【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）CH3COONa•3H2O相變蓄熱性能研究及在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用-熱能工程

分類號 密 級 U D C 編 號 中國科學(xué)院研究生院 碩士學(xué)位論文 H 2O 相變蓄熱 性能研究及 在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 石海民 指導(dǎo)教師 梁德青 研究員 中國科學(xué)院廣州能源研究所 申請學(xué)位級別 工學(xué)碩士 學(xué)科專業(yè)名稱 熱能工程 論文提交日期 2009 年 5 月 論文答辯日期 2009 年 5 月 培 養(yǎng) 單 位 中國科學(xué)院廣州能源研究所 學(xué)位授予單位 中國科學(xué)院研究生院 答辯委員會主席 on 2009 摘要 I 摘要 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展， 空調(diào) 用量增大、 能耗 不斷增加，空調(diào)節(jié)能日益成為人們關(guān)注和研究的焦點。 空調(diào)冷凝熱回收 是 一種重要的空調(diào)節(jié)能技術(shù)，不僅能提高空調(diào) 能效比，還能起到削峰填谷、平衡電力負荷的作用 。 本文采用自行研制的三水醋酸鈉基相變材料儲存回收的冷凝熱，并在可同時 蓄冷和蓄熱的雙蓄能空調(diào)實驗平臺進行 綜合性能 研究 ，具體研究 內(nèi)容包括：（ 1）研究三水醋酸鈉的相變特性，解決其過冷和析出問題， 測量和改善其相變潛熱、相變溫度和導(dǎo)熱率等性能參數(shù)， 配制 出一種可應(yīng)用于空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)中的 優(yōu)質(zhì) 相變材料；（ 2）搭建雙蓄能實驗平臺， 并在該 平臺上 進行 制冷兼供熱水 、 蓄冷兼供熱水 、制冷兼蓄熱等模式下的實驗研究，同時研究 了 冷凍水流量、熱水流量、風(fēng)機盤管風(fēng)量對機組整體性能的影響。 實驗結(jié)果表明：（ 1）羧甲基纖維素能 有效抑制 出 ，該體系中加入 焦磷酸鈉 和 2可 克服過冷問題，同時加入一定濃度的液 可 起到 調(diào) 整 其 相 變 溫 度 和 降 低 液 態(tài) 粘 稠 度 的 作 用 。 （ 2 ）甲基纖維素 +二水磷酸氫二鈉+度為 液混合而成的相變材料，相變溫度在 53 左右，相變潛熱為 241 J/g，導(dǎo)熱率大于 K，是一種可用于空調(diào)冷凝熱回收的較理想的相變材料。 （ 3） 雙蓄能空調(diào)機組在 制冷兼供熱水模式 下運行，熱水流量越大，機組整體性能越好，當(dāng)熱水流量為 410 L/h 時，機組綜合能效比 水溫度為 。 （ 4） 對 雙蓄能空調(diào) 機組在 制冷 兼蓄熱模式下運行進行研究表明，蓄熱對機組制冷端的影響很小 ，但機組 綜合能效比 得到大幅提高 ； 在該模式下 ， 冷凍水流量和風(fēng)機盤管風(fēng)量的越大，機組的綜合能效比 風(fēng)機盤管 風(fēng)量為 1033 m3/h、冷凍水流量為 972 L/h 時，機組綜合能效比可達 關(guān)鍵詞： 三水醋酸鈉；過冷；析出；空調(diào)節(jié)能； 冷凝熱回收； 雙蓄能空調(diào) 變蓄熱 性能研究及在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 of as of of is of In by us as in of (1) of in to a in (2) up by us in in in on of by (1) of 02of (2) s 41 J/g, 3 , K, 2.(3) In of II of as 10L/h. (4) In on In of 033 m3/h 72L/h. of 變蓄熱 性能研究及在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 目錄 I 目錄 摘要 . I . 