冷凝热回收系统经济分析

文献综述题目冷凝热回收系统经济分析学生姓名谢晓飞专业班级建筑环境与设备工程09-1学号540902040142院（系）机电工程学院指导教师(职称)邢林芬（讲师）完成时间2013年3月10日1综述题目专业班级：姓名：学号：冷凝热回收系统经济分析摘要空调系统无论是哪种形式的空调（风冷冷水、水冷冷水或家用分体空调）当它运行时总是有相当多的冷凝热（在制冷工况下运行，冷凝热可达制冷量的1.15~1.3倍）[1.1]直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，并且仍然存在对周围环境的热污染。从节能的角度看，建筑节能可采用改善围护结构蓄热特性形式。但在较大型的空调系统中，无论采取什么形式，依然无法避免系统冷凝放热的浪费。而对于高层住宅建筑来说，建筑物又需要大量的生活热水供应，特别是酒店宾馆类建筑。所以添加加热设备是必要的。随着人们生活水平的不断提高，生活热水的需要量也越来越大，加热生活热水所需的能量也越来越大，如果能将冷凝热全部或部分回收来加热生活热水，不但可以冷凝热对环境造成的污染，而且还可以节省不少的能源。针对以上情况，对冷凝热回收经济性分析问题进行了探讨和比较,以供参考。关键词：冷凝热，空调水系统，冷凝热回收系统，经济分析ABSTRACTAirconditioningsystemineitherkindofairconditioning(aircoolingwater,watercoldwaterorhouseholdfissionairconditioning)whenitruntimealwayshavequiteanumberofcondensingheat(incoolingconditionsrun,condensationheatcapacitycanreach1.15~1.3times)directlyintotheatmosphere,invain,scatteredlostcausesbigenergywaste,andtherearestillthesurroundingenvironmentofthermalpollution.Fromtheperspectiveofenergysaving,energysavingbuildingpalisadestructurecanbeusedtoimproveheatstoragecapacityform.Butinthelargerairconditioningsystem,nomatterwhatform,willnotbeabletoavoidsystemcondensingheatemissionofwaste.Forhigh-riseresidentialbuildingfor,buildingandneedalot2ofdomestichotwatersupply,especiallythehotelbuildings.Soaddheatingequipmentisnecessary.Aspeoplelivingstandardriseceaselessly,thelifeofthehotwaterdemandtoomoreandmorebig,livinghotwaterheatingforenergyandismoreandmorebig,ifcanallorpartofthecondensingheatrecoverytoheatingdomestichotwater,notonlycancondensationheattoenvironmentalpollution,butalsocansavealotofenergy.Inviewoftheabovesituation,thecondensingheatrecoveryefficiencyanalysisarediscussedandcompared,forreference.KEYWORDS:Theheatofcondensation,watersystemofairconditioning,condensationheatrecoverysystem,economicanalysis1.冷凝热回收1.1冷凝热回收原理如图，在lgP-H图中2点到5点的过程为整个冷凝过程；2点到3点是制冷剂的过热段显热放热过程3点到4点是制冷剂的潜热放热过程；4点到5点是制冷剂的过冷段显热放热过程；(部分热回收指部分利用制冷剂的冷凝热加热生活用水，水温高于冷凝温度（图2—3过程）全部热回收指制冷剂过热蒸气冷却、冷凝和过冷，冷凝热全部回收加热生活用水，水温低于冷凝温度（上图2—5过程）)图1lgP-H图冷凝热回收机组是利用冷凝热将自来水加热成生活热水或工艺热水，从而带走制冷系统产生的冷凝热,即直接将满足热水用量的自来水送入热回收换热器，利用压缩机的排气显热和部分冷凝潜热对热水进行第一步加热,剩余热量或3由水冷冷凝器带走,从冷却塔排出，或通过风冷冷凝器将热量排出。随着热回收换热器的进水温度的升高，冷凝潜热的回收量有所减少，然后主要利用冷凝显热继续将初步加热的热水进一步加热为5O℃[3]左右的高温热水储存在储水箱内以供使用。如果蓄水箱内的水已满，并且达到设定的水温，此时停止加热高温热水，热量全部由水冷或风冷冷凝器带走。1.2冷凝热回收系统特点热回收机组回收冷凝热是将热量提供给生活热水工艺加热、锅炉进水预或其他工艺过程的一种有效和低成本的节能环保方法，其主要特点如下：(1)热回收机组充分利用制冷系统的废热，将制冷系统中产生的低品位热量有效的利用起来，是经济有效的节能技术。(2)热回收机组减少了排放到环境的废热，同时，冷却塔散热容量的减小，从而减小了能源输入和冷却塔风机常开造成的噪声，有效的保护了环境。(3)热回收机组的使用，减少了热水加热系统或设备的容量，从而减少了不可再生能源的使用。同时，利用废热加热生活或工艺热水，降低了热水供应系统的能源成本和运行费用。