照图3所示流程图,机组同样有5种工作模式:制冷、制热、制热水、制冷+制热水、制热+制热水。(1)水调水泵开启四通阀处于制冷位,电磁阀1打开,电磁阀2关闭,轴流风机开启,空调水泵开启,热水水泵关闭。压缩机排气进入翅片式换热器,冷凝后经过单向阀1进入贮液器,经膨胀阀节流后进入空调套管式换热器(制冷剂吸收空调水热量,使得空调水温降低),经过气液分离器进入压缩机。(2)水调水泵开启四通阀处于制热位,电磁阀1关闭,电磁阀2打开,轴流风机开启,空调水泵开启,热水水泵关闭。压缩机排气进入空调套管式换热器(压缩机排热散入手中,使得空调水温升高),冷凝后经过单向阀2进入贮液器,经膨胀阀节流后进入翅片式换热器,经过气液分离器进入压缩机。(3)水调水泵关闭四通阀处于制热位,电磁阀1关闭,电磁阀2打开,轴流风机开启,空调水泵关闭,热水水泵开启。压缩机排气进入热水套管式换热器(压缩机排热散入手中,使得热水温度升高),冷凝后经过单向阀2进入贮液器,经膨胀阀节流后进入翅片式换热器,经过气液分离器进入压缩机。(4)热水水泵开启四通阀处于制冷位,电磁阀1开启,电磁阀2关闭,轴流风机关闭,空调水泵开启,热水水泵开启。压缩机排气进入热水套管式换热器(压缩机排热散入手中,使得热水温度升高),冷凝后经过单向阀1进入贮液器,经膨胀阀节流后进入空调套管式换热器(制冷剂吸收空调水热量,使得空调水温降低),经过气液分离器进入压缩机。(5)制热水系统注意的事项在此运行模式下,先按照制热水运行模式工作,当热水温度达到设定温度值时,自动转换到制热运行模式。分析串联方式的5种运行模式,机组的功能特点和并联方式一样。下面着重来分析串联方案设计时存在的问题和应注意的事项:(1)同并联系统一样,机组也会遇到冬季制取热水压比过大、夏天制取热水需要控制机组蒸发压力、机组排气压降以及制冷剂充注等问题。(2)当运行制冷或制热模式时,压缩机排气先经过热水套管(此时热水水泵关闭,热水套管内的水不循环),热水套管内的水温不断上升,可以无限接近压缩机的排气温度,最终可能导致套管内的水汽化,引起安全事故,另外,水温过高,会增加套管的结垢程度(一般水温不超过60℃,可减少结垢)。要避免产生这种情况,可在热水套管进、出口之间增加一段旁通管,但是,增加旁通管的同时,也需要增加一些阀件,带来机组控制的麻烦。(3)串联方式系统,单向阀过多,增加了机组焊接泄露点。3部分热回收空调机组热回收空调机组是一种值得推广并具有实际应用价值的节能和环保的制冷技术,它为空调系统的节能提供了一个发展方向。笔者结合几年的设计经验,认为在以后热回收机组的设计过程中,还需注意以下问题:(1)受压缩机使用条件的限制,使用制冷剂R22时,全热回收空调机组产生的生活热水一般不高于60℃,可以用R417a替代R22,提高产生的生活热水水温;而部分热回收空调机组的热水温度取决于压缩机的排气温度,对机组本身性能不产生影响(2)部分热回收空调机组只吸收压缩机排放的部分热量,适用于空调为主,热水为辅的场所。(3)在进行部分热回收和全热回收空调机组设计时,应解决好机组排气压降问题。特别是对于全热回收空调机组,解决好冬季融霜和能量旁通至关重要。4节能型热泵空调系统热回收空调机组是一种集制