一章 緒論 . 1 言 . 1 論文的結(jié)構(gòu) . 2 第二章 文獻綜述 . 4 調(diào)冷凝熱回收 技術(shù)概述 . 4 調(diào)蓄熱相變材料及其性能要求 . 4 調(diào)冷凝熱回收技術(shù)的研究進展 . 5 調(diào)蓄熱材料的研究進展 . 10 結(jié) . 11 第三章 理論分析 . 13 收空調(diào)冷凝熱基本理論 . 13 冷和析出基本理論 . 15 第四章 三水醋酸鈉性能研究 . 18 驗裝置 . 18 溫水浴 . 19 據(jù)采集系統(tǒng) . 19 物性分析測試儀 . 19 式掃描量熱儀 . 20 驗材料 . 20 驗方案 . 21 驗整體方案 . 21 驗過程 . 21 驗結(jié)果及討論 . 23 沉淀劑對 析出抑制 . 23 核劑對 過冷抑制 . 24 變蓄熱 性能研究及在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 相變熱以及導(dǎo)熱率的測量 . 27 一步改善所制相變材 料性能 . 30 結(jié) . 32 第五章 三水醋酸鈉基相變材料在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用研究 . 34 驗裝置 . 34 驗裝置總體結(jié)構(gòu) . 34 調(diào)主機組成 . 36 量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) . 36 驗材料 . 37 驗過程 . 37 驗結(jié)果及討論 . 38 冷兼供熱水模式運行實驗研究 . 38 冷兼供熱水模式運行實驗研究 . 40 冷兼蓄熱模式模式運行實驗研究 . 42 結(jié) . 50 第六章 結(jié)論與建議 . 51 參考文獻 . 53 發(fā)表文章目錄 . 59 致謝 . 60 第一章 緒論 1 第一章 緒論 言 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的 逐步 提高， 近年來 我國各省用電增長迅猛，在許多城市 都 出現(xiàn) 過 電荒 的情況。 2003 年 ，全國電力供應(yīng)總體吃緊，全國一半以上的省市出現(xiàn)了季節(jié)性、時段性和結(jié)構(gòu)性缺電 ，其中 華東地區(qū)電網(wǎng)最高用電需求超過 6150 萬 電缺口約 600 萬 。 2004 年 1 月 5 月，全國有 24 個省、區(qū)域電網(wǎng)出現(xiàn)不同程度的拉閘限電情況； 2005 年， 電荒 現(xiàn)象的情況在我國進一步嚴重，僅上半年全國拉閘限電的省、市、自治區(qū)就已經(jīng)超過10 個，主要是浙江、江蘇、內(nèi)蒙、天津等地 2。 與此同時， 我國空調(diào)迅猛普及，由此產(chǎn)生的能耗迅猛增長 。 1995 年 我國 空調(diào)器 數(shù)量 僅為 臺，至 2004 年已高達 ，躍居全球空調(diào)器制造業(yè)之首。這 10 年內(nèi)我國房間空調(diào)器產(chǎn)量年增長 率竟然平均高達 3 。隨著空調(diào)器的普及，空調(diào)能耗已經(jīng)成為居住建筑的主要能耗，已經(jīng)逐步成為城 市電網(wǎng)的重大負擔(dān)之一。 1996 年北京和深圳的夏季空調(diào)用電量分別占各自總用電量的25%和 35%， 2000 年則達到了 50%60%4。 在空調(diào)不斷普及的同時，人們對 生活熱水的需求也不斷增加，由此產(chǎn)生的能耗也不斷增大。 據(jù)估計，發(fā)達國家熱水供應(yīng)的能耗將成為繼室內(nèi)供暖空調(diào)之后的第二大能耗 5，在美國，熱水器能耗占居住 建筑 總能耗的 17%6，今后還將有繼續(xù)上升的勢頭。 我國城市民用建筑僅洗澡熱水用能就接近 20%7， 而各類商業(yè)建筑熱水能耗為其總能耗的 10%40%8。 