1、in hospital and the heating expenses of different water heaters , summarizes the冷水機組熱回收與熱泵熱水機組相結合的效益分析鄭就(廣東省水產學校,廣州510320摘要通過對熱泵熱水機組的年供熱性能系數的計算、對醫院熱水用量的計 算及不同熱水機組的產熱所 需的費用的計算，可以總結出冷水機組的熱回收與熱泵 熱水機組相結合所產生的經濟效益是非常大的 。關鍵詞冷水機組，熱回收，效益分析中圖分類號T U831; T U833文獻標識碼BB en efit An alysis on Comb in ati on of the

2、W ater Chiller sH eat R ecovery and H eat Pump W ater H eaterZHE NGJiu(G uangdong Province Marine Products School , G uan gzhou 510320Abstract :Through the com putati on of annual hot water heati ng coefficie nt of per forma nee of heat pum p , hot water dema ndecono mic ben efit which water chiller

3、s heat recovery in comb in ati on with heat pum pwater heater produces is great 1K eyw ords :Water chiller , Heat recovery , Ben efit an alysis1 概述利用制冷主機冷凝器的熱回收技術回收原來由冷卻塔帶走的熱量，這樣既可得到免費的熱水，又減少了冷卻塔的排放熱量， 減少城市熱島效應，值得提倡；滿足系統制冷的穩定運行是重點，如果從冷凝器回 收的熱量還是不能滿足需要，可以通過與 熱水機組相結合，得到所需的生活或工藝 熱水。采用空調系統冷水機組熱回收與熱水機組相結

4、合技術，在醫院、賓館、酒店、電子廠等將有非常大的前景。本文重點分析的是冷水機組的熱回收與熱 泵熱水機組相結合所產生的經濟效益。2 空氣源熱泵熱水機組的性能分析目前用來制造生活熱水的設備有：柴油鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐、太陽能及熱泵等。采用燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐制備生活熱水，能源消耗較 高，不環保。根據相比較，熱泵熱水機組在能耗、環保等方面有著不可比擬的優勢。由于熱泵運行方向與熱機相反，因此運行實現的是從低溫熱源吸取熱量，故其 可以充分利用環境 中的大量低位能余熱及廢熱，提升其品位以供利 用。熱泵在運 行時雖然消耗了一定的高位能，但它所供給的熱量卻是所消耗的高位能和汲取的低 位能之和，節約能源

5、的效果是顯而易見的。由于熱泵熱水機組大多采用儲水箱式系統設計，儲水箱的水溫是由低至高變化 的，故其冷凝溫 度也是由低到高變化。而蒸發器所處的外界環境的 溫濕度一年四季有較大的變化，所以熱泵熱水機組總是處于變工況運行狀態，評價其性能優劣應充分考慮其變工況運行的特點，可以應用熱泵熱水機組w ww .z h u lo nc冷凝溫度（r 的長江以南地區各處環境的溫濕度也有較大差別，因此擬建立熱泵熱水機組有 關儲水箱水溫動態特 性、外界環境溫濕度變化以及給水溫度變化的熱泵熱水器變工況性能仿真計算模型，計算分析廣州地區的熱泵熱水機組年供熱性能系數。根據某一熱泵熱水器的實際性能,取機械效率0192,電動機效

6、率0188,則指示 效率為01777。得出實際供熱性能系數與蒸發溫度、冷凝溫度之間的關系：COP pr =f pr (t o , t k(1式中:COP pr -實際供熱系數。根據計算，該熱泵熱水器的實際供熱性能系數與蒸發溫度、冷凝溫度之間的 關系曲線見圖1。由圖1可見，在同一蒸發溫度下，隨冷凝溫度的升高，實際供熱系數顯著下降； 隨蒸發溫度的降 低，實際供熱系數也有明顯下降，可見運行參數對 熱泵熱水機組的 實際供熱性能系數影響顯著，在進行經濟性分析時必須考慮其影響。圖1 熱泵供熱性能系數與蒸發溫度、冷凝溫度的關系3廣州年供熱性能系數的計算廣州年平均給水溫度為年平均濕球溫度，為1911C , 4

7、-10月年供熱性能系數的計算見表1。表1 廣州年供熱性能系數的計算i123456合計濕球溫度范圍(C 316715715121512161715171622152216271527163016 平均濕球溫度(C614101215201224192813時數（h 3481515134723153006229876（所占比例（% （d t i3197171291513826143341322161100冷水溫度t W 1iC 911121620242617蒸發溫度C-3160125101214191813起始冷凝溫度 t c 1i （C 1411172125293117終止冷凝溫 度（C60606

