下载文档原格式
其 他收稿日期作者简介段理华(—),男,3年毕业于太原理工大学电力系统及自动化专业。
风冷螺杆热回收机组应用及经济性分析段理华(深圳麦克维尔空调有限公司,广东深圳 518111)摘 要:介绍不同系列风冷螺杆热回收机组的应用,对不同应用方式进行分析,为类似项目提供参考,并对不同系统全年运行经济性进行分析。
热回收机组经济、社会效益明显,在有条件的区域可大力推广。
关键词:空调系统;热回收;经济性分析中图分类号:T U83 文献标识码:A 文章编号:10042954(2008)S1012202随着我国经济的快速增长,能源需求逐年递增。
而我国建筑总能耗约占社会总能耗的30%～40%,其中采暖空调系统约占50%～60%,空调节能已经刻不容缓。
热回收机组是利用空调自身废热来产生生活、生产用热水的空调系统,对于一些有稳定热水需求的建筑可推广采用,这对建筑节能、环境保护、二氧化碳减排等都有深远的意义。
笔者总结了不同风冷螺杆式热回收机组应用,并对运行经济性、投资回报进行了分析,对类似系统推广应用提供参考。
1 部分热回收机组部分热回收机组主要采用在压缩机排气和风冷换热器之间串联板式换热器,以回收压缩机排气过热部分热量,整个热回收量大约为机组制冷量的25%左右。
这种系统在使用时主要采用加热水箱+储水箱+热泵热水机组来实现。
在夏季空调机组运行过程中,回收冷凝热,储存于水箱之中,然后通过供水系统送入需要生活热水的区域;在过渡季节,由于不开空调主机,此时可通过运行热泵热水机组提供热水;冬季空调机组在运行制热的同时可提供高温热水,此时会影响空调侧热量,在机组选型过程中要考虑这部分消耗热量,热泵热水机组此时辅助运行。
这种方案可为客户提供制冷、制热、热水系统解决方案,在部分区域完全替代锅炉运行。
111 部分热回收机组应用机组在运行时通过循环将加热水箱中的水加热到设定温度,然后通过水泵将热水送入储水箱,再通过恒压供水系统送入生活用水管网,见图1。
空调是空气调节的简称，是使室内空气温度、湿、清洁度和气流速度（简称四度）保持在一定范围内的一项环境工程技术，它满足生活舒适和生产工艺两大类的要求。
空调的发展历史在二十世纪六,七十年代,美国地区发生罕见的干旱天气,为解决干旱缺水地区的空调冷热源问题,美国率先研制出风冷式冷水机,用空气散热代替冷却塔,其英文名称是:Air cool Chiller,简称为Chiller!在空调历史中，美国已经发展和改进了有风管的中央单元式系统，并得到了正在现场安装和修理有风管的单元式空调系统的空调设备分销商和经销商的强力支持。
WRAC是最简单和最便宜的系统，能够很容易的在零售商店中购得，并在持续高温来的时候自己安装。
同时，无风管的SRAC和SPAC自70年代起在有别于美国市场的动力下在日本得到发展和改进。
之后，设备设计和制造技术在90年代被转让到中国，这是通过与当地公司(包括主要元件如压缩机、热交换器、电劝机、精细阀和电子控制器的本地制造商)组成的合资公司进行的。
在90年代中国也从其它先进国家吸收了较大型空调设备的先进高新技术，并与多数是美国的大公司组成合资企业。
现今，中国已是一个顶级国家，她的当地主要工厂和合资企业制造了大量SRAC 和SPAC以满足增长的国内市场和出口需要。
日本过去几年在把SRAC和SPAC机组出口到中国、欧洲和中东以建立新的市场。
但是中国现今已是最大的空调出口国，在2001年出口的WRAC，SRAC和SPAC机组总数达500万台，2002年预计有750或800万台机组出口，而日本正在失去出口的地位。
按国家进行回顾美国美国是最大的空调市场，占世界总空调设备销售额的28％，大多数是有风管的单元式空调系统。
但是，热泵比例相对的低，在2001年以数量计占20％而以销售额计‘占30％。
美国空调市场与其它国家的差别，一些明显的原因是：大多数人居住在位于有广阔空间的郊区独立房屋内，可以更方便地为整个室内空间的舒适优先选择安装风管。
麦克维尔螺杆式、离心式冷水机组维修保养：麦克维尔单螺杆冷水机组：日常维修保养流程日常开机1. 启动冷冻水水泵和冷凝水泵。
2. 机组显示屏必须通电24小时或压缩机油槽温度不低于40℃。