空調(diào)系統(tǒng)和熱水加熱器能耗的增加直接導(dǎo)致了 住宅建筑的能耗急劇上升， 2001 3。 在空調(diào)運行中，產(chǎn)生大量的冷凝熱，其中以夏季尤為明顯。在夏季空調(diào)工況下，空調(diào)運行產(chǎn)生的冷凝熱熱量約為制冷量的 左右。這部分熱量往往都是直接排放到大氣中，造成巨大的能量浪費，如果 將這部分熱量進行有效回收 ，不僅可以滿足 用戶 的生活熱水需求， 對空調(diào)節(jié)能產(chǎn)生積極地意義，而且可以緩解因空調(diào)冷凝熱排放而加劇的 城市熱島 效應(yīng)，改善周圍環(huán)境，對城市環(huán)保具有巨大變蓄熱 性能研究及 在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 2 的推動作用。 國內(nèi)外 的研究 者先后提出了回收空調(diào)冷凝熱 以供生活熱水的空調(diào)節(jié)能 方案。他們研究的重點在于生活熱水的直接供應(yīng)和利用熱水儲存所回收的冷凝熱兩種方式，前者存在空調(diào)運行時間和生活熱水的使用時間不同步的矛盾，后者存在水的蓄熱密度 比 較低 、 蓄熱器體積龐大的缺陷。 本文的研究是在可同時蓄冷和蓄熱的雙蓄能空調(diào)裝置上展開的，其中回收的冷凝熱是利用自制的相變材料來儲存。 本文首先 通過大量的實驗研究 配制 出一種可用于空調(diào)冷凝 熱回收的相變材料，并對該材料的相關(guān)熱物理性能進行了測定。隨后將 這 種相變材料應(yīng)用于雙蓄能空調(diào)中，進行了 制冷兼供熱水 、 蓄冷兼供熱水和制冷兼蓄熱等模式下的實驗研究 。通過這些研究，為 雙蓄能空調(diào)的工程應(yīng)用提供了基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)和 參考 依據(jù)。 論文的結(jié)構(gòu) 本論文共分為 六 章。 第一章為 緒論 。 簡要介紹了空調(diào)冷凝熱回收技術(shù)的研究背景、研究意義和研究內(nèi)容。 第二章為文獻綜述 。介紹了空調(diào)冷凝熱回收技術(shù)在國內(nèi)外的研究情況和空調(diào)蓄熱材料的研究進展。 第三章為理論分析。介紹了回收空調(diào)冷凝熱的原理，對其節(jié)能效果和可行性給出了計算公式 。介紹了無機鹽類相變材料的過冷和析出問題，分析了其成因和解決的辦法。 第 四 章為三水醋酸鈉性能研究。在這一章節(jié)里，首先對實驗裝置、實驗中所使用的儀器設(shè)備從原理和特點等方 面進行了介紹，隨后列出了實驗中所使用的實驗材料，陳述了實驗方案。本章最后討論了抗沉淀劑的研究情況和在此基礎(chǔ)上進行的過冷抑制實驗，分析了各自的實驗特點，并對所 配制 的相變材料進行了性能的測定， 最后 通過添加 溶液 對所配相變材料進行了性能改良。 第 五 章為三水醋酸鈉基相變材料在雙蓄能空調(diào)中的應(yīng)用研究。這一章節(jié)里面先后介紹了雙蓄能空調(diào)裝置、實驗中所用材料和實驗過程。在實驗結(jié)果與討論部分，介紹了 機組在 制冷兼供熱水模式 、 蓄冷兼供熱水模式 、制冷兼蓄熱模式下的第一章 緒論 3 運行結(jié)果，得出了各模式下熱水流量、冷凍水流量、風(fēng)機盤管風(fēng)量 等參數(shù)的變化對機組綜合性能的影響。 第 六 章為結(jié)論與建議。本章首先總結(jié)了本論文的研 究結(jié)果，介紹了得出的幾點結(jié)論，隨后對后續(xù)研究工作提出了一些建議 。變蓄熱 性能研究及 在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 4 第二章 文獻綜述 調(diào)冷凝熱回收技術(shù)概述 空調(diào)冷凝熱回收技術(shù)是利用在空調(diào)季節(jié)，由于空調(diào)冷凝溫度可以達到 45以上，回收空調(diào)運行時產(chǎn)生的大量冷凝熱，以滿足低品位的用熱需求（如生活熱水）。該技術(shù)的應(yīng)用既可節(jié)省大量的能量，又可以緩解“城市熱島”效應(yīng)， 現(xiàn)有的方法有直接回收型和蓄熱型 兩種 。 