关于利用溴化锂吸收式机组实现高效率冷热综合供给的研究

关于利用溴化锂吸收式机组实现高效率冷热综合供给的研究孟玲燕韩世庆刘奇宋媛媛（大连三洋制冷有限公司，大连 116600）摘要：为进一步拓宽溴化锂吸收式机组的应用范围，更加合理高效的利用热源实现冷热综合供给，介绍了一种新型溴化锂吸收式冷热水同时取出型机组。

此类机组不仅在功能上可以实现制冷、供暖和卫生热水的多种模式组合输出；而且供冷供热综合效率远远高于同类型机组，因此可以大幅降低热源的消耗量，空调系统的运行成本和系统初投资，并减少设备的占地面积和管理维护成本。

实验数据和分析结果表明，采用新型机组的空调系统不论是在系统初投资还是运行费用上都占据了巨大的经济优势。

关键词：溴化锂吸收式机组冷热同时高效THE RESEARCH ON THE EFFICIENT PROVIDING OF HEATING AND COOLING USING LITHIUMBROMIDE ABSORPTION UNITMeng Lingyan Han Shiqing Liu Qi Song Yuanyuan(Dalian Sanyo Refrigeration Corporation Limited, Dalian 116600)Abstract: In order to further broaden the application of lithium bromide absorption unit range, using heat energy more rational and efficient to achieve an integrated supply of heating and cooling. The paper introduced a new type of lithium bromide absorption unit which can supply heating and cooling simultaneously. The function can be achieved not only in the cooling, heating and sanitary hot water output of the combination of a variety of modes, but Integrated heating and cooling efficiency is much higher than the same type of unit. So, it can significantly reduce the heat consumption, air-conditioning system operating costs and greatly reduced initial investment and the equipment footprint、management and maintenance costs. Experimental data and analysis results show that the new unit's air conditioning system, whether the initial investment in the system or operating costs are accounted for on a huge economic advantage.Keywords: lithium bromide absorption chiller/heater, heating and cooling, high efficient0引言随着全国经济的不断发展，各个城市的供电负荷直线攀升。

据供电部门预测，在每年的供电负荷中，空调负荷占到了三成左右。

一些城市夏季空调用电甚至达到电力负荷的40%，并且该比例还以每年20%的速度递增，这已经成为各大城市严重缺电的主要原因之一。

如何改变用电过于集中，能耗过大，削减电网高峰负荷，一直是有关部门面临的一大难题。

于是“高效化”成为空调行业前进不可避免的发展趋势。

分析空调领域的构成主要分为电力驱动的制冷机组（如螺杆机组，离心机组等）和热力驱动的吸收式制冷机组。

从能源效率上考虑，电力空调制冷的一次能源利用率约为1.5（发电效率×制冷机效率=0.3*5），溴化锂吸收式机组制冷的一次能源利用率约为1.3，因此电力空调略占优势。

但电力空调一般都是单冷型机组，若要配合供暖并生活热水的提供往往需要增加配备燃气锅炉(一次能源利用率极限为1)或者电热水器(一次能源利用率为发电效率0.3)。

如此，不仅需要额外增加制热设备，而且制冷和制热的综合能源效率会发生大幅下滑。

尤其是北方供暖负荷需求大的寒冷地区，制冷和供暖的综合COP会降得更低。

而对于吸收式机组，一方面它的调峰补谷作用显著：因为它主要由热源驱动，电耗极小，因此能在很大程度上削减电网的高峰负荷；另一方面，吸收式机组的功能集成性好，可以使用单一机组同时实现制冷，供暖和卫生热水的提供，而不需要额外增加设备。

不仅如此，吸收式机组在环保方面也表现不俗，由于吸收式空调所采用的工质溴化锂和水是对环境、人体完全无害的天然原料。

故不仅有利于缓和大气温室效应，也有助于减少酸雨形成。

由分析可见，吸收式空调机组具有广阔的发展前景。

而更加高效化，多功能化也同样是吸收式空调机组的研究发展方向。

1新型高效溴化锂吸收式冷温水同时取出机的开发背景溴化锂吸收式制冷机与传统的压缩式制冷机不同之处在于它使用热能作为驱动能源，而非电能。

它以溴化锂溶液为吸收剂，以蒸汽、热水、烟气、燃油/燃气直接燃烧产生的热量或其它废热作为热源，利用蒸发、吸收的原理来实现制冷目的。

目前，溴化锂吸收式机组按驱动能源种类可分为直燃型（燃油/燃气）、蒸汽型、温水型和烟气型以及其中的几种能源综合利用型。

按照机组的功能又可以分为单冷机、冷温水机（制冷或者制热）、冷温水同时取出机、冷热暖（可制冷、供暖和卫生热水同时运行）三用机、热泵等。

目前，蒸汽型机组中发展比较成熟，应用比较广泛的多功能机组为蒸汽型冷温水机，循环原理如图1所示，使用蒸汽（压力294～784kPa）作为热源，可以实现夏季供冷，冬季供暖的需求，但是不能同时提供冷热水和卫生热水。

直燃型机组中应用比较广泛的是常规型冷热暖三用机组，循环原理如图2所示，使用燃油/燃气直接燃烧产生的热量作为热源，实现制冷、制热功能。

在高温再生器蒸汽箱的顶部设置温水器，利用高温再生器中稀溶液受热浓缩产生的高温蒸汽来加热温水器中的供热水包括供暖水和卫生热水，蒸汽放热后形成的凝结水回到高温再生器，供再次循环利用。

