制冷机组余热回收讲义

中央空调制冷机组余热回收讲义
一.常用的计量单位：
1.压力：
1）米制单位：公斤力每平方厘米：Kg / cm²;
标准大气压：符号：atm ，海平面大气压力。

换算：1 atm = 760 mmHg = 101.325 KPa = 0.98 Kg / cm²。

2). 国际制单位：帕：Pa ( N / m²) ; 1000Pa = 1K Pa ;
1000000 Pa = 10 Pa = 1 M Pa
单位换算：1 Kg / cm²= 0.1 M Pa = 100 K Pa ;
2．热、能、功单位：
A．米制单位：卡（Cal）:1公斤水温度升1℃所需热能。

1000 Cal = 1 Kcal (大卡)。

千瓦时：Kwh ；
B．国际单位：焦耳（J）、千焦耳；
3．热流、功率单位：
A．米制单位：千卡每小时；Kcal /h;
B．国际单位：瓦（W）、千瓦（KW）；
换算：1千瓦（KW）= 860 Kcal (大卡)/h ; 1RT = 3.517 Kw
4. 制冷系数 = 制冷量÷消耗的功
能效比（COP）：每耗电1千瓦得到的制冷量。

二．空气调节：
空气调节是一门维持室内良好的热环境的技术。

热环境是指室内空气的温度、湿度、空气流动速度、洁净度、新鲜度等。

空调系统的作用是根据使用对象的要求使各参数达到规定的指标。

空调系统的组成五个部分：空气处理设备；冷源和热源；空调风系统；空调水系统；控制、调节装置。

三．提供冷源方式——蒸气压缩式制冷循环：
1．原理：液体蒸发时吸收热量，
2. 基本概念：
1）液体的沸腾温度（饱和温度）随液体所处的压力而变化，压力越低液体的饱和温度也越低；如：1Kg液态R22在0.584Mpa压力时的沸腾温度为5℃，吸热量（制冷量）为201.246KJ/Kg；在0.64MPa压力时的沸腾温度为8℃，吸热量（制冷量）为198.695 KJ/Kg。

不同液体的沸腾温度与压力、吸热量也各不相同。

因此，只要根据制冷所用液体（制冷剂）的热力性质，并创造一定的压力条件，就可获得所要求的低温。

2）．制冷工质：（制冷剂、冷媒、雪种）；
常用有：氨（R717）、氟里昂等；
氟里昂：R11：一氟三氯甲烷
R12：二氟二氯甲烷
R13：三氟一氯甲烷
R22：二氟一氯甲烷
R23：三氟甲烷
R134a：四氟乙烷；
R123：三氟二氯乙烷；
3）．载冷剂：传递冷量的物质，空调一般是用水做载冷剂。

4）．制冷量：单位——千瓦（Kw）、大卡（Kcal）、冷吨（Rt）；
1千瓦（Kw）= 860大卡（Kcal）；
1 冷吨（Rt）= 3.517 Kw = 3024 Kcal ;
100Rt = 351.7 K w = 30万Kcal
冷吨（美）定义：是以24小时能把1吨（美）=2000磅0℃
水冻成0℃的冰的制冷能力定为制冷能力单位，即RT。

5）. 冷凝温度：气体液化时的温度（在一定压力下）。

同一物质冷凝温度是随压力变化而变化。

3．制冷循环的主要设备：
压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大主件组成。

用人为方法使制冷剂在密闭系统内进行物态（气态、液态）变化，达到连续、稳定提供冷量的一套制冷装置。

制冷循环的各个参数：（制冷剂R22）
制冷工质在蒸发器内参数：气态：压力0.64 Mpa ；温度 8℃；
压缩机出口：气态：压力1.5 Mpa ；温度 85℃；
冷凝器内参数：液态：压力1.5 Mpa ；温度 37℃；
冷却水温度：出口温度： 37 ℃；进口温度： 32 ℃；
冷冻水温度：出口温度： 8 ℃；进口温度： 13 ℃。

由于压缩机机型不同，以上各参数也不尽相同。

1）压缩机：
压缩机分类：活塞式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机等。

2）冷凝器与蒸发器：
一般是卧式壳管式；九十年代研制出板式换热器，已经被一些生产厂家在小型制冷机组上采用。

3）节流膨胀阀：
1）功能：降压
2) 类型：
A.热力膨胀阀：由感温包、膜片等组成。

B.浮球阀：保持蒸发中的液位恒定。

C．电子膨胀阀。

四．制冷机组的节能：
1．制冷机组的热回收：
1）中央空调制冷机组制冷循环：
中央空调制冷机组向空调末端输送8℃左右的冷冻水，在空调末端吸收室内的热量后，水温升高至13℃左右。

