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新闻中心 运用空调散热研发日用温化水体
发布时间:2012-07-07 浏览次数:137 返回列表
根据《建筑给水排水设计规范》第四章中有关生活热水耗热量的规定,按宾馆每床每日140L(60℃水温)的用水标准(冷水水温按15℃计),考虑到小时变化系数的最新调整数值,可以求出不同规模标准客房数下的生活热水耗热量Wh。以宾馆床位数m为横坐标(单位为床位数),生活热水耗热量Wh-m为纵坐标(单位为kW)绘制宾馆生活热水耗热量Wh与客房床位数m的关系(1)。 按目前中央空调(空调体系的研发与用途)技术水平,每获得110MW制冷量,需要投入012MW~014MW的电能,冷却系统的散热负荷为两者之和,平均达到113MW,也就是说,中央空调散热量QR平均为其制冷量QL的113倍。 宾馆的夏季制冷负荷除了客房制冷负荷之外,还有餐厅、大堂、会议室、娱乐场所、办公区以及其他辅助场所的制冷负荷。一般而言,宾馆的规模主要以客房床位数来衡量,所以其中央空调满负荷运行时的制冷量QL与其客房床位数m有较强的相关性。我们曾对广西和南京市两地区近十家三星级标准以上的宾馆的客房床位数及其空调机满负荷运行的制冷量进行统计,其数据也体现了这一相关性(1)。 根据1的统计数据,我们可画出一条反映宾馆中央空调满负荷制冷量QL与其客房床位数m的相关性关系曲线,的QL-m线。 依前述,将QL-m线上各点的QL值乘以113,可得出反映宾馆空调散热量QR与其客房床位数的(相关性)关系曲线,如中的QR-m线。 1宾馆规模与制冷负荷配置序号名称客房数(间)床位数(床)单台制冷量(万kcalh)冷机台数使用情况满负荷制冷量(kW)1南宁饭店5101200603满负荷全开20932玉林烟草大厦275702一用一备8143柳州饭店350740303402≥30℃时全开19774南宁西园饭店8、12号楼11621632153二用一备9、11号楼130204602一用一备14545北海富丽华酒店主楼10821032153二用一备东楼21842032153二用一备15126柳州天龙饭店420603二用一备7柳州泽丰大酒店169330801100(离心机)1一用一备13968南宁金悦宾馆400602一用一备6989南京山水大酒店230400803二用一备1861 由1可以看出,QR-m线远远高于Wh-m线,也即宾馆中央空调满负荷运行时的散热量QR远远大于其满负荷接待客人时生活热水的耗热量Wh。 (3)将中QR-m线上各点的QR值乘以015,亦即将QL-m线上各点的QL值乘以0165,可得到一条反映宾馆空调散热量的50与其客房床位数m的关系曲线,我们将它称为“015QR-m线”(见1)。由1可见,015QR-m线基本上高于Wh-m线,也即我们只要回收宾馆空调散热量的50用来加热热水,就能满足宾馆生活热水的供应,也就有可能实现夏季制冷期间,整个宾馆基本上无需烧热水机组或电炉即有充足的生活热水供应,而且这一技术比太阳能热水供应设备要稳定可靠得多。 常用中央空调主机类型及其冷凝热的提取技术 目前,在我国宾馆饭店行业中,中央空调主机主要为压缩式蒸汽制冷循环机组和吸收式制冷循环机组两大类。在此,仅对压缩式蒸汽制冷机组的热回收技术进行讨论。并以各种离心式空调为例,对其主机的制冷循环原理进行简要的分析,根据其特点探讨制定相应的热回收方案。 “间接式”热回收方案当压缩机为离心机时,虽然其制冷循环原理与活塞或螺杆机一样,但由于离心机多采用制冷剂R123或R134a,处低压或中压状态运行,压缩机出口的制冷剂温度低于60℃。另一方面,离心机的出口结构型式有其特殊要求,而不象活塞机或螺杆机那样仅仅起连接作用。离心式机组不宜采用“直接式”热回收方案,而应采用所谓的“间接式”热回收方案。“间接式”热回收方案以水为工质(以下称为“转化工质”)利用热泵的原理将冷却水所携带的空调冷凝热提取出来,其工艺结构如2所示。所示系统的工作原理简述如下:首先,在系统投入运行之前,抽真空装置将低压蒸汽发生器、加热增压装置、高位换热器、低位换热器等转化工质相连的空间抽到一 定的真空度[其绝对压力以Pk表示,Pk应小于01003MPa(-737mmHg)];完成抽真空后再将已事先冷却到10℃以下的纯水注入,形成系统的转化工质。 