8、0606060考慮室外氣溫不同時的用水量比例系數1121115111110510197考慮水溫不同時的用水量比例系數117111571138111910187綜合用水量比例系數 k i210511811152112510185結霜供熱性能修正系數0190110011001100110011001100C OP2165310531794147413141773165廣州地區空氣源熱泵熱水機組年供熱性能系數C OP達到3165,在全社會面對能源短缺的今天，應在降低成本，提高性能的同時，大量推廣使用。4 熱回收與熱泵熱水機組的結合如果從冷水機組冷凝器回收的熱量不能滿足需要，可以通過與熱泵熱水機組相結

9、合，得到所需的生活或工藝熱水。下面以廣州某醫院的使用實例進 行分析。由于冷凝器的放熱量與空調負荷變化是同步的，而與生活熱水的使用時間卻難以達到同步，需加設蓄熱水箱；熱泵熱水機組可以利用谷電制造熱 水，一般也加設 蓄熱水箱；另外，由于熱水的需求 由冷水機組熱回收和熱泵熱水機組來提供，因此,可以共用一個熱水箱，并由熱泵熱水機組的微電腦w w w .z hu Io n g . c o m中央控制來進行定時定溫智能控制O在冷水機組的熱回收中，由于回收的是冷凝器 的顯熱，熱水的溫度基本能達到 55C ,可以通過控制水的流量來控制水的溫度，水的精確溫度靠熱泵熱水機組的微 電腦中央控制系統來控制。廣州某醫院

10、的空調系統及熱水系統如圖2所示。圖2 廣州某醫院的空調系統及熱水系統圖該醫院工作人員等需用熱水的共1600人，病房216床。醫院4-10月的平均濕球溫度見表2。表24-10月的平均濕球溫度月份45678910平均濕球溫度C1817201122142218221820181418(1小時用水量(按人數、床位計算G h =m q t Ki /T(2其中:q t表示用水定額；m表示用水人數、床位；T表示用水時間；K i表 示綜合用水量比例系數。(2耗熱量的計算即所需熱水負荷：Q h =CG h (t r -t l(3其中C表示水的比熱為 4187J/m 3K; t r表示熱水溫度，C; t l表示進

11、水溫度，C。(3 4-10月的冷水溫度的曲線擬合：表3 濕球溫度(t s和冷水溫度(t l的關系t s (C 1520122419t l (C162024根據曲線擬合的(線性最小二乘法，得：t l =31833+0180ts(4根據廣州地區的氣候條件，不同的建筑的熱水額度為：每日，一般人用水為40L/人,病人用水為100L/人。熱水溫度按55C計算,每日用水的時間按13小時計算。根據式（2、（3、（4和表（1、（2、（3及醫院負荷來計算,得到冷水溫度、熱水耗熱量及每日熱水耗熱量與每日熱回收量的差值，并計算4-10月該醫院的熱回收量及熱水耗熱量。圖3所示的是醫院4-10月的熱回收量與熱水耗熱 量

12、的比 較,其中曲線A所示的是醫院4-10月的日熱水耗熱量；曲線B是醫院4-10月的熱 回收量。由統計可知,4-10月的熱水耗熱量總量為698314kW , 4-10月的熱回收總量為 413816kW , 4-10月的熱水耗熱量總量與熱回收總量的差值為284418kW。4-10月的熱回收總量占4-10月的熱水耗熱量總量的比例K r為：K r =413816/698314=5912%(5由此可知，4-10月的熱回收總量接近4-10月的熱水耗熱量總量的六成，因此經 濟效益較大。若醫院的4-10月的熱水耗熱量總量采用冷水機組的熱回收與熱泵熱水機組相 結合來提供和其他采用柴油鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐等熱水

13、機組單獨提供的進 行比較,則有:4-10月的熱水耗熱量總 量為698314kW ,若進水溫度為20C ,每小 時產生o m55C 的熱水量：G 1=Q 1/C (t 2-t 1 =698314 316/ X4187(55-22 =171515(噸(6按機組每天運行13個小時計算,4-10月可產55C熱水的總量:171515怡=2230115噸 由圖3可知，4-10月的熱水耗熱量總量與熱 回收 總 量 的差值為284418kW ,若進水溫度為20r ,每小時產55r的熱水量：G 2=Q 2/C (t 2-t 1 =284418 316X/4187(55-22 =699(噸(7按機組每天運行13個

14、小時計算,由4-10月的熱水耗熱量總量與熱回收總量 的差值可產55E熱水的總量:699怡=9087(噸。表4是經濟效益分析表。圖34-10月的熱回收量與熱水耗熱量的比較表4 經濟效益分析表燃料方式燃料價格理論熱值綜合利用率(%熱水成本（元/噸4-10月產熱水的費用（萬元維護保養費用（萬元/年使用年限（年/臺柴油鍋爐5139元/kg 10200kCal/kg 8023112511665-10液化石油氣鍋爐 516元 /kg 45217k J/kg7025193571874-6熱泵熱水機組+熱回收機組1元/kWh 3600k J/kWh300141291819410-15電熱水鍋爐1 元 /kWh3