但同时热回收具有单位时间内产水量不高、水温有限和季节性等缺点，通常需要辅助热源，而且适用场合也要受到一定的限制[4]2.冷凝热回收系统分类与比较2.1分类热回收空调主要分为全热回收型和部分回收型。全热回收指的是利用全部的冷凝热进行制取生活热水；采用系统切换形式。部分热回收指的是只利用压缩机出口蒸汽显热，蒸汽显热一般占全部冷凝热的15﹪左右[1]，其它的冷凝热在冷凝器中被风机带走；采用串联形式。冷凝热利用方式主要可分为直接式和间接式。直接式是指制冷剂从压缩机出来后进入热回收器直接与自来水换热制备生活热水。间接式是指利用常规空调的冷凝器侧排出的高温空气或37℃的水来加热制备生活热水。间接式由于要增加的设备比较多。换热效率比较低，所以该技术不易推广。直接式又可以分为两类。一种是只利用压缩机出口蒸汽显热，蒸汽显热一般4占全部冷凝热的15％[2，1]左右。按照热水的需求量和显热量计算得出热回收器的片数，其它的冷凝热在冷凝器中被冷却水带走；另一种是利用全部的冷凝热。这两种比较由于前者只利用蒸汽显热，热回收器的压降比较小，使得冷凝器中压力比较稳定对制冷影响比较小。2.2比较全热回收与部分热回收比较项目全热回收部分热回收回收冷凝量热回收量大热回收量小，最大仅为全热回收的15%;实际往往更小于此值；热水功能全年制生活热水过渡季节不能制生活热水水温波动出水温度恒定，受环境温度影响小；受环境温度影响，水温波动大；能效比综合能效比高，一般可达7.0以上；综合能效比低噪声静音低噪，热回收时风机停止运行噪声较大，风机持续工作；值得注意的是：部分热回收过渡季节不能制热水！[3]3.冷凝回收系统经济分析3.1系统的影响因素冷凝热回收的经济情况受到多种因素影响，不同的城市，不同的经纬，消费情况，使用时间的不同，机器的运行，房间的不同（面积，人数等）等都会影响到经济情况的变化。如果以各个因素分析，数据难以寻找，而且控制变量法也不能大致的进行分析，本篇仅以南北分，讨论南北使用空调冷凝热回收系统经济情况，以南北典型城市为例分析同一地方，同一城市是否使用冷凝回收系统的经济情况比较，并最后在效率比较南北经济情况。同时此机组国内国外情况也是不同的，本篇由于外国不易寻找，仅讨论国内情况。3.2南方（1）现以厦门某星级酒店为例做经济性分析，51、酒店现状该酒店建筑面积1.5万平米，有标准客房198间，选用2台1454KW螺杆式冷水机组，该冷机额定冷凝负荷为1716KW。生活热水系统选用2台500KW燃油锅炉，生活热水箱20立方米。2、采用现行燃油锅炉制热水成本分析根据国家规范[10]，高级酒店65℃生活热水耗量为每人每天200升。该酒店平均入住率为75%即300人，每天需要消耗65℃生活热水60吨。夏季自来水温度按15℃考虑，全天生活热水的热负荷为Q生活Q生活＝c.m.△tQ生活：全天生活热水的热负荷calC：水的比热容103cal/kg.℃M:水的质量kg△t：水的温差℃经计算全天生活热水的热负荷为3480kwh，使用燃油锅炉，锅炉效率为0.85则每天的耗油量VV=Q生活/λ.η.ρV：耗油量lλ：汽油的燃烧值4.6×107J/kgη:燃油锅炉，锅炉效率取0.85ρ：汽油密度0.71kg/l经计算使用燃油锅炉每天的耗油量460l，每升燃油3.5元，则每天运行费用为1610元。3、采用回收装置后的运行费用采用高温水源热泵回收空调冷凝热后，一般市面的水源热泵COP都能达到4.0，所以每天需要耗电870KW2[10]，电费按0.5[10]元/度，每天运行费用为435元。4、运行费用比较。经过前面的分析，采用高温水源采用高温水源热泵回收空调冷凝热后，一天能为用户节约1175元，如果一年开空调的天数为150[10]天，就能创造出17.6万元6的效益。而且增加冷凝热回收装置后，空调制冷机组不容易出现高温，更有利于机组的运行。[10]（2）福建某酒店热回收中央空调机组应用比较1.工程概况本酒店总建筑面积64246m空调总冷负荷6964KW,常规设计二台制冷量为2813KW（800USRT）的离心式冷水机组，一台制冷量为1336KW（380USRT）的螺杆式冷水机组。热水由浮动盘管立式容积式换热器换热后提供，换热方式为汽水换热，蒸汽由燃油燃气两用锅炉供应。采用热回收方案如下:本项目拟在一台额定容量为2813kw的离心式冷水机组上增加热回收冷凝器，即上图3的热回收方式，经过热回收冷凝器后的热水出水温度约为40-43℃,仍达不到生活热水供水温度的卫生要求，因此还需要经过容积式换热器加热至60℃方能供至用水末端,所以需要设置一个生活热水箱储存热回收生活热水(40-43℃)。生活热水供水系统分三个区，因此需要增加三套生活热水恒压调速变频供水泵,增加采用热回收装置后的热水供水系统流程图如图5,生活热水储存在中间热水箱经过热回收冷凝器循环加热至43℃后,再通过生活热水变频供水泵分别供至三个不同的用水分区的容积式换热器加热。2.方案经济分析比较7在计算酒店的日平均用水量时，考虑酒店的入住率为60%，计算如下表1：表1生活热水日平均用水量功能区单位热水用量计算规模计算使用率计算热水用水量(m3/d)客房120L/床650床60％46.8洗衣房5L/Kg4200Kg60%12.6厨房10L/座2500餐厅座位60％15员工沐浴50L/人587人30％8.8桑拿、泳池沐浴100L/人100人100％10日平均用水总量93.2由表1可知，生活热水计算日平均用水量93.2T/d,设置50T的不锈钢生活热水箱一个用于储存43℃热回收生活热水,水箱设置在制冷机房内。同时需要增加三套恒压变频调速热水供水泵,参数如表2所示。采用热回收离心式冷水机组后所需增加的费用见表3,由计算可知，采用热回收离心式冷水机组后共增加投资约59.4万元。表2恒压调速变频热水供水泵供水一区供水二区供水三区水泵流量(m3/h)102016水泵扬程(m)404068水泵台数(台)333水泵总价格（元）22000元28000元32000元表3增加设备投资费用控制系统热回收冷