冷冻水回到蒸发器，又被冷媒冷却至8℃左右。

冷冻水带回室内的热量被冷媒吸收，冷媒经压缩机压缩，温度升高至58℃~90℃，使冷媒处于过热状态。

进入冷凝器被冷却水冷却至37℃左右，37℃左右冷却水经水泵输送到屋顶冷却塔喷淋冷却，冷却塔风机将热量排到大气中去。

整个过程消耗的是电。

2）冷凝热：
冷媒被压缩机压缩后，冷媒携带的热量进入冷凝器，该热量就是冷凝热。

冷凝热包括冷冻水从室内吸收的热量、压缩机电机的发热及冷媒被压缩产生的热量和气体冷媒在管道内高速流动产生摩擦热。

因此，冷凝热大于制冷量，如：活塞机组冷凝热是制冷量的1.3倍；离心机最低也达到1.15倍。

3）冷凝热回收：
A ． 制冷机组压缩机排出的冷凝热是通过冷却水带到屋顶冷却塔排到
大气中去。

余热回收技术就是回收冷凝热，在机组压缩机出口处与冷凝器
之间安装一个热回收装置，该装置使高温的气体冷媒与待加热的20℃自
来水进行热交换，将冷媒温度降下来；同时使水温提高到50℃左右。

把
排到大气中去的废热变为有用的热源，替代燃油与电加热酒店生活热水。

同时，冷凝热被吸收后降低冷却水和冷却塔的负荷，也有节电效果。

B
C ．确定热水量和水温：
85
40 Q
Q1Q2 Q3
A．可利用热能计算：查制冷剂压焓图，计算出过热状态和饱和状态的焓值。

B．根据可利用的热焓值，计算水的流量和流速。

C．设计热交换器：换热面积、容积、流道形式、口径等。

2．冷凝热回收的几个问题：
（1）对机组的影响：
a. 降低了冷凝压力，也就是降低压缩机的排气压力。

b. 降低了冷凝温度,提高机组制冷量。

根据计算：冷却水温度（冷凝温度）每降低1℃；机组制冷量可提高1.3% 。

冷凝热回收后，如果冷却水流量不变，冷凝温度可降低3~5℃；可提高机组制冷量4 % 左右，节电效果明显。

C．由于在机组冷凝器之前串联一个热采集器，排气管道增加弯头等，排气阻力会有所加大，一般会使压力增加0.3 Kg / cm²(30Kpa),管道设计得好会低于30 Kpa。

（2）不是所有制冷机组都可以进行热回收改造：
如：A. 排气温度低于50℃的机组;
B. 负压机组，冷媒R11。

C.排气管不好接的机组。

如：约克机组；
D.带节能器机组，如：特灵两级、三级压缩离心机组。

这些制冷机组一般都不好进行热回收改造。

（3）热回收发展趋势：
由于余热回收有利于节能，所以国内已经有些设备生产厂家，
制造出带热回收的中央空调制冷机组。

相信在不很长时间里，将会买到既能制冷又能出热水的各种机型的中央空调机组。

五．蓄冷技术：
蓄冷方法有显热蓄冷和相变潜热蓄冷两大类。

显热：物体被加热或冷却时物体只有温度的变化，而无形态变化所得到的（或放出）热量。

潜热：物体的温度不变，仅有状态的变化（相变）时，所吸收（或放出）的热量，
1．蓄冷空调的基本原理：
空
调
换
热
器
2. 冰蓄冷空调：相变潜热蓄冷
冰的相变潜热量是：335.2KJ/Kg；
载冷剂：乙二醇溶液；
3．高温水蓄冷：
在液体冷媒即将进入节流阀之前，利用低温水降低冷媒的温度（从32℃左右降低到12℃~15℃）。

也可以说是把夜间储存的冷量在白天机组运行时带到机组蒸发器里去。

原理：
水冷中央空调制冷机组冷媒（R22）冷凝温度一般在40℃左右，40℃左右的液体冷媒（R22）通过节流阀（亦称膨胀阀）到蒸发器蒸发成气态，吸收冷冻水的热量，产生制冷量。

如果液体冷媒（R22）在进蒸发器之前从40℃降低到10℃，则冷媒（R22）在蒸发器里蒸发成气态，必然吸收更多冷冻水的热量，极大提高了机组的制冷量。

根据理论计算：每降低冷媒（R22）冷凝温度1℃，机组提高制冷量1.8%，则： 30℃×1.8 % = 54 % 。

如果制冷机组使用后半夜的低谷电来运行，把酒店里的消防水池的水（约三、五百吨）降低温度到5℃左右，把冷量储存在消防水池的水里（蓄冷）。

白天用5℃左右消防水来降低冷媒（R22）的温度。

提高机组的制冷量，节约了白天的电。

峰谷电的电价差，就是该项技术的经济效益。

峰谷电的差价一般在0.6—0.7元左右，一台200K w的制冷机组，后半夜运行六小时。

则：每天可节约电价：0.65×200×6 = 780(元)，
一个月： 780 × 30 = 2.34（万元）
年效益：2.34×6 = 14 （万元）。