空調(diào)冷凝熱直接回收技術(shù)就是在空調(diào)運行的同時通過熱交換器直接加熱自來水以達到提 供生活熱水的目的。這種回收技術(shù)只需要在原有的空調(diào)系統(tǒng)中增加一個熱交換器，具有投資少，改造方便等優(yōu)點，可應(yīng)用于空調(diào)運行時間和用熱時間同步的場合。 空調(diào)冷凝熱蓄熱回收技術(shù) 是利用蓄熱介質(zhì)的顯熱或潛熱 ，用一定的方式將空調(diào)運行時產(chǎn)生的冷凝熱儲存起來，在有用熱需求時，將儲存的熱量釋放出來，以滿足建筑的用熱需求（如生活熱水）。該技術(shù)可有效的解決空調(diào)運行時間和用熱時間不同步的矛盾，適用場合較廣。根據(jù)蓄熱介質(zhì)的不同，可分 為顯熱蓄熱和潛熱蓄熱兩大類，顯熱蓄熱目前采用的蓄熱介質(zhì)是水， 應(yīng)用較廣；潛熱蓄熱 技術(shù) 采用的蓄熱介質(zhì) 多 是固、液 相變材料 ，目前研究較少 。 調(diào)蓄熱相變材料及其性能要求 應(yīng)用于 空調(diào)冷凝熱蓄熱回收技術(shù)中的蓄熱相變材料，應(yīng)滿足以下要求 9： （ 1） 合適的相變溫度； （ 2） 較大的相變潛熱； （ 3） 合適的導(dǎo)熱性能（導(dǎo)熱系數(shù)一般宜大）； （ 4） 在相變過程中不發(fā)生熔析現(xiàn)象，以免導(dǎo)致相變介質(zhì)化學(xué)成分的變化 （ 5） 在不斷的恒定的溫度下熔化及固化，即必須是可逆相變，不發(fā)生過冷現(xiàn)象（或過冷度較?。?，性能穩(wěn)定； （ 6） 無毒、對人體無腐蝕； 第二章 文獻綜述 5 （ 7） 與容器材料相容，即不腐蝕容器； （ 8） 不易燃； （ 9） 較快的結(jié)晶速度和晶體生長速度； （ 10） 低蒸汽壓； （ 11） 體積膨脹率較小； （ 12） 密度較大； （ 13） 原料易購、價 格便宜。 （ 1） （ 3） 是熱性能要求，（ 4） （ 9）是化學(xué)性能要求，（ 10） （ 12）是物理性能要求，（ 13）是經(jīng)濟性能要求。 在實際應(yīng)用中，選擇出完全符合以上要求的相變材料是比較困難的，實際的選擇中應(yīng)結(jié)合具體的應(yīng)用情況選擇 合適的相變材料，同時對現(xiàn)有材料 的 性能 進行針對性的 改進以滿足具體的應(yīng)用要求。 調(diào)冷凝熱回收技術(shù)的研究進展 隨著人們對節(jié)能和環(huán)境保護越來越重視，針對空 調(diào)運行時所產(chǎn)生的大量 冷凝熱 的回收利用問題，國內(nèi)外的學(xué)者、空調(diào) 生產(chǎn)商展開了大量的實驗和研究。 早在1951 年，西德萊茵維斯特代利亞電力股 份公司連同舒爾特 林德公司成功研制了一臺具有蓄熱裝置的中央空調(diào)熱水機組 10。 近年來出現(xiàn)的冷凝熱回收產(chǎn)品有，美國開利公司的 19列的熱回收式雙管束冷凝器熱泵機組，特靈公司的風(fēng)冷熱回收式雙管束冷凝器的制冷機組 11， 約克公司的 心式熱回收冷水機組 12。應(yīng)用方面，在美國費城郊區(qū)，面積為 407 畝的 療中心有 25 棟大樓，安裝了一套能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。此系統(tǒng)的一部分利用一臺工業(yè)熱泵將來自該醫(yī)療中心的空調(diào)機房的廢熱轉(zhuǎn)移到洗衣房用的熱水中。單獨這一個設(shè)施在十年內(nèi)將節(jié)省超過 50 萬美元。美國賓夕法尼亞州 話公司的一個中心也使用了冷凝熱回收裝置，效果顯著。 此外，日本、意大利、芝加哥等國家和地區(qū)都有空調(diào)冷凝熱回收工程的應(yīng)用 13。 盡管我國對空調(diào)冷凝熱回收技術(shù)的研究起步比較晚，但是 近 年來，國內(nèi)學(xué)者也進行了積極的研究和探索， 并 取得了一定的研究成果。 