并聯(lián)式全熱回收空調(diào)機(jī)組制冷系統(tǒng)原理圖

并聯(lián)式全熱回收空調(diào)機(jī)組制冷系統(tǒng)原理圖

世界能源的增長是由能源減少引起的。相反，能源需求顯著增加，因此我們有義務(wù)找到節(jié)能的方法，提高能源的有效利用率。各國的能源利用水平不同有43%~70%的能源主要以廢熱的形式丟失,其中空調(diào)冷凝熱在廢熱中占有很大的比例。若將其進(jìn)行回收用于室內(nèi)熱水供應(yīng),將具有很好的節(jié)能價(jià)值。因此,利用新的技術(shù)開發(fā)滿足環(huán)境和節(jié)能要求的空調(diào)系統(tǒng)是空調(diào)節(jié)能和環(huán)保的最直接途徑,而利用空調(diào)冷凝熱來加熱生活熱水是這種途徑的最直接體現(xiàn)。在市場(chǎng)上,各個(gè)廠家推出的空氣源熱泵熱水機(jī)組,部分熱回收空調(diào)機(jī)組以及全熱回收空調(diào)機(jī)組等都是利用冷凝熱的產(chǎn)品。下面筆者就部分熱回收和全熱回收空調(diào)機(jī)組的某些系統(tǒng)方案進(jìn)行分析。1冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理部分熱回收空調(diào)機(jī)組是將熱回收器安裝在壓縮機(jī)排氣和冷凝器之間,只回收壓縮機(jī)排放的部分熱量,為保證制冷劑的完全冷凝和過冷,其余熱量仍需經(jīng)水冷冷凝器或風(fēng)冷冷凝器進(jìn)一步冷凝。其制冷系統(tǒng)原理如圖1所示。從圖1可以看出,要進(jìn)行熱回收時(shí),電磁閥1關(guān)閉,電磁閥2開啟,熱水水泵開啟,從理論上分析部分熱回收時(shí)熱水溫度可以無限接近壓縮機(jī)的排氣溫度,在實(shí)際生活中,為提高換熱設(shè)備的使用壽命,熱水供水溫度不要高于65℃,,一般熱水溫度控制在60℃左右。在設(shè)計(jì)此套系統(tǒng)時(shí),要注意熱回收器換熱面積的選取。換熱面積選擇過大,壓縮機(jī)排氣與熱回收器換熱后,進(jìn)入氣液混合區(qū),隨著熱水溫度的不斷升高,系統(tǒng)的冷凝溫度也會(huì)升高,降低機(jī)組效率。此外,由于熱回收器是串聯(lián)在壓縮機(jī)與冷凝器之間,機(jī)組的排氣壓降會(huì)增大,影響機(jī)組性能。2制冷“4.2熱”水電液使用時(shí)的熱值全熱回收時(shí)只有熱回收器作為機(jī)組的冷凝器,機(jī)組基本回收了壓縮機(jī)排放的全部熱量(微少熱量通過壓縮機(jī)殼體和排氣管路散失到外界環(huán)境當(dāng)中),根據(jù)壓縮機(jī)使用條件的限制,使用制冷劑R22時(shí),熱水溫度一般不高于60℃。下面針對(duì)并聯(lián)和串聯(lián)兩種全熱回收空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)進(jìn)行分析。2.1冷系統(tǒng)原理圖圖2所示為并聯(lián)式全熱回收空調(diào)機(jī)組制冷系統(tǒng)原理圖。在圖2所示流程下,機(jī)組共有5種工作模式:制冷、制熱、制熱水、制冷+制熱水、制熱+制熱水。(1)水調(diào)水泵開啟四通閥處于制冷位,電磁閥1打開,電磁閥2關(guān)閉,軸流風(fēng)機(jī)開啟,空調(diào)水泵開啟,熱水水泵關(guān)閉。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入翅片式換熱器,冷凝后經(jīng)過單向閥3進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入空調(diào)套管式換熱器(制冷劑吸收空調(diào)水熱量,使得空調(diào)水溫降低),經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(2)水調(diào)水泵開啟四通閥處于制熱位,電磁閥1打開,電磁閥2關(guān)閉,軸流風(fēng)機(jī)開啟,空調(diào)水泵開啟,熱水水泵關(guān)閉。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入空調(diào)套管式換熱器(壓縮機(jī)排熱散入手中,使得空調(diào)水溫升高),冷凝后經(jīng)過單向閥2進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入翅片式換熱器,經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(3)水調(diào)水泵關(guān)閉四通閥處于制熱位,電磁閥1關(guān)閉,電磁閥2打開,軸流風(fēng)機(jī)開啟,空調(diào)水泵關(guān)閉,熱水水泵開啟。