精密空調(diào)熱回收概念與分類形式
您了解空調(diào)熱回收技術(shù)嗎？其實(shí)內(nèi)容真不少！暖通南社為您一一道來(lái)。
什么是熱回收？
冷水機(jī)組在制冷時(shí)，壓縮機(jī)排出的高溫、高壓制冷劑氣體在冷凝器中冷凝放熱，在常規(guī)冷水機(jī)組中這部分冷凝熱量通常被冷卻塔或冷卻風(fēng)機(jī)排向周圍環(huán)境中，這對(duì)需要用熱的場(chǎng)所如賓館、工廠、醫(yī)院等是一種巨大的浪費(fèi)，同時(shí)給周圍環(huán)境也帶來(lái)一定的廢熱污染。
熱回收技術(shù)就是通過(guò)一定的方式將冷水機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中排向外界的大量廢熱回收再利用，作為用戶的最終熱源或初級(jí)熱源。
此時(shí)，精密空調(diào)壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑先進(jìn)入熱回收器，放出熱量加熱生活用水(或其它氣液態(tài)物質(zhì))，再經(jīng)過(guò)冷凝器和膨脹閥，在蒸發(fā)器吸收被冷卻介質(zhì)的熱量，成為低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，返回壓縮機(jī)。

部分熱回收
在流出壓縮機(jī)進(jìn)入冷凝器時(shí)，制冷劑蒸氣為過(guò)熱狀態(tài)，部分回收就是回收利用這部分熱量。在壓縮機(jī)與常規(guī)冷凝器之間增加一個(gè)熱交換器，從過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑獲取熱量。這種形式的熱回收，可回收的為過(guò)熱量，交換熱量的一側(cè)為熱水溫度，另一側(cè)為制冷劑的壓縮機(jī)排氣溫度，因此所提供的熱水量較小，溫度較高，溫度不可控。

部分熱回收壓焓圖

顯熱回收（部分熱回收）的特點(diǎn)：

回收比例小，一般為冷凝熱的8%-15%；
熱水最高出水溫度由空調(diào)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的冷卻水溫度決定；
對(duì)冷水機(jī)組的性能(COP)有促進(jìn)作用；
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組而言，成本增加少。
全熱回收
全熱回收回收的是所有需要被排出的過(guò)熱量與冷凝熱，制冷劑處于過(guò)熱蒸氣狀態(tài)與氣液混合狀態(tài)。通常的做法是，設(shè)置一個(gè)熱回收冷凝器，可完全替代常規(guī)冷凝器。這種形式的熱回收，可回收的冷凝過(guò)程中所有的熱量，交換熱量的一側(cè)為熱水溫度，另一側(cè)為制冷劑的冷凝溫度，因此所提供的熱水量較大，溫度較小，溫度不可控。

精密空調(diào)全熱回收壓焓圖
全熱回收的特點(diǎn)：

回收比例大（熱回收量＝制冷量＋輸入功率×0.95）；
熱水出水溫度可根據(jù)需要進(jìn)行選擇；
冷水機(jī)組的性能會(huì)受到熱水出水溫度的影響，溫度越高, 冷水機(jī)組效率越低。
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組而言，成本增加較顯熱回收高。

熱回收機(jī)組產(chǎn)品
水冷熱回收機(jī)組（串聯(lián)）
代表品牌：約克、特靈、開(kāi)利、麥克維爾、頓漢布什、克萊門(mén)特、堃霖等。

