空調冷凝熱回收系統(tǒng)技術的經(jīng)濟分析

劉巍

摘要：借助冷凝熱回收技術和太陽能技術，進行生活熱水的制備，從而提升能源的利用效率，其已經(jīng)成為當前提升能源利用率的重要方式。空調冷凝熱量通常為冷負荷的1.3-1.5倍，對于如此龐大的冷凝熱量只要進行必要的加工和利用，就能夠變廢為寶，采取該種方式不但能夠節(jié)約熱水制備的基本能耗，還會降低熱水制造過程中所產(chǎn)生的熱量，繼而產(chǎn)生熱島效應。基于此，現(xiàn)在對空調冷凝熱回收系統(tǒng)技術進行深入分析。

關鍵詞：空調；冷凝熱回收；技術；分析

中圖分類號：TB657.2 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）013-0-02

對自來水進行加熱，促使其成為生活或者工藝熱水，繼而對冷凝熱進行充分利用，便是冷凝熱回收空調機組的基本性質。自來水能夠直接送到能夠滿足熱水用量的熱回收換熱器中繼而以壓縮機的排氣顯熱和部分冷潛熱能量，對熱水進行初加熱，多余的熱量將會通過冷凝器排出。隨著熱回收器水溫的不斷升高，冷凝潛熱的回收量將會進一步降低，此后冷凝器的余熱對熱水進行進一步加熱，最終確保熱水的正常使用。假如儲水箱中的水已經(jīng)加滿，并且已經(jīng)達到了既定的溫度，此時便會停止高溫加熱，并且將多余的熱量通過冷凝器排出。

一、應用案例的分析

（一）工程的基本情況

對于某公寓來說，位于海南市，但是在建設過程中希望提供舒適性的空調環(huán)境，更要提供熱水給客人使用，本公寓的總建筑面積達到了5100平米，建筑高度為11.6m，建筑總層數(shù)為4層，客房的總數(shù)量為96間。

（二）對于空調冷負荷和生活熱水用量的計算

1.在空調冷負荷的實際計算過程中，由于海南地區(qū)屬于常年需求制冷的地區(qū)，因此在項目空調容量計算過程中，必須以夏季冷負荷為依據(jù)。借助傳遞函數(shù)法所計算出的夏季空調冷負荷為400千瓦。

2.對于生活熱水用量的準確計算，根據(jù)給排水專業(yè)所提供的計算數(shù)據(jù)，得知公寓生活熱水的水溫應當為53℃，而公寓客房單位小時內(nèi)的最大熱水用量是4.6m?，而每天的最大熱水用量是53m?。

（三）確保冷凝熱回收系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水系統(tǒng)的聯(lián)供

在夏季空調系統(tǒng)運行過程中，借助熱回收機組設備對太陽能進行充分利用，基于此，其能夠借助高效的太陽能利用減少生活熱水加熱系統(tǒng)運行的基本時間，最終實現(xiàn)能耗的減少。基于上述分析，在空調冷凝熱回收過程中，因為難以對水進行直接加熱，基于該種原因，只能對太陽能中的加熱水箱中的水進行預加熱。在冷凝熱回收熱量加熱過程中，必須充分考慮上述因素，對于太陽能加熱水箱中的水應當使用預加熱之后的熱水進行。

1.系統(tǒng)運行的基本模式

冷凝熱回收側系統(tǒng)在實際運行過程中所遵循的基本模式：由于在天氣炎熱的夏天，應當首先啟動空氣源熱泵并進行制冷，將熱回收側的水循環(huán)泵打開，并借助熱回收冷凝熱量對于水箱中的水進行循環(huán)式加熱，待水溫滿足要求之后便停止加熱。如果太陽能加熱水箱中的基本水位顯著低于設定數(shù)值，此時應當以熱回收水箱中的水為基礎對其進行補充。

2.衛(wèi)生熱水側系統(tǒng)運行的基本模式

（1）假如太陽能加熱水箱中的水溫始終保持在43℃，那么應當將太陽能機械循環(huán)水泵完全打開，并在此基礎上僅通過太陽能集熱水器對其自身水箱中的水進行加熱。在上述背景下，必須開啟生活熱水補水循環(huán)泵以及生活熱水循環(huán)泵的開關，通過借助熱泵熱水機組對生活熱水進行再次加熱，直到水箱中的水溫能夠達到設定的53℃的溫度。

（2）在上述設定條件下，假如太陽能加熱水箱中的水溫超過53℃，那么可以關閉加熱生活熱水循環(huán)泵和熱泵熱水機組。在上述條件下，必須確保太陽能機械循環(huán)水泵開關的完全開啟，并通過太陽能集熱器對水箱中的存水進行持續(xù)性加熱。此外，必須開啟生活熱水補水循環(huán)泵的開關，從而確保生活熱水儲熱水箱中的水開展循環(huán)補水。

3.對于上述方案的準確評價

項目設計過程中應當對冷凝熱回收系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水衛(wèi)生聯(lián)供方案進行深入分析，本方案具有以下幾種優(yōu)勢：

（1）通過本方案能夠極大地提升熱回收的整體利用效率，在天氣炎熱的夏天，太陽能自身擁有的太陽能系統(tǒng)能夠通過更高的效率隊水箱中的存水進行加熱，熱回收水箱只是作為太陽能加熱水箱的補水箱，其始終能夠保證空調制冷過程中所產(chǎn)生的冷凝廢熱。