3. 检查机组的排气截止阀，吸气截止阀，供液截止阀，喷液截止阀是否打开：4. 点击“主画面”，点击“启动”按钮，运行（绿色）指示灯亮，机组倒计时完毕机组按顺序启动。
5. 机组启动后听压缩机有无发出异常噪音。
6. 当排气压力1．4Mpa或冷凝器进水温度28℃时，启动冷却塔风扇。
7. 观察蒸发器出水温度显示是否正常。
日常停机1. 在显示屏的“主画面”点击“停止”按钮，运行指示灯灭，机组慢慢减载直至停机。
2. 停止冷凝水水泵与冷却塔风扇。
3. 待蒸发器出水温度≤15℃后停止冷冻水水泵。
长期停机如长时间停机需断开主电源，当环境温度≥5℃时，必须将蒸发器与冷凝器内的水放干净，避免冻坏机组。
紧急停机当机组出现紧急故障（如压缩机噪音异常、控制线路短路等）需紧急停机时，按机组控制面板上的红色急停开关。
麦克维尔单螺杆冷水机组触摸式显示屏操作简介麦克维尔单螺杆冷水机组是单色触摸式显示屏，具有中文显示、显示亮度可调等功能使用方便、操作简单。
在使用时注意表面清洁，勿用硬物将表面划伤。
触摸式显示屏的操作1、触摸式显示屏上电后，显示屏将显示系统（英文）菜单：A、（Download）下载程序B、（Uploap）上载程序C、（Copy）拷贝程序D、（Contrast）亮度调节E、（Run）进入运行画面2、点击“Run”将显示麦克维尔单螺杆冷水机组主画面，点击“主画面”后显示：设定温度、出水温度、总能量、等待时间，在屏幕下方有三个按键分别为：启动、停止、菜单。
设定温度：为机组冷冻水出水温度，设定范围4～12℃，通过右侧的＋/－键改变设定温度，每按键一次温度改变0．1℃。
出水温度：所测实际冷冻水出水温度。
总能量：机组运行时的总能量。
等待时间：按下启动键后显示离压缩机启动的倒计时间。
麦克维尔（McQuay）于1872年创建于美国明尼苏达州明尼亚波斯市（MINNEPOLIS），是全球最大的空调制冷设备专业公司之一。
一百多年来，公司励精图治，锐意进取，不断创新，使其不仅拥有在空调制冷领域中世界上最前沿的技术，有世界上最先进的制冷空调生产设备和制造手段，高超的产品质量和性能，而且还有合理的产品性能价格比，令人满意的客户服务，以及完美的支持保障。
在全世界客户心目中，麦克维尔不仅具有良好的企业信誉，而且还给他们带来了四季如春的享受以及丰厚的投资回报。
麦克维尔是空调、制冷领域中产品技术开发的先驱：麦克维尔在新产品、新技术的研制和开发上向来是着着领先的,拥有世界空调发展史上的诸多第一：1872年，制造出第一台蒸气机1917年，引进第一台教室用通风机1930年，第一台“吸盘管”通风机1932年，开发第一台封闭式空调压缩机1935年，第一台密封式电机离心式冷水机组1940年，首先提供风机盘管1951年，第一家制造套装空调末端机1961年，引进首台液体冷媒冷却电机1962年，世界首创正压冷水机组为后来美国环保局的政策改变而作出迅速反应建立基础1965年，首先引进离心式压缩机散流滑块1967年，引进静电空气清新机1968年，引进流体力学轴承1971年，首台双机头离心式冷水机组1972年，首先提供叉环路卸载于屋顶成套空调机1972年，首先引进变风量屋顶成套空调机连整合控制元件1975年，首先推出超过110冷吨冷活塞机1978年，推出VANETROL静压控制系统于屋顶成套空调机1980年，首先推出水源热泵变风量和固态控制器1986年，使用直接数位控制技术并引进MicroTech自控器1988年，麦克维尔在全球首家设计并制造对臭氧层无损的HFC134a冷媒冷水机组1990年，率先使用开放协议与楼宇自控系统连网1992年，首家停止销售使用CFC氟里昂制冷剂的厂家1992年，荣获美国环保局同温臭氧层保护奖1994年，引进大冷吨单螺杆冷水机组1994年，HFC134a环保冷媒应用于全线麦克维尔冷水机组1994年，中国第一台 HFC134a环保冷媒离心式冷水机组在麦克维尔中国工厂面世1995年，引进室内最静水源热泵1995年，引进第一台碳纤维合成框架空气处理机1995年，提供双机头离心机至2500冷吨1996年，首家推出HFC410a环保冷媒单螺杆冷水机组1997年，引进SuperMod空调气体炉，可卸载到5%2000年，深圳麦克维尔工厂率先在中国推出家用中央空调联网集中控制器2003年，麦克维尔在美国推出世界首台磁悬浮离心式冷水机组麦克维尔是全球空调、制冷领域最大的专业公司之一：麦克维尔于1982年全面收购了美国国际西屋集团（WESTING HOUSE S.A）的中央空调部；1987年收购了欧洲最悠久的空调公司WESPER公司；1988年收购了美国著名的空气净化设备公司AAF公司，并成立了AAF--McQuay集团；1995年英国历史悠久的空调、制冷公司J&E Hall的加盟更加壮大了麦克维尔的力量，成为世界上最大的专业制冷空调公司之一。