風(fēng)冷熱回收機(jī)組（并聯(lián)）
代表品牌：日立、頓漢布什、開(kāi)利、新晃、麥克維爾、克萊門(mén)特、美意、王牌等。

精密空調(diào)水冷熱回收型式及其控制方式
水冷熱回收型式及其比較
方式一：冷卻水熱回收方式，其原理方式如圖1。這種熱回收方式是在空調(diào)冷卻水的出水管路中增加一個(gè)熱回收換熱器，從冷卻水中回收一部分熱量用于生活熱水的加熱，這種方式的缺點(diǎn)是生活熱水的出水溫度較低，一般只能達(dá)到30℃，回收的余熱量也較少，還需要通過(guò)換熱器再加熱才能達(dá)到生活熱水所需要的溫度（55℃～60℃），其投資的回收期也較長(zhǎng)，優(yōu)點(diǎn)是熱回收冷水機(jī)組制冷運(yùn)行不受影響。
方式二：在冷水機(jī)組中增加一個(gè)串聯(lián)的熱回收冷凝器，其原理方式如圖2。這種方式使生活熱水直接與壓縮機(jī)的高溫排氣直接換熱，因此可以提供較高的出水溫度，如螺桿式熱回收冷水機(jī)組的熱水出水溫度甚至可以達(dá)到55℃，同時(shí)冷水機(jī)組的制冷運(yùn)行效率不受影響。這種方式的不足之處是熱回收量比例較小，一般不到冷水機(jī)組制冷負(fù)荷的20%。串聯(lián)方式一般用于顯熱回收，離心式冷水機(jī)組不采用。

方式三：精密空調(diào)在冷水機(jī)組中增加一個(gè)并聯(lián)的熱回收冷凝器，其原理方式如圖3。這種方式提供的熱水出水溫度較第一種方式高，離心式熱回收冷水機(jī)組的熱水出水溫度可以達(dá)到43℃。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可回收的熱量比例高，理論上可以回收冷凝器100％的冷凝熱量。缺點(diǎn)是冷水機(jī)組的制冷運(yùn)行效率會(huì)下降，熱水的出水溫度越高，冷水機(jī)組的運(yùn)行COP越低。

方式四：冷水機(jī)組原有冷凝器增加管束，成為單冷凝器雙管束，從而實(shí)現(xiàn)熱回收冷凝器，其原理方式如圖4。這種方式提供的熱水出水溫度與并聯(lián)式熱回收冷凝器提供的溫度基本相同，最高可達(dá)到60℃。其優(yōu)缺點(diǎn)與并聯(lián)式相同，可回收的熱量比例高，理論上可以回收冷凝器100％的冷凝熱量，但在熱回收溫度要求提高時(shí)，冷水機(jī)組的制冷運(yùn)行效率會(huì)下降，熱水的出水溫度越高，冷水機(jī)組的運(yùn)行COP越低。

從水冷熱回收冷水機(jī)組冷凝器結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，熱回收系統(tǒng)按從冷凝器取熱的方式分類，可分為單冷凝器雙管束、雙冷凝器結(jié)構(gòu)，雙冷凝器又可分為全熱回收與部分熱回收兩類。

精密空調(diào)熱回收技術(shù)就是對(duì)冷水機(jī)組的冷凝排熱（通常由冷卻塔排放至大氣環(huán)境中）進(jìn)行回收，并加以有效地利用，從而達(dá)到某些應(yīng)用場(chǎng)合的節(jié)能目的。例如，一個(gè)酒店在夏季需要同時(shí)供熱和制冷，有了熱回收循環(huán)后，在制冷時(shí)排放的熱量可以通過(guò)熱回收后輸送到建筑物中需要供熱的地方。需要注意的是，熱回收循環(huán)只有在同時(shí)需要供熱制冷時(shí)才可實(shí)現(xiàn)，且運(yùn)行時(shí)必須要有足夠的冷負(fù)荷，才能保證供熱的需求。
部分熱回收（顯熱回收），其特點(diǎn)是回收量比例不大，一般不超過(guò)整體冷凝熱的20%，回收溫度不高，對(duì)機(jī)組效率無(wú)影響，與常規(guī)機(jī)組相比，成本增加較少；
全熱回收（潛熱回收），其特點(diǎn)是回收熱量比例高，回收溫度可根據(jù)需要選擇，如果所要求的熱水溫度較高（高于空調(diào)工況冷凝器出水溫度），對(duì)機(jī)組本身的性能有負(fù)面影響，影響幅度取決于熱水的出水溫度要求，但是綜合考慮系統(tǒng)的整體性能（充分利用熱回收量+制冷量），仍然有較好的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，與常規(guī)機(jī)組相比，成本增加相對(duì)顯熱回收要高。
水冷熱回收控制方式
常用于熱回收系統(tǒng)的冷水機(jī)組形式
帶冷卻塔回路
標(biāo)準(zhǔn)冷凝器 + 顯熱回收冷凝器 ----顯熱回收模式
兩部分換熱集成在一個(gè)筒體中，或者獨(dú)立分開(kāi)；
串聯(lián)分布
標(biāo)準(zhǔn)冷凝器 ----全熱回收模式
標(biāo)準(zhǔn)冷凝器 + 熱回收冷凝器 ----全熱回收模式
兩個(gè)冷凝器集成在一個(gè)筒體中，或者獨(dú)立分開(kāi)；
既有串聯(lián)分布，也可并聯(lián)分布
不帶冷卻塔回路
精密空調(diào)一個(gè)冷凝器 ---全熱回收模式。
1.顯熱回收系統(tǒng) – 商用供水( 生活用水)