转化工质通过低压蒸汽发生器和低位换热器的换热面传热,被空调冷却水加热到25℃以上时,开始蒸发形成低压饱和蒸汽。加热增压装置的吸入口将低压蒸汽吸入,并将其转化成绝对压力不小于01016MPa(-640mmHg)的(饱和或过热)蒸汽输出。压力大于等于01016MPa的蒸汽进入高位换热器,冷凝成55℃左右的饱和水,同时其释放的冷凝热将生活热水加热。在低位换热器内,由于空调冷却水的作用,从高位换热器出来的饱和水温度降低,变成欠饱和水,再次加入低位蒸汽发生器,完成一次工质循环。 在上述循环中,由于蒸汽所携带的冷凝热远远大于同温度下的饱和水的液体焓,生活热水将被加热到55℃以上。 “间接式”空调热回收循环的能量方程“间接式”热回收系统需要将低压蒸汽发生器产生的低压饱和蒸汽转化为较高压力的饱和蒸汽,在热回过程中要消耗新的能量,这些新增能耗相对所回收的热能的多少则是系统是否具有技术经济优势的决定性因素。 通过对单位质量的转化工质完成一次循环所经历的状态变化进行分析,进而得到新增能耗与回收的热量在数值上的关系。 在25℃和010031687MPa的温压条件下,低压蒸汽发生器内水蒸发所产生的气化热rS25=244115kJkg。这些热量都来自空调冷凝水,故rS25即为单位质量转化工质的吸热量。 温度为25℃的饱和蒸汽转化为25℃压力不小于01016MPa的蒸汽所需的能量是新增能耗的主要部分。如果采用先定压,加热后再增压的工艺,则加热量QZ应不小于55℃饱和蒸汽与25℃饱和蒸汽间的焓差,即:QZ≥hq55-hq25=260010-254613=5317(kJkg)工质获得热量后将转化为过热蒸汽。忽略工质进出的动能差和位能差,压缩过热蒸汽所需的技术功Wt为: Wt=∫P2P1vdp(1) 为了获得数值上的结果,我们对01001MPa~0105MPa和20℃~140℃范围内的过热蒸汽的p-Τ值进行回归分析,得到相对于工程计算而言相当精确的拟合状态方程: Τ=01000461508TP-0102788(2) 式中,Τ为过热水蒸汽比容(m3kg),P为过热水蒸汽的绝对压力(MPa);T为过热水蒸气的温度(K)。 (在适用范围内式(2)的相关系数为0199999998,剩余偏差为01014m3kg,相对剩余偏差为0102)将式(2)代入式(1),且令P2=01016MPa,P1=01003MPa及T=273115 55=328115K,积分得:Wt=01000461508×T×lnP2P1-0102788×(P2-P1) =01000461508×328115×ln0101601003-010278× (01016-01003) =012532(MJkg) =25312(kJkg)综上两项,加热增压装置能耗W0为:W0=Qz Wt=5317 25312=30619(kJkg) (3)转化工质在高位换热器将热量传递给生活热水,并冷凝成55℃的饱和水,期间释放冷凝热QS:QS=rS25 W0-hS55=244115 30619-23012=251812(kJkg)式中,hS55表示55℃饱和水的液体焓,查表得hS55=23012(kJkg);QS表示回收的热量,将全部被生活热水吸收。 (4)换热泵能耗Wb。设高位换热器生活热水进出水温分别为15℃和55℃,阻力损失为10mH2O,要将QS全部吸收,需要的生活热水输送量G和能量Wb分别为:G=QS41186×(55-15)=25181216714=1519(kgh)Wb=GgH =1510×918×10=1470(Jkg)≈115kJkg综上述,“间接式”空调回收为实现单位工质循环所需新增能耗为: W0 WB=30619 115=30814(kJkg)而实现单位工质循环所回收的热量QS=251812kJkg新增能耗与回收热量之比为30814251812=1212.但由于过程的耗散性和机电装置的效率,实际运行中,新增能耗与回收热量之比只能达到20~25.可见,采用“间接式”空调热回收制备生活热水虽然能耗较“直接式”的方案高,但相对于采用锅炉设备和电加热设备而言,仍有很大的技术经济优势。 “间接式”空调热回收制备生活热水的方案还有一个可以预见的应用前景,即该技术还可以应用于宾馆饭店废水热回收。因为宾馆饭店向城市下水道排放的废水往往含热量很高,即使是冬季废水水温也在25℃甚至30℃以上,完全有可能回收这些废水来制备生活热水。因此,宾馆饭店利用空调散热制备生活热水的技术,其意义是重大而深远的,应给予高度的重视。 |