适用于麦克维尔模块式风冷冷水/热泵机组MAC210/MAC230D /DS/DM/DR/DRS/DRMC302l 控制器使用手册一、操作1、开关机按 ON/OFF 键，机组在开机（ RUN 灯亮）、关机（ RUN 灯灭）之间切换。
2、模式选择按“模式”键可在制冷 /制热模式之间切换，须注意的是，模式却换必须在关机状态下进行。
3、参数查询使用本控制器能查询它所联网的任意一台机组的工作状态及参数（有哪几台压缩机在工作、进水设置温度、进水温度、出水设置温度、出水温度、机组的定时设置、制冷防冻温度、冬季防冻温度、除霜温度等）。
按“机组”键后机组号码闪烁，此时按“▲”或“▼”键改变机组号，查看到的是不同机组的当前参数，若要查询某个机组的工作参数，找到欲查询的机组号时按“确定”键即可查询该机组的工作参数了，按“▲”或“▼”键查看该机组的不同的参数。
4、参数设置①按“密码”键显示器左下框内显示“密码输入”和“00”，按“▲”或“▼”键改变数值，当选择到正确的用户密码后按“确定”键（出厂密码为“ 00”），显示框内显示时间，则表示已经输入正确的用户密码，可以进行以下设置：A、运行参数修改：在输入正确密码后，按照步骤②→③→④就能够完成运行参数的修改设置。
B、用户密码修改：在输入正确密码后，按“密码”键显示框内只显示“00”，则表示进入用户密码修改设置，按“▲”或“▼”键改变数值后，按“确定”键修改拥护密码完成，同时跳出参数设置状态。
②按“机组”键后机组号码闪烁，此时按“▲”或“▼”键改变机组号，找到欲设置参数的机组号时按“确定”键即可设置该机组的工作参数了（可设置的参数有：制冷进水温度、制热进水温度）。
③按“▲”或“▼”键选择要设置的参数，按“确定”键后就可以按“▲”或“▼”键设置参数值，设置完成后按“确定”键保存设置结果。
④重复步骤②可设置其他参数（注意：60 秒内没有按键则退出参数设置）。
⑤设置参数值必须在关机状态下进行。
中图分类号：ＴＵ８３文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－８４４９（２００８）０１－００５６－０３０引言随着社会经济发展，越来越多的风冷热泵机组被客户采用。
夏季，风冷热泵机组在运行的同时，会通过风侧热交换器向环境中散发出大量的冷凝热，冷凝热的排放不但使城市气温不断升高，而且在城市中心形成“热岛”效应。
冷凝热的排放已经被环保人士广泛关注。
如果把这部分能量回收回来加以利用，不但可以节约能源、减少二氧化碳排放，而且可以保护环境。
从这个思路出发，麦克维尔开发了风冷螺杆式热泵全热回收机组。
这种机组可在夏季运行时全部回收空调产生的冷凝热，在过渡季节可运行热泵热水器模式产生热水，在冬季则可运行热泵模式或热泵热水器模式。
本文探讨了这几种模式实现方式及试验结果。
１热泵全热回收机组实现方式在原机组上增加热回收换热器，热回收换热器同空调水侧热交换器采取并联方式。
当夏季运行时，通过热回收换热器、水侧热交换器、风侧热交换器三者之间通过控制实现相互切换，可实现制冷加上热回收、热泵热水器、制冷三种模式。
当过渡季节运行时，通过风侧热交换器和热回收侧换热器实现热泵热水器运行模式。
当冬季运行时，通过风侧热交换器和空调水侧热交换器实现空调制热模式，通过热回收侧换热器和风侧热交换器实现热泵热水器模式，这种模式可通过设定分时启动。
２热回收机组原理４种运行模式如下：（１）制冷模式。
制冷剂通过电磁阀３、四通换向阀４、风侧热交换器５，经过单向阀７、过滤器１３、电子膨胀阀１０、电磁阀１１、单向阀１２、水侧热交换器６及四通换向阀４，最后流回压缩机１，完成整个制冷循环。