其中 哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王偉等 人 14研究了空調(diào)冷凝熱與熱水供應(yīng)負荷之間的不平衡性問題，歸納出四變蓄熱 性能研究及 在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 6 種典型運行工況，同時提出兩種較為可行的空調(diào)冷凝熱回收熱水供應(yīng)系統(tǒng)的方案 。他們 同時針對香港某中 高檔旅店，分析了空調(diào)冷凝熱回收熱水供應(yīng)系統(tǒng)較 常規(guī)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的 節(jié)能效果，指出較常規(guī)系統(tǒng)節(jié)能 22%56%15。 胡張保等 人 16設(shè)計了一臺地下水源熱泵戶式中央空調(diào)冷凝熱回收樣機并進行試驗研究，分析了冷凝熱回收運行對系統(tǒng)供冷、供暖的影響。 工程應(yīng)用方面， 孟富春等人 17探討了利用中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱制取生活熱水系統(tǒng)的控制問題， 董明 18介紹了北京某五星級酒店的空調(diào)改造工程；梁慶東等 人 19介紹了在廣西的應(yīng)用實例；舒力帆等 人 20介紹了在廣州某酒店的應(yīng)用實例； 湯衛(wèi)英 21介紹了在上海地區(qū)的應(yīng)用實例 ； 黃秋生 22也對廣州一應(yīng)用實例進行了介紹和 節(jié)能效果的分析。 針對空調(diào)冷凝熱回收，國內(nèi)外的研究者還進行了大量的實驗研究。 早在 1965年， 3就首先提出了對于居住建筑空調(diào)冷凝熱作為免費的熱源進行熱水供應(yīng)的可行性 ， 隨后用實驗裝置驗證了他們的計算結(jié)果 ， 發(fā)現(xiàn)熱回收系統(tǒng)平均每年可提供熱水供應(yīng)量的 52%， 在 5 月到 10 月之間可提供熱水供應(yīng)能量的 93%。 4于 1977 年對利用排氣過熱焓來制取生活熱水的裝置進行了性能分析。他們的研究結(jié)果表明，單冷型空調(diào)加冷凝熱回收系統(tǒng)能節(jié)省 12%的費用 ，而熱泵型空調(diào)加冷凝熱回收系統(tǒng)能節(jié)省 19%的費用。 隨后 5通過實驗測試了具有熱水供應(yīng)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的可靠性和運行特性 ， 其研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)較常規(guī)系統(tǒng)可節(jié)約用電 30004244收年限大概為 2。 人 26利用 計算帶熱水供應(yīng)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)的季節(jié)性能系數(shù)，并指出，室外環(huán)境溫度和熱水使用方式以及熱水的使用量是影響系統(tǒng)季節(jié)性能系數(shù)的主要因素。 1989 年，新加坡南洋理工大學(xué)的 7對家用空調(diào)器冷凝熱熱回收技術(shù)做了具體實驗研究， 將房間空調(diào)器的冷凝熱用來加熱生活熱水。從實驗效果來看，通過回收冷凝熱對空調(diào)器的性能影響并不大，而空調(diào)器本身的 了較大的提高。同時也指出，只要能合理地設(shè)計出蓄熱水罐，那么將能夠連續(xù)不斷地為用戶提供熱水用于淋浴、洗臉等需連續(xù)用水的過程。 1990 年， 8對串聯(lián)在壓縮機排氣管路上的熱回收裝置的性能進行了實驗研究，給出了換熱量與入口水溫、制冷系數(shù)和能效比與換熱器的等性能曲線。該研究特別指出，當(dāng)過熱蒸汽在換熱器中充分換熱變成液體后，整個系統(tǒng)的能效比將會下降，因此應(yīng)當(dāng)保證換熱器出口的制冷劑 有一定第二章 文獻綜述 7 的過熱度。 1993 年， 人 29對家用空調(diào)器冷凝熱回收技術(shù) ( 主要是壓縮機顯熱回收技術(shù) ) 做了試驗研究和模擬分析，研究結(jié)果顯示熱回收對家用空調(diào)器性能影響不大，但該裝置的綜合性能系數(shù)有很大提高。 