2.顯熱回收系統(tǒng)

3.全熱回收機(jī)組，帶輔助加

 水冷熱回收原理

1.水冷部分熱回收機(jī)組原理圖

部分熱回收(制冷劑側(cè)共用一回路），部分熱回收(雙換熱器)。
2.水冷全熱回收機(jī)組原理圖

風(fēng)冷熱回收原理及其工作模式
全熱回收

風(fēng)冷機(jī)組全熱回收原理圖
機(jī)組增設(shè)的獨(dú)立的熱回收冷凝器，與風(fēng)冷冷凝器并聯(lián)布置。在冷凝器前后端電動(dòng)閥的導(dǎo)向下，制冷劑流經(jīng)風(fēng)冷冷凝器或者熱回收冷凝器。因此，機(jī)組可選擇兩種運(yùn)行模式：制冷模式與熱回收模式。
部分熱回收

精密空調(diào)風(fēng)冷機(jī)組部分熱回收原理圖
機(jī)組排氣管路上增設(shè)的板式熱交換器可回收壓縮機(jī)排出的過(guò)熱蒸氣的顯熱，余留的冷凝熱仍由風(fēng)冷冷凝器處理。風(fēng)冷冷水/熱泵機(jī)組可在正常制冷或制熱同時(shí)回收部分冷凝熱，免費(fèi)提供生活/工藝用熱水；冬季制熱運(yùn)行時(shí)熱回收則會(huì)相應(yīng)降低空調(diào)制熱輸出。
風(fēng)冷機(jī)組兩種熱回收方式優(yōu)缺點(diǎn)

熱回收系統(tǒng)中熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
熱回收熱水系統(tǒng)分為直供式和循環(huán)式。實(shí)際應(yīng)用中，通常采用循環(huán)式。循環(huán)式系統(tǒng)可以用于生活熱水系統(tǒng)，也可以用于供熱系統(tǒng)。圖中，實(shí)線為生活熱水流程，虛線為供熱系統(tǒng)流程示意。在暖通南社課件中有大量課件介紹。

循環(huán)式生活熱水系統(tǒng)示意圖
 

循環(huán)式熱水系統(tǒng)的特點(diǎn)：
同時(shí)提供生活熱水與供熱系統(tǒng)（如空調(diào)供熱）；
進(jìn)出水溫度變化較小，宜維持出水溫度穩(wěn)定，對(duì)機(jī)組本身的操作有利；
溫差小，流量大，熱回收裝置的選擇與回路設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單；
相對(duì)而言，循環(huán)式系統(tǒng)的控制更為復(fù)雜些，需要考慮兩個(gè)子系統(tǒng)。但在控制要求方面而言，較直供式系統(tǒng)簡(jiǎn)單。
精密空調(diào)風(fēng)冷熱回收系統(tǒng)工作模式

1.風(fēng)冷熱泵全熱回收—夏季制冷
此時(shí)與普通風(fēng)冷冷水機(jī)組一樣使用,提供空調(diào)用冷凍水。制冷劑直接流入風(fēng)冷冷凝器冷凝。

2.風(fēng)冷熱泵全熱回收—夏季制冷+熱回收
高溫高壓的制冷劑直接從壓縮機(jī)至熱回收器，機(jī)組在提供7℃冷凍水的同時(shí)又提供55℃生活熱水。