制热部分原理同蒸汽锅炉。

采用这样的循环原理，可以实现冷热水以及卫生热水的同时供给；冷热水同时供给时，制冷部分的COP(能量利用系数=收益热量/消耗热量)为正常吸收式的制冷COP值，约为1.3左右，而制热部分的极限COP为1；那么，当冷热比为1：1时，通过计算，可得到冷热综合COP仅为1.14左右。

图1. 蒸汽型冷温水机组循环原理图E、F 冷温水进出口 G、H 冷却水进出口 M 蒸汽入口1 蒸发器2 吸收器3 冷凝器4 低温再生器5 高温再生器6 低温热交换器7 高温热交换器8 冷剂凝水热交换器9 冷媒泵 10 稀溶液泵 11 浓溶液泵 12 疏水器13 制冷用蒸气凝水热回收器 14制热用蒸气凝水热回收器图2. 高效型直燃冷热暖三用机组循环原理图A、B 供暖水进出口 C、D卫生热水进出口 E、F 冷水进出口G、H 冷却水进出口1 蒸发器2 吸收器3 冷凝器4 低温再生器5 高温再生器6 供暖用温水器7 低温热交换器8 高温热交换器 9冷剂凝水热回收器 10 冷媒泵 11 稀溶液泵 12 浓溶液泵 13卫生热水用温水器2 新型高效溴化锂吸收式冷温水同时取出机组简介2.1新型高效溴化锂吸收式冷温水同时取出机组循环原理新型高效溴化锂吸收式冷温水同时取出机组的循环原理图如图3和图4所示。

图3为直燃型机组；机组由蒸发器、吸收器、冷凝器、低温再生器、高温再生器、低温热交换器、高温热交换器、冷剂凝水热回收器、冷剂泵、溶液泵、供暖用温水器、卫生热水用温水器及连接配管等组成。

机组的构成与常规冷热同时供给型机组相同，但是通过流程的改变使冷热综合COP 可达1.45以上，较常规同时供给型机组效率提高27%以上。

机组的基本运转原理是：外界的热源加热高温再生器里的稀溶液，使溶液里的冷剂（纯水）吸热汽化蒸发出来，一部分蒸汽通过连接配管进入（供暖用/卫生热水用）温水器，在（供暖用/卫生热水用）温水器的换热管群外部冷凝放热，这样（供暖用/卫生热水用）温水器管群里面的供暖水/卫生热水就会吸收冷剂凝结热，温度升高，从而实现供暖水/卫生热水热量的取出，而蒸汽放热后冷凝为纯水后进入冷凝器而不是回到高温再生器。

同时，高温再生器里的稀溶液蒸发冷剂后变成高浓度的一次浓缩液。

在高温再生器里产生的另外一部分蒸汽则经管路进入低温再生器，对一次浓缩液进行二次加热浓缩使之成为浓溶液，同时产生蒸汽。

浓溶液经溶液管道进入吸收器；蒸汽则进入冷凝器被冷却水冷凝为纯水在与供暖产生的纯水汇合后回到蒸发器，经布液装置散布在冷水管群上，在低压下纯水吸取冷水管群中冷水的热量蒸发成为冷媒蒸汽，而冷水管群中的空调冷水放出热量，温度降低，从而实现空调冷水的取出。

同时，来自吸收器的浓溶液吸收这些冷媒蒸汽汇合成为稀溶液，稀溶液被溶液泵从吸收器加压输送到高温再生器进行下一轮制冷与供暖的循环。

图4为蒸汽型机组，此机组较常规的蒸汽型冷温水机组在结构和流程上都有较大的改进，通过增加供暖用6和卫生热水用13温水器，可以实现制热，制冷和卫生热水的同时提供，并且可以通过调节控制阀F1,F2和F3的开度来平衡各负荷的变化需求。

由于采用了与上述直燃型冷温水机组相同的循环流程，因此制冷制热综合性能系数也大于单冷工况。

2.2新型高效溴化锂吸收式冷温水同时取出机组的图3. 新型高效直燃型溴化锂吸收式冷温水同时取出机组循环原理图A 、B 供暖水进出口C 、D 卫生热水进出口E 、F 冷水进出口G 、H 冷却水进出口1 蒸发器2 吸收器3 冷凝器4 低温再生器5 高温再生器6 供暖用温水器7 低温热交换器8 高温热交换器 9冷剂凝水热回收器 10 冷媒泵 11 稀溶液泵 12 浓溶液泵 13卫生热水用温水器图4. 高效蒸汽型溴化锂吸收式冷温水同时取出机组循环原理图A 、B 供暖水进出口C 、D 卫生热水进出口E 、F 冷水进出口G 、H 冷却水进出口1 蒸发器2 吸收器3 冷凝器4 低温再生器5 高温再生器6 供暖用温水器7 低温热交换器8 高温热交换器 9冷剂凝水热回收器 10 冷媒泵 11 稀溶液泵 12 浓溶液泵 13卫生热水用温水器 14 疏水器 15 制冷用蒸气凝水热回收器 16制热用蒸气凝水热回收器1.一台套设备可以同时实现三个回路的冷热水取出，同时实现制冷、供暖与卫生热水的提供，既简化了空调系统的设计和施工，又节省了换热机组的占地面积。