1995 年， 人 30又對一個帶有過熱蒸汽減溫器的蓄熱系統(tǒng)進行了相關(guān)性能的實驗研究，該減溫器就是用來回收壓縮機排氣熱量以加熱熱水的。他們的實驗表明，在得到免費熱水供應(yīng)的同時，回收壓縮機排氣熱量后系統(tǒng)的整體性能也得到了提高。 同時，美國暖通空調(diào)協(xié)會 (制定出相關(guān)的空調(diào)制冷系統(tǒng)冷凝熱回收的 性能標準，來指導(dǎo)研究人員和設(shè)計人員對冷凝熱回收系統(tǒng)的研究和設(shè)計 31。 除實驗研究 外，國外學(xué)者還進行了計算機模擬方面的研究。其中具有代表性的是 人 32的研究，他們通過建立壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器以及蓄熱水箱等設(shè)備的模型來對整個系統(tǒng)進行模擬的，從中模擬出該裝置的綜合性能系數(shù)，也得到若系統(tǒng)能連續(xù)運行 基本可以滿足家用生活熱水的供應(yīng)。但是該研究也指出，該裝置回收的冷凝熱僅占排熱量的 15%20%左右， 所以該系統(tǒng)比較合適小型的家用空調(diào)機組等用熱量不大的場合。該系統(tǒng)還有待進一步完善。 33對于熱回收用于加熱生活熱水的熱泵系統(tǒng)進行了經(jīng)濟可行性分析和能量性能分析。經(jīng)濟性分析采用簡單的回收年限法，能量分析采用改進的 。通過研究分析得出，該系統(tǒng)的節(jié)能潛力很大以及在經(jīng)濟上可行，同時指出系統(tǒng)的性能不僅取決于設(shè)備本身的設(shè)計好壞，還取決于使用的地域和具體的使用情況。4對利用回收余熱加熱生活用水的熱泵熱水器進行了經(jīng)濟可行性分析，認為這種熱泵系統(tǒng)具有較大的節(jié)能潛力。此外， 1988 年 ， 人 35還對回收空調(diào)器冷凝熱以提供生活熱水進行了數(shù)值模擬，分析了其對空調(diào) 系統(tǒng)整體性能的影響以及可回收的冷凝熱熱量。 國內(nèi) 研究 者的研究從經(jīng)濟可行性分析研究，各種冷凝熱回收系統(tǒng)的提出和實驗研究，到系統(tǒng)的模擬分析等多個方面進行了有效的研究。 早在 20 世紀 60 年代原哈爾濱建筑工程學(xué)院與哈爾濱空調(diào)廠聯(lián)合研制成功 0 恒溫恒濕機上設(shè)置了風(fēng)冷冷凝器回收制冷機中的冷凝廢熱，用于空氣處理過程的二次加熱，從而取代了傳統(tǒng)的電加熱器，達到了節(jié)能的目的 4。此后這方面的研究較少。 1998年，榮國華 36在其研究論文中提出用自來水回收空調(diào)冷凝熱，并分析了制冷劑的冷卻水和建筑給水之間的關(guān)系，為用自 來水回收空調(diào)冷凝熱提供了可能，同時變蓄熱 性能研究及 在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 8 給出了幾種回收空調(diào)冷凝熱的方法和裝置。文章最后提出了使用自來水回收空調(diào)冷凝熱時應(yīng)該注意的幾個問題 ， 同時認為 ， 利用自來水回收制冷機冷凝熱 ， 是自來水回收空調(diào)冷凝熱是一種較好的節(jié)能措施 ， 規(guī)模越大 ， 效果越顯著?；厥绽淠裏岬姆绞接泻芏?， 工程設(shè)計人員應(yīng)創(chuàng)造出更多簡便實用的方法 ， 生產(chǎn)廠家應(yīng)開發(fā)出更好的、價格便宜的節(jié)能產(chǎn)品。 林宏 37對小型家用空調(diào)冷凝熱的熱回收利用技術(shù)進行了探討，并指出家用空調(diào)冷凝熱熱回收系統(tǒng)作為回收低品位能的有效方法，可廣泛適用于普通小型家用空調(diào)系統(tǒng)的改造上。 吳獻忠 38也闡述了熱回收技術(shù)和蓄能技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，在工作原理、節(jié)能循環(huán)分析、經(jīng)濟性分析、控制和應(yīng)用注意事項等多方面進行了初步研究。 