3.風(fēng)冷熱泵全熱回收置—冬季空調(diào)制熱
此時(shí)與普通風(fēng)冷熱泵機(jī)組一樣使用,提供空調(diào)用熱水。制冷劑直接流入水側(cè)換熱器，從空氣中吸取熱量。

4.風(fēng)冷熱泵全熱回收—春、秋、冬季熱泵熱水器
機(jī)組制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)直接流入熱回收器?？商峁┥钣?5℃熱水，機(jī)組從空氣中吸取熱量。(空氣源熱泵)

部分熱回收采用串聯(lián)形式、全熱回收采用系統(tǒng)切換形式；

5.能量提升機(jī)的工作原理

精密空調(diào)能量提升機(jī)采用了輔助平衡換熱器，當(dāng)冷熱負(fù)荷需求相等時(shí)，閥門(mén)1、2、3、4打開(kāi)，5、6、7、8號(hào)閥門(mén)關(guān)閉，此時(shí)輔助平衡換熱器關(guān)閉；當(dāng)冷負(fù)荷需求大于熱負(fù)荷時(shí)，主機(jī)處于制冷優(yōu)先狀態(tài)，圖中閥門(mén)1、2、3、4、5、6開(kāi)，7、8關(guān)閉，此時(shí)冷凝器就是一個(gè)熱回收器，平衡器才是真正意義上的冷凝器；當(dāng)熱負(fù)荷需求大于冷負(fù)荷時(shí)，主機(jī)處于制熱優(yōu)先狀態(tài)，此時(shí)圖中閥門(mén)1、2、3、4、7、8開(kāi)，5、6關(guān)閉，蒸發(fā)器就是個(gè)冷回收器，輔助熱平衡器才是真正意義上的蒸發(fā)器。風(fēng)冷熱泵能量提升機(jī)可以根據(jù)外部負(fù)荷需要，任意調(diào)整制冷或制熱優(yōu)先，在其標(biāo)定的最大制冷、制熱范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)制冷或制熱任意比例負(fù)荷，滿足樓宇冷熱負(fù)荷的需求，實(shí)現(xiàn)夏熱冬冷地區(qū)過(guò)渡季節(jié)同時(shí)制冷、制熱的需求。從圖5中可以看出，該系統(tǒng)已不存在常規(guī)風(fēng)冷熱泵切換制冷制熱模式所必須的四通換向閥門(mén)。

