热回收技术及其在冷水机组上的应用
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摘要 现在相对短缺的能源已成为我国乃至世界经济持续发展的制约条件,这个趋势越来越明显，减少能源消耗迫在眉睫。热回收技术及其在冷水机组上的应用在降低空调系统的能耗，减少了空调系统低位余热的排放，对节能环保具有非常重要的意义，同时也具有很高的工程应用价值。
关键词 热回收技术；能耗；冷水机组
随着社会的快速发展，人类的物质文化生活水平在不断的提高；国民经济能耗正以逐年增加的趋势发展，不可避免的破坏了生态、生活环境。人类的生存面临着严峻的的挑战，同时能源的相对短缺已成为制约国民经济发展的重要因素之一。
国家制定了“节约与开发并重，节约优先”的的能源消耗政策，同时提出了“科学发展观”，“构建社会主义和谐社会”的全新发展理念。同时伴随着人类对生活质量要求的不断提高，对空气质量的要求越来越高，各类冷水机组已成为提高空气质量的重要的表现形式，但伴随的却是巨大的能源消耗。
因此如何提高空调系统的能量利用率，节约能源的消耗也就成为目前刻不容缓的研究课题。
一．热回收技术
1.1热回收原理
热回收技术是利用一定的方法将冷水机组在运行过程中排向外界的大量废热回收再利用，作为用户的最终热源或初级热源。
从压缩机排出来的高温高压气态制冷剂需要先进入热回收器，利用放出来的热量将生活用水(或其它气、液态物质)加热，然后再通过冷凝器和膨胀阀，在蒸发器中吸收被冷却介质的热量，最后又变成低温低压的气态制冷剂，然后返回压缩机。其中热回收器起到热量转换的作用，用来回收和转移热量的作用。根据热力学第一定律可以得到如下关系式，
φk′+φR=φ0′+Pin′
式中，Pin′―压缩机吸收并压缩制冷剂消耗的功率；
φ0′―制冷剂在蒸发器吸收的热量，即制冷量；
φR―制冷剂在热回收器中放出的热量，即热回收量；
φk′―制冷剂在冷凝器中冷凝(或过冷)放出的热量。
1.2 热回收类型
热回收类型分为主机热回收、空气系统热回收。也可以分为显热、全热回收。
根据热回收器回收热量的多少，可以将热回收分为部分热回收和全热回收两种。部分热回收只能将冷水机组排放的部分热量回收，全热回收基本可以回收了系统排入环境中的全部热量。
由于使用场所的不同和用户终端的具体不同需求，热回收器可以采用多种不同的形式，如管壳式、套管式、翅片管式、板式等。目前空调系统常用的风系统热回收方式有转轮换热器、热管换热器、板式换热器及乙二醇排管式等。
二．热回收技术在冷水机组上的一般应用
2.1 冷水机组热回收技术的背景
冷水机组热回收技术最早在美国出现。这项技术可以同时提供供冷和供热的作用，为节约能源提供了一项科学合理的解决方案，因此这项技术得到很快的应用和推广，这项技术正日益成熟。
2.2 冷水机组热回收技术
冷水机组热回收是将原本通过冷却塔排放到大气中的废热通过热回收技术加以回收，然后作为热源，一般常用于生活、生产热水预热。根据主机结构形式可分为单冷凝器和双冷凝器热回收。热回收冷水机组主要是为了制冷，供热为辅。冷水机组的COP功能与热水的温度进而降低。如果热水的温度太高，会出现机组运行不稳定的情况。
（1）单冷凝器热回收机组
单冷凝器热回收机组是提高冷凝器出水温度后在机组冷却水测并人热负荷，如生活热水预热系统，消耗不了的热量由冷却塔排出。
（2） 双冷凝器热回收机组
双冷凝器热回收冷水机组则是使用2个冷凝器。热回收冷凝器收集从压缩机排出的高温、高压的制冷剂气体，然后将热量释放给被预热的水。第二个冷凝器的作用则是是将多余的热量通过冷却水释放到环境中。
单冷凝器热回收机组系统的整体成本比较低，但是系统管路相对复杂，运行时要求机组绝大多数时间是满负荷运转。双冷凝器是主机上增加一个热回收冷凝器，系统成本有所增加，但机组管路和控制都较简单，系统运行稳定。
2.3 热回收技术的一般应用
由热回收技术原理可知，热回收器中装的是高温高压的气态制冷剂(温度约70℃―85℃)，制冷剂通过热回收器时，利用循环水泵将常温的水送入热回收器，在热回收器里水与高温制冷剂蒸气进行热交换，制冷剂被冷凝的同时将水温升高，然后返回热水储存箱，水泵再次从储存箱中将水送入热回收器进行循环加热，使热水温度进一步升高。储存箱中的水经热回收器多次热交换，最终达到客户要求的水温(不同的工况水温不同)。当热水温度达到设定值时，循环水泵停止工作。
用户通过热水阀自储存箱中提取卫生热水，一旦水箱中水位降低，补水装置自动补水，此时水温开始下降，当水温降到低于设定值时，热水循环泵自行启动运转，再次通过热回收器对储存箱的水进行循环加热(前提是冷水机组在运行中)，这样就确保储存箱中的热水温度维持在相对恒定的范围内。
三．应用分析
由于是回收由冷却塔排放的热量，然后利用废热，因此供冷供热是同时运行的；一旦主机停止运行，相关功能就会失去。采用热回收技术的冷水机组因为增加了热回收冷凝器或弥补冷量衰减增大机型会造成初投资的增加，因此采用热回收不能降低初投资，只能节省运行费。
在实际运行中，热回收冷水机组的热回收量随冷水机组的制冷量改变而改变，特别是在冷水机组的部分负荷下运行。因此热回收机组的匹配需要经过详细的计算，另外通过热回收方式辅助供热仅是节能和环保的手段之一，不能代替单一供热功能的热源。
因为热回收机组的“热”来源于“冷”，因此确定热回收机组大小或系统形式的前提是保证此机组绝大部分时间都处于满负荷运行状态。
四．热回收技术应用展望
随着高层建筑风格的快速蔓延，同时伴随人们对室内空气品质的要求的提高，这就对引进室外新风换气提出了更高的要求。但是这个要求的满足必然会带来能量的损失，因此有效的节能方法要更加重视。
传统的全新风机组仅是对新风的直接处理，机组的运行负荷大，效率低，能耗大，而且将热量直接排放，这就在无形之中造成能源浪费和热污染。如果将热回收技术在新风机组系统上进行改造和应用，将排风排掉的能量由新风带回，并且利用排风的剩余能量通过制冷系统对新风进行冷却或加热处理。这样不但提高了压缩机系统的能效比，而且排风能量通过两次回收达到最大化的节能效益。
很多地方都存在这些能量的浪费，因此热回收技术很有必进行推广，取代原先旧的技术设施。因此，热回收技术有很好的应用前景。
五．总结
热回收技术的应用，不但充分利用了在冷水机组运行过程中排放的大量余热，从而降低了对环境的废热污染；而且可以制取到卫生热水，减弱了对锅炉、电加热器等传统加热设备的过度依赖；而且机组的运行寿命得到提高，这就从整体上降低了企业的综合运营成本。
因此，热回收技术具有重大的现实意义和较高的社会效益。不但具有节能、环保、节约运行费用的特点，还响应了国家正在创建“节约型社会”目标的号召，冷水机组热回收是将环保和经济效益相结合的高效手段，很有必要将此技术在我国进行应用和推广。
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