范學(xué)慧,李愛(ài)民
(江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 徐州 221000)
傳統(tǒng)空調(diào)冷水機(jī)組的主要功能是空調(diào),空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱直接排入大氣,不使用。制冷機(jī)組在空調(diào)條件下運(yùn)行,大量冷凝熱被排放到大氣環(huán)境中。冷凝熱可達(dá)到冷卻能力的1.15~1.3倍。大量冷凝熱直接排入大氣,大量損失,造成巨大的能源浪費(fèi)。這些熱量的排放增加了環(huán)境溫度,造成了嚴(yán)重的環(huán)境熱污染。如果制冷機(jī)釋放的冷凝熱被重新利用,以加熱生活熱水和生產(chǎn)熱水,不僅可以減少冷凝熱對(duì)環(huán)境的污染,而且是變廢為寶的一種節(jié)能方法。近年來(lái),空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱回收的研究越來(lái)越多。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,家用空調(diào)在中國(guó)的普及迅速增加。同時(shí),由于人們生活習(xí)慣的改變和對(duì)清潔衛(wèi)生的要求,住宅建筑越來(lái)越受到衛(wèi)生熱水的供應(yīng)。目前,國(guó)內(nèi)日常生活所需的大部分熱水供應(yīng)都是由特殊的熱水器提供的。這進(jìn)一步加劇了世界能源短缺和環(huán)境污染的問(wèn)題,引起了各國(guó)的高度重視。因此,近年來(lái)越來(lái)越多的研究從空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱回收和熱回收中制備熱水。
冷凝熱的使用可分為直接加熱和間接加熱。直接式是指制冷劑從壓縮機(jī)中出來(lái),進(jìn)入熱回收裝置,用自來(lái)水直接加熱水來(lái)制熱水。間接法是利用常規(guī)空調(diào)器冷凝器或37℃水的高溫空氣來(lái)制備熱水。由于設(shè)備增多,傳熱效率較低,技術(shù)不易推廣。
(1)雙冷凝器熱回收。雙冷凝器余熱回收技術(shù)是在壓縮機(jī)和冷凝器之間加一個(gè)熱回收冷凝器(冷凝器)來(lái)回收冷凝熱,從換熱器排出的蒸汽、液體或氣態(tài)制冷劑,從冷凝器中吸收余熱。該技術(shù)可根據(jù)需要直接回收制冷機(jī)組的制冷劑蒸汽,主要用于中央空調(diào)冷水機(jī)組。
(2)熱泵熱回收??照{(diào)制冷冷卻水溫度38℃,是一種低品位熱能,以采用熱泵技術(shù)使冷凝熱回收,熱回收裝置包括制冷機(jī)組和熱泵聯(lián)合運(yùn)行。適用于空調(diào)系統(tǒng)中現(xiàn)有的冷凝熱回收技術(shù),但投資大,運(yùn)行費(fèi)用高。由于控制的復(fù)雜性,應(yīng)用中容易出現(xiàn)問(wèn)題,熱水溫度不能達(dá)到設(shè)計(jì)溫度,影響使用效果。
(1)雙冷凝器熱回收技術(shù)及家用空調(diào)常用熱回收應(yīng)用中存在的問(wèn)題:①特殊的高性能熱交換器必須用于熱回收。因?yàn)榉壕哂休^強(qiáng)的滲透性和安裝在前面的冷凝器、氟利昂的位置是在高壓力(1.44MPa)和高溫過(guò)熱(75℃左右),這是更容易泄漏。因此,對(duì)換熱器的材料和制造過(guò)程有特殊的要求,如不慎,不僅達(dá)不到節(jié)能效果,反而損壞制冷機(jī)組;于除了保證換熱面積適宜于改造頭的功率外,換熱器還必須具有較低的電阻,這不會(huì)影響冰箱原有的工作狀態(tài),否則會(huì)降低產(chǎn)量;③因?yàn)槠溆猛臼巧a(chǎn)熱制冷循環(huán),傳熱溫差比原來(lái)的熱水系統(tǒng)小得多,熱水只有小流量的連續(xù)制備,不能提供大量的熱水、蒸汽或熱水器在短時(shí)間內(nèi)使?fàn)t、熱水罐系統(tǒng)應(yīng)具備足夠的能力。水的消耗通??梢愿鶕?jù)具體系統(tǒng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算。
(2)相變材料在空調(diào)冷凝熱回收中的應(yīng)用問(wèn)題:①目前,蓄熱器在國(guó)外已廣泛應(yīng)用,在我國(guó)也逐漸發(fā)展起來(lái)。余熱和太陽(yáng)能等資源的有效利用,迫切需要設(shè)計(jì)和發(fā)展高效率、低成本的相變蓄熱器。但對(duì)蓄熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算尚無(wú)統(tǒng)一的方法,因此,對(duì)蓄熱器的設(shè)計(jì)也處于摸索階段;于再生材料的要求是:熱容大,蓄熱能力強(qiáng),化學(xué)穩(wěn)定性好,熔點(diǎn)低,對(duì)人體、動(dòng)植物無(wú)害,價(jià)格低廉。在中國(guó)再生材料的發(fā)展需要進(jìn)一步加強(qiáng);③盡可能在較低的冷凝溫度下運(yùn)行制冷裝置。設(shè)計(jì)中選擇了冷凝溫度,改變了實(shí)際操作中的冷凝溫度。凝結(jié)溫度與環(huán)境溫度有關(guān),不僅與季節(jié)有關(guān),而且與白天和黑夜有關(guān)。因此,在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮各種不利因素,選擇合適的冷凝溫度,以保證高效節(jié)能運(yùn)行的效率。
在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代,熱回收技術(shù)已成為降低能耗、減少熱污染的有效途徑。熱回收主要用于廢熱、余熱和冷凝器排出的熱量的回收利用,有利于降低運(yùn)行成本,提高系統(tǒng)效率。在中國(guó)熱回收設(shè)備的發(fā)展,還有對(duì)整個(gè)設(shè)備元件和計(jì)算機(jī)模擬的研究缺乏優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較,優(yōu)化了整機(jī)的匹配關(guān)系。此外,優(yōu)化系統(tǒng)和控制系統(tǒng),減少設(shè)備的初投資,并預(yù)測(cè)和評(píng)估該產(chǎn)品在中國(guó)的應(yīng)用前景也是一個(gè)重要的研究方向。
[1] 張?zhí)靷ィ瑥埣?,韓海濤.空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].制冷與空調(diào),2005,19(1):28-30.