这风冷螺杆热泵全热回收机组分析段理华，周玲（深圳麦克维尔空调有限公司，广东深圳５１８１１１）摘要：对热泵全热回收空调机组系统原理进行了介绍；对风冷热回收机组试验结果作了分析，可供该类型机组设计及应用参考。
关键词：风冷螺杆；热泵；全热回收；设计；试验图１热泵全热回收机组原理１－压缩机２，３，９，１１－电磁阀４－四通阀５－风侧热交换器６－热回收换热器７，８，１２，１４，１７，１８－单向阀１０－电子膨胀阀１３－过滤器１５－储液器１６－水侧热交换器表１电磁阀、四通阀开关情况汇总开序号１２３４○关●模式制冷制冷＋热回收热泵热水器制热２●○○●３○●●○９●●○○１１○○●●四通阀不带电不带电带电带电电磁阀出水口进水口３２１４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７１８出水口进水口ＣＯＰ３．６３．２２．８２．４２．０种运行模式同普通空调机相同，仅提供空调用冷水。
（２）制冷加热回收模式。
制冷剂经电磁阀２、热回收换热器６、单向阀１８、储液器１５、单向阀１４、过滤器１３、电子膨胀阀１０、电磁阀１１、单向阀１２、水侧热交换器６及四通换向阀４，最后流回压缩机１，完成整个循环。
这种模式下机组在提供冷水的同时可提供生活及工业用热水。
（３）热泵热水器模式。
制冷剂经电磁阀２、热回收换热器６、单向阀１８、储液器１５、单向阀１４、过滤器１３、电子膨胀阀１０、电磁阀９、单向阀８、风侧热交换器５及四通换向阀４，最后流回压缩机１，完成整个循环。
这种模式下机组仅仅提供生活或工业用热水，对于不开空调的过渡季节可通过这种模式来产生热水。
（４）制热模式。
制冷剂经过电磁阀３、四通换向阀４、水侧热交换器１６、单向阀１７、储液器１５、单向阀１４、过滤器１３、电子膨胀阀１０、电磁阀９、单向阀８、风侧热交换器５及四通换向阀４，最后流回压缩机１，完成整个循环。
这种运行模式同普通空调相同，仅提供空调用热水。
夏季可采用自动模式，微电脑控制器会根据设定的空调和热水需求自动转换运行模式，以实现最省电和智能调节。
冬季可采用分时启动模式，来满足空调和热水的需求。
３实验分析３．１热回收运行模式分析从图２～图５可以看出：（１）随着热回收出水温度升高，热回收量呈下降趋势，机组能效呈下降趋势。
此时机组冷凝温度升高，蒸发温度变化不大，制冷剂流量变小，压缩比变大，单位制冷剂功耗增大导致能效呈下降趋势。
（２）随着冷水出水温度升高，热回收量同制冷量之比呈下降趋势，制冷量、热回收量和功率均呈上升趋势，制冷量增长趋势大于热回收量增长趋势，而热回收量增长趋势又大于功率增长趋势，故机组能效比呈上升趋势。
（３）热回收出水温度越高，冷水出水温度越低时：机组压缩机压缩比高，功耗大，机组整机效率低。
热回收出水温度越低，冷水出水温度越高时，机组处于高效率运行。
（４）全热回收的热回收量为标准工况制冷量的１．１￣１．３倍。
图５机组ＣＯＰ在不同冷水及热回收出水温度下的数值图２制冷量和热回收量随热回收出水温度变化图图３热回收量、制冷量以及功率与冷水７℃出水温度时相应参数比值图４热回收量同制冷量在不同冷水及热回收出水温度下比值（冷水出水温度７℃）热回收侧出水温度／℃冷水出水温度／℃冷水出水温度／℃冷水出水温度／℃制冷量热回收量热回收量／冷水出水温度７℃时热回收量制冷量／冷水出水温度７℃时制冷量功率／冷水出水温度７℃时功率热回收出水温度４０℃热回收出水温度４５℃热回收出水温度５０℃热回收出水温度４０℃热回收出水温度４５℃热回收出水温度５０℃４５６７８９１０热回收量／制冷量１．３０１．２６１．２２１．１８１．１４１．１０４５６７８９１０制冷量和热回收量／ｋＷ４２０４００３８０３６０３４０３２０３００２８０４５６７８９１０１．０９１．０４０．９９０．９４０．８９４０４５５０相应参数比值３．２热泵热水器运行模式分析从图６可以看出：（１）随环境温度降低热泵热水器制热量呈下降趋势。
环境温度为－１０℃时，制热能力衰减了４５％左右，对于华北地区使用需要考虑辅助加热装置。
（２）随热泵热水器出水温度升高，制热量呈下降趋势，能效呈下降趋势。
由于此时冷凝压力升高，蒸发压力变化不大，制冷剂流量变小，压缩比变大，单位制冷剂功耗增大导致能效呈下降趋势。