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入熱水套管式換熱器(壓縮機(jī)排熱散入手中,使得熱水溫度升高),冷凝后經(jīng)過單向閥1進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入翅片式換熱器,經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(4)熱水水泵開啟四通閥處于制冷位,電磁閥1關(guān)閉,電磁閥2打開,軸流風(fēng)機(jī)關(guān)閉,空調(diào)水泵開啟,熱水水泵開啟。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入熱水套管式換熱器(壓縮機(jī)排熱散入手中,使得熱水溫度升高),冷凝后經(jīng)過單向閥1進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入空調(diào)套管式換熱器(制冷劑吸收空調(diào)水熱量,使得空調(diào)水溫降低),經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(5)制熱水模式應(yīng)用在此運(yùn)行模式下,先按照制熱水運(yùn)行模式工作,當(dāng)熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)換到制熱運(yùn)行模式。從以上5種運(yùn)行模式的分析可以得出機(jī)組的以下特點(diǎn):(1)在每種運(yùn)行模式下,機(jī)組都只有兩個(gè)換熱器工作,機(jī)組通過三個(gè)換熱器之間的相互匹配來實(shí)現(xiàn)各個(gè)運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換,故三個(gè)換熱器的換熱能力相當(dāng)。(2)在這五種運(yùn)行模式下,制冷+制熱水模式是最經(jīng)濟(jì)的,機(jī)組給用戶制冷的同時(shí)還可以提供給用戶生活熱水,相當(dāng)于100%回收了空調(diào)機(jī)組的壓縮機(jī)排熱量。在采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意以下問題:(1)制取生活熱水時(shí),熱水水溫一般要求在60℃,在冬季常常會(huì)遇到壓比偏大、排氣溫度過高的問題,在這種情況下,應(yīng)配置良好的融霜和能量旁通裝置,也可以選擇一些性能更好的R22的替代制冷劑,如R417a,有效地降低壓縮機(jī)的排氣溫度。(2)當(dāng)在夏天制取生活熱水時(shí),系統(tǒng)蒸發(fā)溫度過高,容易引起壓縮機(jī)過載,需要采取一些措施降低系統(tǒng)蒸發(fā)壓力(如調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、在壓縮機(jī)吸氣口增加蒸發(fā)溫度調(diào)節(jié)閥等)。(3)由于在壓縮機(jī)排氣口的兩個(gè)分路上都設(shè)有電磁閥,壓縮機(jī)排氣經(jīng)過電磁閥后,會(huì)產(chǎn)生很大的壓降(一般為0.2MPa),故電磁閥的正確選取可以恰當(dāng)降低排氣壓降。電磁閥必須選用排氣電磁閥(選用液路電磁閥,其膜片受高溫高壓排氣長期沖擊后,很容易被擊穿),排氣電磁閥的容量比實(shí)際計(jì)算的容量可以恰當(dāng)放大。(4)由于機(jī)組配有3個(gè)換熱能力相當(dāng)?shù)膿Q熱器,機(jī)組制冷劑充注量比單一的空調(diào)或熱水機(jī)組更多,貯液器的配置也應(yīng)該更大。2.2全熱回收空調(diào)裝置的統(tǒng)計(jì)分析及應(yīng)用圖3所示為機(jī)組串聯(lián)方式的制冷系統(tǒng)原理圖。參照?qǐng)D3所示流程圖,機(jī)組同樣有5種工作模式:制冷、制熱、制熱水、制冷+制熱水、制熱+制熱水。(1)水調(diào)水泵開啟四通閥處于制冷位,電磁閥1打開,電磁閥2關(guān)閉,軸流風(fēng)機(jī)開啟,空調(diào)水泵開啟,熱水水泵關(guān)閉。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入翅片式換熱器,冷凝后經(jīng)過單向閥1進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入空調(diào)套管式換熱器(制冷劑吸收空調(diào)水熱量,使得空調(diào)水溫降低),經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(2)水調(diào)水泵開啟四通閥處于制熱位,電磁閥1關(guān)閉,電磁閥2打開,軸流風(fēng)機(jī)開啟,空調(diào)水泵開啟,熱水水泵關(guān)閉。