（2）本方案冷凝熱回收系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水系統(tǒng)在實際運行過程中相對獨立，因此系統(tǒng)的運行和控制更為簡單和穩(wěn)定。

（3）在太陽能加熱水箱的實際運行過程中，由于常常會出現(xiàn)水位低于設定高度的現(xiàn)象，因此應當借助熱回收水箱作為太陽能加熱水箱的補水箱，采取該種設計方式能夠確保太陽能水箱中的進水溫度始終超過43℃，在減少太陽能集熱器鋪設面積的同時，減少初期的資金投入。

二、對于本方案經(jīng)濟性的分析

通常來說，空調機組在實際運行過程中可以分為四個季節(jié)，即分別為供冷季、供冷過渡季、供熱過渡季以及供熱季。各個季節(jié)根據(jù)天氣情況會有所不同，根據(jù)相關資料得知，在我國的中央空調系統(tǒng)每年有超過250天的時間在制冷狀態(tài)下運行，考慮到公寓客房空調使用的高峰期主要集中在當天傍晚到第二天清晨階段，在該時間段中，太陽能的利用效率幾乎可以忽略不計，但是此時的公寓中央空調系統(tǒng)則處于制冷負荷輸出的高峰階段，生活用水的需求量也較大，因此對于中央空調冷凝熱進行必要回收和利用，從而制備生活熱水能夠極大地節(jié)約能源，更能夠實現(xiàn)系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的提升。

根據(jù)上述計算得知，本公寓每天所必須消耗的生活熱水為52m?，此時電費應當按照1元/度計算，那么生活和衛(wèi)生熱水全年所必須的費用理論計算情況如下表1所示。

注：以上數(shù)據(jù)都是參考統(tǒng)計酒店的空調系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)的實際運行時間之后，形成的理論經(jīng)濟性分析。準確數(shù)據(jù)必須在項目完成并正式投入運行之后再進行記錄。

根據(jù)表1所記錄的相關數(shù)據(jù)得知，完全由熱泵熱水機組加熱生活熱水時，每天需要運行的時間僅僅為10小時，所需要的運行費用為780元。借助回收冷凝熱量進行生活熱水的預加熱，此時熱泵每天工作的時間僅僅為4.6小時，每天所節(jié)約的電費是359元。根據(jù)相關計算得知，每年所節(jié)約的電費達到9萬元。經(jīng)過和相關設備廠家的資訊得知，采用熱水手熱泵空調機組相對于普通熱泵空調機組所增加的初期投資僅僅為12.3萬元，因此投資回報只需要1.37年便可以全部回本。

三、結語

1.借助冷凝熱回收空調機組具有無污染和節(jié)約能源的基本優(yōu)勢。而伴隨著人們?nèi)粘Ｉ钏降牟粩嗵嵘藗児?jié)能和環(huán)保的個人意識都在不斷加強，熱回收機組應當充分利用制冷系統(tǒng)的冷凝熱進行生活用水的加熱，其不但能夠極大地減少冷凝熱對于環(huán)境產(chǎn)生的巨大危害，更能夠充分利用廢熱節(jié)約資源，該種方式所需要的投資回報周期也較短。

2.冷凝熱回收空調機組在夏季空調系統(tǒng)制冷工況下運行，并且太陽能利用率較低或者不能利用太陽能時，極大地減少了生活熱水加熱系統(tǒng)的運行時間，繼而減少能源的消耗。良好的系統(tǒng)設計能夠有效降低系統(tǒng)實際運行過程中的能源投入數(shù)量，在不斷提升系統(tǒng)自身經(jīng)濟性的同時，能夠實現(xiàn)生活和衛(wèi)生熱水使用便捷性的提升。

3.根據(jù)上述案例分析，冷凝熱回收系統(tǒng)和衛(wèi)生熱水系統(tǒng)聯(lián)供的方案基本可以確定是合理經(jīng)濟的。但是上述系統(tǒng)自身依然存在不足和缺陷。譬如，因為太陽能加熱水箱進水的水溫達到了43℃，此時可以減少太陽能加熱水箱的容積，并減少太陽能加熱水箱的鋪設面積。在太陽能利用率較高的夏季，則應當借助太陽能將加熱水箱中的水快速加熱到設定的53℃，從而滿足客房高峰期用水的基本需求。

4.通過對冷凝熱回收系統(tǒng)的深入研究和充分利用，雖然能夠產(chǎn)生極強的經(jīng)濟效能，但是其自身也會受到使用場地的直接限制。比如，借助該種設備在單位時間中所能夠產(chǎn)生的水量較少，儲水箱中存水的水溫也會受到外界環(huán)境以及季節(jié)的直接影響，在該系統(tǒng)中主要講熱水加熱系統(tǒng)作為輔助性熱源。基于上述分析，將冷凝熱回收系統(tǒng)應用于中央空調系統(tǒng)，其只能夠使用于長期具有穩(wěn)定輸出的冷負荷公寓以及賓館等多種大型公共場所。借助本系統(tǒng)在充分滿足廣大客人對于熱水使用需求的同時，能夠實現(xiàn)相關資源的節(jié)約。

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作者簡介：劉 巍（1982-），男，北京人，工學學士，北京建工建筑設計研究院職員。