在實驗研究和系統(tǒng)模擬方面， 中國科技大學(xué)的季杰 等建立了空調(diào) 熱水器一體機的實驗裝置，并對其進行了實驗研究和穩(wěn)定性能模擬 39這種空調(diào) 熱水器一體機能夠在單獨制熱水模式，單獨制熱模式和制冷兼制熱水模式三種運行模式下自由切換工作。 研究結(jié)果表明一體機節(jié)能效果明顯 ,制冷和制熱水同時協(xié)調(diào)運行時 ,其系統(tǒng)能效比平均可達 綜合能源利用系數(shù)比原有系統(tǒng)提高 38%左右。此外，他 們通過實驗研究和模擬計算 ， 研究了蓄熱水箱的水溫隨時間的變化曲線 ，以及 冷凝壓力、壓縮機出口溫度、系統(tǒng) 縮比、加熱功率、傳熱溫差等參數(shù)隨水溫的變化關(guān)系。這些研究對后續(xù)的研究具有較大的參考價值，為冷凝熱回收應(yīng)用提供了實驗參考。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)的江輝民 43某空調(diào)企業(yè)的晗差實驗建立了一套帶熱水供應(yīng)的熱泵空調(diào)裝置（ 并在此平臺上展開了大量的實驗研究和系統(tǒng)模擬研究。 這種帶熱水供應(yīng)的熱泵空調(diào)器能夠同時滿足建筑物內(nèi)空調(diào)和生活熱水的需求，能夠?qū)崿F(xiàn) 全年五種運行模式 即制冷模式、制熱模式、制冷兼制 熱水模式、制熱水模式和制熱兼制熱水模式。他們通過實驗研究了帶熱水供應(yīng)的節(jié)能家用空調(diào)系統(tǒng)的可行性和可靠性，并且對節(jié)能系統(tǒng)和常規(guī)系統(tǒng)進行了性能對比測試。實驗結(jié)果表明，這種節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用是可行的，并能長時間可靠運行，其不但能提供正常的制冷功能，而且還能為用戶提供生活熱水供應(yīng) ； 同時，相對于常規(guī)系統(tǒng)，其制冷性能系數(shù)能提高 10%，綜合能源利用系數(shù)最大能提高 85。 他們通過實驗研究了該節(jié)能型空調(diào)器熱水供應(yīng)量、制冷量、機組耗功、系統(tǒng) 與供水溫度、蒸發(fā)壓力以及環(huán)境溫度之間的相互關(guān)系；討論了蓄熱水箱蓄熱和 系統(tǒng)用水時蓄熱箱內(nèi)水溫的變化情況；建第二章 文獻綜述 9 立了 動態(tài)仿真模型。這些實驗研究和所建的模型為冷凝熱回收系統(tǒng)的研究提供了可靠的實驗數(shù)據(jù)和有力的工具。 此外，河北工程大學(xué)城建系 50 2004 年改裝了一套家用冷暖空調(diào)，建成了冷凝熱回收利用實驗平臺，進行了相關(guān)的研究。他們研究了冷凝熱回收系統(tǒng)中各參數(shù)隨時間的變化特性，利用實驗結(jié)果繪制出機組能效比和系統(tǒng)能效比的計算圖。中南大學(xué)的彭浩義 等人 53搭建了制冷兼制熱水一體化實驗臺，以水 作為 蓄熱介質(zhì)進行了回收空調(diào)冷凝熱的實驗研究。 他們研究了蓄熱水箱中水溫的 變化情況，分析了空調(diào)蓄熱能力的變化情況，同時討論了空調(diào)機組的整體性能。 張新橋等人 54改裝了海信 0P 型空調(diào)，進行了回收空調(diào)冷凝熱的實驗研究。他們研究了不同冷卻水流量下的制冷劑溫度，冷卻水進出冷凝器的溫度，不同冷卻水流量下冷水的溫度以及不同冷卻水流量下壓縮機輸入的功率 等參數(shù)的變化規(guī)律，并得出改變冷卻水流量系統(tǒng)的綜合性能系數(shù)可從 高到 上海交通大學(xué)的王少為 等人 55提出了一種全年蓄能和熱水器復(fù)合空調(diào)器。該復(fù)合空調(diào)器夏季可實現(xiàn)蓄冷、放冷制冷和提供生活熱水等功能，冬季可實現(xiàn)制熱 蓄熱功能，提高熱泵的制熱能力，同時蓄熱。他們在由標準空調(diào)器改造成的樣機上進行冬季運行試驗研究，成功地實現(xiàn)了制熱 蓄熱，制熱 除霜，和提供生活熱水等功能。 