精密空調(diào)選型及其注意事項(xiàng)
在設(shè)計(jì)熱回收系統(tǒng)時(shí)，通常的做法為分析可用熱回收量與熱負(fù)荷需求量后，合理匹配制冷用冷水機(jī)組與熱回收機(jī)組。
如按空調(diào)制冷負(fù)荷（相對(duì)較小）與項(xiàng)目實(shí)際情況，選用風(fēng)冷冷水或熱泵機(jī)組時(shí)，建議配置部分熱回收選項(xiàng)，利用其較高的熱水出水溫度制取生活熱水或空調(diào)用熱水。
如按空調(diào)制冷負(fù)荷（相對(duì)較大）與項(xiàng)目實(shí)際情況，選用水冷冷水或熱泵機(jī)組時(shí)，通常選擇將熱回收機(jī)組（全熱回收）與其它標(biāo)準(zhǔn)型冷水機(jī)組并聯(lián)的形式，這種組合方式可以精確控制系統(tǒng)冷凍水總出水溫度，有效利用熱回收量，熱水溫度由系統(tǒng)控制，并同時(shí)保證機(jī)組與系統(tǒng)的效率。
在系統(tǒng)與機(jī)組選型時(shí)，由于風(fēng)冷系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)機(jī)組配置的不同，選型步驟也相應(yīng)不同。
風(fēng)冷冷水及熱泵機(jī)組
1) 估算空調(diào)冷負(fù)荷，熱水負(fù)荷（最大值與逐月、逐時(shí)值）
2) 根據(jù)冷負(fù)荷及功能分區(qū)確定風(fēng)冷機(jī)組總冷量及臺(tái)數(shù)
3) 根據(jù)熱水負(fù)荷需求，確定風(fēng)冷熱回收機(jī)組臺(tái)數(shù)（推薦2臺(tái)以上）剩余機(jī)組為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組
4) 不能滿足的熱水負(fù)荷需求，需在選擇其他加熱設(shè)備（鍋爐）時(shí)考慮
水冷冷水及熱泵機(jī)組
1) 估算空調(diào)冷負(fù)荷，熱水負(fù)荷（最大值與逐月、逐時(shí)值）
2) 根據(jù)熱水負(fù)荷選型水冷熱回收機(jī)組
3) 確定全熱回收機(jī)組在制熱時(shí)可回收的冷量
4) 根據(jù)空調(diào)冷負(fù)荷減去冷回收量，選型剩余所需的冷水機(jī)組
5) 不能滿足的熱水負(fù)荷需求，在選擇其他加熱設(shè)備（鍋爐）時(shí)考慮
適當(dāng)?shù)臒峄厥障到y(tǒng)可同時(shí)滿足建筑冷、熱負(fù)荷及生活熱水的需求，是一個(gè)比較好且容易實(shí)現(xiàn)的節(jié)能方式，但同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制和運(yùn)行操作有更高的要求，才能保證熱回收系統(tǒng)的節(jié)能特性以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)認(rèn)證的要求，例如：綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)和LEED認(rèn)證等節(jié)能認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
精密空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：
1) 準(zhǔn)確確定熱水需求峰值
2) 合理安排熱回收機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間
3) 選擇合適型號(hào)的熱回收機(jī)組，避免過(guò)大選型。過(guò)大選型將會(huì)造成機(jī)組在部分負(fù)荷情況下“短路”，導(dǎo)致熱水溫度控制困難及縮短機(jī)組壽命。
4) 根據(jù)熱回收運(yùn)行時(shí)間 合理確定熱水箱尺寸以保證熱水溫度的恒定。如熱水循環(huán)量應(yīng)不低于23~38L/Ton。
5) 合理設(shè)計(jì)熱水箱管路連接，使熱水充分混合并維持供水溫度的穩(wěn)定。
6) 需要有備用熱源在熱回收機(jī)組不運(yùn)行時(shí)提供熱源?？蛇x熱水加熱器、熱水鍋爐或者蒸汽鍋爐。不論采取的是何種備用熱源，都需要合理的選型，以保證熱回收機(jī)組不運(yùn)行時(shí)熱水供水溫度的穩(wěn)定。
什么是熱泵、熱機(jī)、熱回收？
有關(guān)熱泵與熱回收機(jī)組，通常會(huì)產(chǎn)生疑惑，熱泵機(jī)組屬于熱回收的應(yīng)用嗎？什么時(shí)候定義為熱泵？什么時(shí)候定義為熱回收機(jī)組？熱機(jī)又是怎樣定義的？
熱回收機(jī)組
水冷或風(fēng)冷機(jī)組
以制冷為主，冷凍水溫度可控
回收冷凝熱以制取熱水，熱水溫度不可控（可通過(guò)系統(tǒng)控制）
2) 熱機(jī)
水冷機(jī)組為多
以制熱為主，熱水出水溫度比單制冷機(jī)組的冷卻水出水溫度要高
冷凍水出水溫度不可控（可通過(guò)系統(tǒng)控制）
3) 熱泵
精密空調(diào)水冷或風(fēng)冷機(jī)組
制冷/制熱工況可切換
制冷時(shí)，冷凍水溫度可控，冷卻水溫度不可控；制熱時(shí)，熱水溫度可控，冷凍水溫度不可控。
因此說(shuō)，如果從機(jī)組角度定義，則當(dāng)機(jī)組以制冷為主，利用并回收原本棄用的冷凝熱制取熱水，則為熱回收機(jī)組。而熱泵機(jī)組制冷/制熱工況可切換，也可應(yīng)用于熱回收系統(tǒng)中，當(dāng)其制冷時(shí)，可提取回收冷凝熱。而熱機(jī)原本就以制熱為主，蒸發(fā)器側(cè)的冷量也可以從系統(tǒng)角度回收利用。
精密空調(diào)熱回收機(jī)組由于同時(shí)提供冷量與熱量，因此定義綜合COP以評(píng)價(jià)機(jī)組綜合性能：

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