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。
什么是熱回收？
冷水機(jī)組在制冷時，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，這對需要用熱的場所如賓館、工廠、醫(yī)院等是一種巨大的浪費(fèi)，同時給周圍環(huán)境也帶來一定的廢熱污染。
熱回收技術(shù)就是通過一定的方式將冷水機(jī)組運(yùn)行過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熱源。
此時，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，制冷劑蒸氣為過熱狀態(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熱交換器，從過熱狀態(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)行時的冷卻水溫度決定；
對冷水機(jī)組的性能(COP)有促進(jìn)作用；
相對標(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熱量與冷凝熱，制冷劑處于過熱蒸氣狀態(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、開利、麥克維爾、頓漢布什、克萊門特、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、開利、新晃、麥克維爾、克萊門特、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，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，冷水機(jī)組的制冷運(yùn)行效率會下降，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)用場合的節(jié)能目的。例如，一個酒店在夏季需要同時供熱和制冷，有了熱回收循環(huán)后，在制冷時排放的熱量可以通過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)只有在同時需要供熱制冷時才可實(shí)現(xiàn)，且運(yùn)行時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，一般不超過整體冷凝熱的20%，回收溫度不高，對機(jī)組效率無影響，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，與常規(guī)機(jī)組相比，成本增加相對顯熱回收要高。
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筒體中，或者獨(dú)立分開；
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
兩個冷凝器集成在一個筒體中，或者獨(dú)立分開；
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)行時熱回收則會相應(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
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)計相對比較簡單；
相對而言，循環(huán)式系統(tǒng)的控制更為復(fù)雜些，需要考慮兩個子系統(tǒng)。但在控制要求方面而言，較直供式系統(tǒng)簡單。
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，閥門1、2、3、4打開，5、6、7、8號閥門關(guān)閉，此時輔助平衡換熱器關(guān)閉；當(dāng)冷負(fù)荷需求大于熱負(fù)荷時，主機(jī)處于制冷優(yōu)先狀態(tài)，圖中閥門1、2、3、4、5、6開，7、8關(guān)閉，此時冷凝器就是一個熱回收器，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，主機(jī)處于制熱優(yōu)先狀態(tài)，此時圖中閥門1、2、3、4、7、8開，5、6關(guān)閉，蒸發(fā)器就是個冷回收器，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)過渡季節(jié)同時制冷、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。

精密空調(diào)選型及其注意事項(xiàng)
在設(shè)計熱回收系統(tǒng)時，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（相對較?。┡c項(xiàng)目實(shí)際情況，選用風(fēng)冷冷水或熱泵機(jī)組時，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（相對較大）與項(xiàng)目實(shí)際情況，選用水冷冷水或熱泵機(jī)組時，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，并同時保證機(jī)組與系統(tǒng)的效率。
在系統(tǒng)與機(jī)組選型時，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)組臺數(shù)（推薦2臺以上）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）時考慮
適當(dāng)?shù)臒峄厥障到y(tǒng)可同時滿足建筑冷、熱負(fù)荷及生活熱水的需求，是一個比較好且容易實(shí)現(xiàn)的節(jié)能方式，但同時對系統(tǒng)的設(shè)計、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：綠色建筑評價標(biāo)識和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)行時間
3) 選擇合適型號的熱回收機(jī)組，避免過大選型。過大選型將會造成機(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)行時提供熱源。可選熱水加熱器、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，通常會產(chǎn)生疑惑，熱泵機(jī)組屬于熱回收的應(yīng)用嗎？什么時候定義為熱泵？什么時候定義為熱回收機(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，冷凍水溫度可控，冷卻水溫度不可控；制熱時，熱水溫度可控，冷凍水溫度不可控。
因此說，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，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)組由于同時提供冷量與熱量，因此定義綜合COP以評價機(jī)組綜合性能：

文章來源：精密空調(diào)