西安交通大學(xué)的曹鋒等人 56對采用電加熱、并聯(lián)式及串聯(lián)式回收冷凝熱 3 種再熱方式的恒溫恒濕空調(diào)機組運行特性進行了試驗研究，討論了這 3 種方式在設(shè)定的溫、濕度下的控制精度和能耗對比。試驗結(jié)果表明，采用冷凝熱回收系統(tǒng)控制精度不及電加熱方法，但是機組能耗能降低 30%左右。湖南大學(xué)的 57搭建了一種多功能的空調(diào)熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了新的冷凝熱回收技術(shù)。他們在壓縮機入口和四通閥之間引入了一個氣動的旁通管路，使得各個運行工況之間能自由切換。在進行熱水回收的時候，風(fēng)冷冷凝器和熱收回器之間是串聯(lián)的，同時控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動，以達到節(jié)能的目的。實驗測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能在各個工況下穩(wěn)定運行，系統(tǒng)的綜合性能系數(shù)高達 清華大學(xué)的 人 58提出一種可全年運行的帶熱水供應(yīng)的變頻熱泵。 該新型熱泵能節(jié)省能耗 31.%。 針對寒冷地區(qū)的氣候特點，姚楊等人 59提出一種將雙級壓縮和冷凝熱回收技術(shù)相結(jié)合的帶熱水供應(yīng)的新型熱泵空調(diào) , 并對其制熱兼制熱水下蓄熱工況的模擬運行分 析。李敏 等人 60則將熱回收系統(tǒng)應(yīng)用到了船舶空調(diào)系統(tǒng)中，提出了帶變蓄熱 性能研究及 在蓄能空調(diào)中的應(yīng)用 10 蓄冷裝置的熱回收船舶空調(diào)系統(tǒng) ，為空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)提供新的應(yīng)用場合。 上面提到的研究采用的都是利用水的顯熱進行蓄熱的，存在蓄 熱密度較小，蓄熱箱存在占地面積大的缺陷。因此，西安交通大學(xué)的顧兆林等人 61出利用相變材料的相變潛熱來儲存所需的空調(diào)冷凝熱的想法 。他們的研究中介紹了這種冷凝熱回收系統(tǒng)的原理以及各種運行情況，其主要側(cè)重點在于對于所采用的石 蠟基的相變材料的性能改進 ，未見其關(guān)于系統(tǒng)性能進行綜合研究的報道 。隨后，上海海事大學(xué)蓄冷技術(shù) 研究所的呂磊磊等人 63提出利用一種復(fù)合相變蓄熱器進行空調(diào)冷凝熱的回收。蓄熱器內(nèi)采用的是也是石蠟基的相變材料，在蓄熱時首先讓高溫高壓的制冷劑通過蓄熱器利用相變材料的相變潛熱將冷凝熱儲存起來。他們認為 利用相變材料回收空調(diào)冷凝熱，既具有節(jié)能又具有環(huán)保的特點。 調(diào)蓄熱材料 的研究進展 空調(diào)蓄熱材料的研究可分為有機材料和無機材料兩類。 1986 年， 4提出使用石蠟基相變材料作為蓄熱材料來生產(chǎn)生活熱水。 5則研究了一些脂肪酸作為相變材料來蓄熱生產(chǎn)生活熱水，他認為肉豆蔻酸（ 棕櫚酸（ 硬脂酸（ 相變溫度在 50 70 之間，是較理想的用于生活熱水系統(tǒng)中的相變材料。 2003 年， 6報道了由棕櫚酸（ 64.2 和硬脂酸（ 35.8 組成共融相變材料，相變溫度為 ，相變潛熱為 182g，可用于生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。我國西安交通大學(xué)的顧兆林等人 61 67也對石蠟基相變材料的性能進行了研究以應(yīng)用于空調(diào)冷凝熱回收提供生活熱水的系統(tǒng)中。他們的研究中通過添加一定 比分的添加劑對石蠟的相變溫度等進行調(diào)節(jié)，研究表明添加 10%這種添加劑可得到相變溫度在 46 左右的相變材料。 無機材料方面， 早在 1982 年，日本學(xué)者 人 68對三水醋酸鈉的相變特性進行了研究 ，他們認為三水醋酸鈉基相變材料可應(yīng)用于廢熱回收等領(lǐng)