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入空調(diào)套管式換熱器(壓縮機(jī)排熱散入手中,使得空調(diào)水溫升高),冷凝后經(jīng)過單向閥2進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入翅片式換熱器,經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(3)水調(diào)水泵關(guān)閉四通閥處于制熱位,電磁閥1關(guān)閉,電磁閥2打開,軸流風(fēng)機(jī)開啟,空調(diào)水泵關(guān)閉,熱水水泵開啟。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入熱水套管式換熱器(壓縮機(jī)排熱散入手中,使得熱水溫度升高),冷凝后經(jīng)過單向閥2進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入翅片式換熱器,經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(4)熱水水泵開啟四通閥處于制冷位,電磁閥1開啟,電磁閥2關(guān)閉,軸流風(fēng)機(jī)關(guān)閉,空調(diào)水泵開啟,熱水水泵開啟。壓縮機(jī)排氣進(jìn)入熱水套管式換熱器(壓縮機(jī)排熱散入手中,使得熱水溫度升高),冷凝后經(jīng)過單向閥1進(jìn)入貯液器,經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入空調(diào)套管式換熱器(制冷劑吸收空調(diào)水熱量,使得空調(diào)水溫降低),經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入壓縮機(jī)。(5)制熱水系統(tǒng)注意的事項(xiàng)在此運(yùn)行模式下,先按照制熱水運(yùn)行模式工作,當(dāng)熱水溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)換到制熱運(yùn)行模式。分析串聯(lián)方式的5種運(yùn)行模式,機(jī)組的功能特點(diǎn)和并聯(lián)方式一樣。下面著重來分析串聯(lián)方案設(shè)計(jì)時(shí)存在的問題和應(yīng)注意的事項(xiàng):(1)同并聯(lián)系統(tǒng)一樣,機(jī)組也會(huì)遇到冬季制取熱水壓比過大、夏天制取熱水需要控制機(jī)組蒸發(fā)壓力、機(jī)組排氣壓降以及制冷劑充注等問題。(2)當(dāng)運(yùn)行制冷或制熱模式時(shí),壓縮機(jī)排氣先經(jīng)過熱水套管(此時(shí)熱水水泵關(guān)閉,熱水套管內(nèi)的水不循環(huán)),熱水套管內(nèi)的水溫不斷上升,可以無限接近壓縮機(jī)的排氣溫度,最終可能導(dǎo)致套管內(nèi)的水汽化,引起安全事故,另外,水溫過高,會(huì)增加套管的結(jié)垢程度(一般水溫不超過60℃,可減少結(jié)垢)。要避免產(chǎn)生這種情況,可在熱水套管進(jìn)、出口之間增加一段旁通管,但是,增加旁通管的同時(shí),也需要增加一些閥件,帶來機(jī)組控制的麻煩。(3)串聯(lián)方式系統(tǒng),單向閥過多,增加了機(jī)組焊接泄露點(diǎn)。3部分熱回收空調(diào)機(jī)組熱回收空調(diào)機(jī)組是一種值得推廣并具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的節(jié)能和環(huán)保的制冷技術(shù),它為空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能提供了一個(gè)發(fā)展方向。筆者結(jié)合幾年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為在以后熱回收機(jī)組的設(shè)計(jì)過程中,還需注意以下問題:(1)受壓縮機(jī)使用條件的限制,使用制冷劑R22時(shí),全熱回收空調(diào)機(jī)組產(chǎn)生的生活熱水一般不高于60℃,可以用R417a替代R22,提高產(chǎn)生的生活熱水水溫;而部分熱回收空調(diào)機(jī)組的熱水溫度取決于壓縮機(jī)的排氣溫度,對(duì)機(jī)組本身性能不產(chǎn)生影響(2)部分熱回收空調(diào)機(jī)組只吸收壓縮機(jī)排放的部分熱量,適用于空調(diào)為主,熱水為輔的場(chǎng)所。(3)在進(jìn)行部分熱回收和全熱回收空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)解決好機(jī)組排氣壓降問題。特別是對(duì)于全熱回收空調(diào)機(jī)組,解決好冬季融霜和能量旁通至關(guān)重要。4節(jié)能型熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱回收空調(diào)機(jī)組是一種集制