（３）夏季和过渡季节运行，机组可稳定提供热水，且机组制热能效比大于３．５。
４结语对于华南、华东地区来讲，夏季有１２０ｄ以上空调运行季节，整个夏季空调运行季节可为客户免费提供热水，空调机组经济效益较为明显。
过渡季节不开空调时，可采用热泵热水器运行模式提供热水，这时能效比高达３．５以上，相比锅炉、电加热装置来讲，可为客户节省费用。
对于冬季可采用多台机组配合分时启动，可解决空调热水及生活热水问题，在华南、长江流域部分地区可完全替代锅炉，其它区域可同其它设备配合使用。
风冷螺杆热泵全热回收机组对于在使用空调制冷同时且需要热水或制热的建筑非常适合。
譬如酒店、会所、医院、洗浴中心，学校、厂房等，在这些场合可大力推广采用这种设备。
这种机组的使用，可减少锅炉采用。
对保护环境，减少二氧化碳排放有深远意义。
能源的再生利用，也符合目前国际、国内的政策环境，尤其符合我国的国情。
参考文献：［１］ＧＢ／Ｔ１８４３０．１－２００１，蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组工商业和类似用途的冷水（热泵）机组［Ｓ］．［２］麦克维尔大型风冷单螺杆式热回收机组样本［Ｚ］．［３］蒋能照．空调用热泵技术及应用［Ｍ］．机械工业出版社，１９９７．［４］尉迟斌，等．实用制冷与空调工程手册［Ｍ］．机械工业出版社，２００１．［５］彦启森．空气调节用制冷技术［Ｍ］．第二版．中国建筑工业出版社，１９８５．［６］Ｈ基恩．热泵［Ｍ］．第二卷（电动热泵的应用）．机械工业出版社，１９８７．［７］荣国华．夏季回收制冷剂冷凝热的几种方法［Ｊ］．建筑热能通风空调，１９９９，（１）：２７￣２９．［８］吴献忠，夏波，吕林泉，张跃国．冷凝热热回收机组的开发和应用［Ｊ］．制冷与空调，２００１，１（６）：２９￣３２．［９］龚七彩，常世钧，马扬，曾巍，林鑫．蒸汽压缩式水冷制冷机的双冷凝器热回收技术［Ｊ］．建筑节能通风空调．２００５，２４（１）：６￣１２．［１０］董明．星级酒店中央空调冷凝热回收利用项目分析［Ｊ］．能源工程，２００３，３：６３￣６４．［１１］周延安．中央空调制冷机组废热回收技术在宾馆的应用［Ｊ］．节能与环保，２００４，１２：２９￣３３．［１２］郑晓娟，魏玉林，王永翔，李春华，黄文平．螺杆式冷水（热泵）机组废热回收开发应用［Ｊ］．制冷，２００５，２４（１）：８１￣８３．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｏｔａｌＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙＵｎｉｔｆｏｒＡｉｒＣｏｏｌｅｄＳｃｒｅｗＨｅａｔ－ｐｕｍｐＤＵＡＮＬｉ－ｈｕａ，ＺＨＯＵＬｉｎｇ（ＳｈｅｎｚｈｅｎＭｃＱｕａｙＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８１１１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｏｔａｌｈｅａｔｒｅｃｏｖｅｒｙｕｎｉｔｆｏｒａｉｒｃｏｏｌｅｄｓｃｒｅｗｈｅａｔｐｕｍｐ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｇａｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｕｎｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｃｏｏｌｅｄｓｃｒｅｗｈｅａｔｐｕｍｐ；ｔｏｔａｌｈｅａｔｒｅｃｏｖｅｒｙ；ｄｅｓｉｇｎ；ｔｅｓｔ图６热泵热水器性能参数随环境温度的变化ａ）制热量／机组制冷量ｂ）ＣＯＰａ）ｂ）热水器出水温度４０℃热水器出水温度４５℃热水器出水温度５０℃热水器出水温度４０℃热水器出水温度４５℃热水器出水温度５０℃环境温度／℃制热量／机组制冷量１．４１．２１０．８０．６０．４４０３５３０２５２０１５１０５０－５－１０环境温度／℃４０３５３０２５２０１５１０５０－５－１０ＣＯＰ４．８４．３３．８３．３２．８２．３１．８。
