冷藏庫廢熱回收系統(tǒng)設(shè)計——熱泵廢熱回收

    1 項目簡介
 
    某農(nóng)貿(mào)市場建筑冷庫為2000m2，庫溫為-18℃；辦公樓為1500m2；批發(fā)市場為地上二層，總建筑面積約10000 m2。辦公樓和批發(fā)市場需解決夏季空調(diào)、冬季供暖問題。原設(shè)計方案為冷藏庫采用氨系統(tǒng)制冷，辦公樓和批發(fā)市場采用風(fēng)冷式熱泵型柜式空調(diào)，冬季采用集中供熱。經(jīng)過安全和經(jīng)濟(jì)論證后，決定取消氨系統(tǒng)制冷、風(fēng)冷式熱泵型柜式空調(diào)和集中供熱，采用氟利昂制冷系統(tǒng)和熱回收型熱泵機組。這樣既能滿足冷藏庫使用要求，又能提供辦公樓和批發(fā)市場的采暖需求。冷庫

    2 負(fù)荷計算

    2.1 冷藏庫

    冷藏庫貨物名稱為速凍食品或水產(chǎn)品；環(huán)境溫度為35℃；墻面和庫頂采用150mm厚聚氨脂噴涂進(jìn)行保溫，冷庫地面采用200mm厚聚氨脂噴涂進(jìn)行保溫；庫內(nèi)工作人員為20人，工作時間5h；庫內(nèi)照明為5W/m2

    2.2 空調(diào)冷熱負(fù)荷計算

    考慮到該建筑為辦公樓和批發(fā)市場，單位建筑面積制冷負(fù)荷按50W/m2估算[ 3 ]，建筑總冷負(fù)荷約為575kW；單位建筑面積供暖熱負(fù)荷按60W/m2估算，建筑總熱負(fù)荷約為690kW。

    3 原方案設(shè)計及主機設(shè)備選型

    3.1 風(fēng)冷冷凝機組加輔助電加熱溶霜方案

    采用半封閉活塞風(fēng)冷冷凝機組30匹16臺，單臺制冷量為25kW，機組總制冷量400kW（ t0 =-25℃，tk =50℃）。機組在此工況下滿足冷藏庫冷量需求，其滿負(fù)荷耗電量為360kW。

    該方案由于采用空氣冷卻，制冷效率較低，運行費用較高，且機組較多并分散；但是，主機采用風(fēng)冷壓縮冷凝機組，減少了冷卻水系統(tǒng)，可不設(shè)制冷機房。

    3.2 辦公樓和批發(fā)市場空調(diào)系統(tǒng)

    辦公樓和批發(fā)市場采用風(fēng)冷式熱泵型柜式空調(diào)10匹20臺，冬季采用集中供熱。該方案為常規(guī)設(shè)計方案，雖然能滿足冷藏庫、辦公樓和批發(fā)市場的使用要求，但是未考慮能量綜合利用的問題，設(shè)備投資重復(fù)利用率低。為此，筆者經(jīng)過計算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后，提出采用冷庫廢熱回收技術(shù)的改進(jìn)方案。

    4 改進(jìn)方案

    4.1 水冷冷凝機組加輔助電加熱溶霜方案+熱回收型熱泵機組

    采用水冷冷水機組，配低噪聲玻璃鋼冷卻塔和冷卻水泵，設(shè)專用機房，壓縮冷凝機組集中布置。采用半封閉活塞水冷冷凝機組30匹16臺；采用R22為制冷劑，單級壓縮；單臺制冷量為30 kW，機組總制冷量480kW（ t0 =-25℃， k t =40℃）。機組在此工況下能夠滿足冷藏庫冷量需求，其滿負(fù)荷耗電量為360kW。

    配套選擇玻璃鋼冷卻塔一臺，冷卻水泵兩臺。該方案要求在建筑物附近建造水池，水量為100m3，作為冷卻水源滿足機組冷凝要求。

    本方案具有如下優(yōu)點：

    1) 冬季運行時，選用熱回收型熱泵機組方式，僅有風(fēng)管和制冷劑管道，無冷水，因此解決了防凍問題，且能量回收率高。

    2) 夏季運行時，冷庫采用水冷冷凝機組加輔助電加熱溶霜運行方式，辦公樓和批發(fā)市場采用水冷機組運行方式，機組COP高。

    3) 過渡季節(jié)采用自動調(diào)節(jié)方式，水冷和熱回收型熱泵聯(lián)合運行，保證機組COP。

    4.2 機組運行的特點

    4.2.1 不用設(shè)置備用機組

    機組采用模塊化設(shè)計，完全不必設(shè)置備用機組。運行過程中電腦自動控制，調(diào)節(jié)機組的運行狀態(tài)，使輸出功率與工作環(huán)境的實際利用率相協(xié)調(diào)。

    4.2.2 運行模塊化

    該系統(tǒng)由16個運行模塊和2個備用模塊組成，大大提高整個系統(tǒng)的合理性和可靠性。

    4.2.3 電腦自動控制

    機組在運行過程中采用電腦自動控制，所以具有日常管理簡單、操作簡便和安全可靠等優(yōu)點。

    4.2.4 機組交率高

    機組利用的水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式，機組效率提高。

    4.2.5 環(huán)保效益顯著

    冷藏庫熱回收型熱泵機組是利用了冷藏庫作為冷源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖系統(tǒng)。供熱時，省去了燃煤或集中供熱系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，更利于環(huán)境保護(hù)。

    4.2.6 一機多用，應(yīng)用范圍廣

    系統(tǒng)可供暖、制冷，一套系統(tǒng)可以替換原來的制冷+空調(diào)的兩套系統(tǒng)。

    5 工程初投資及經(jīng)濟(jì)分析

    改進(jìn)方案初投資少，年運行費用低，管道系統(tǒng)簡單，維修方便。從投資表和經(jīng)濟(jì)分析數(shù)據(jù)可以看出，改進(jìn)方案比原方案不僅總投資費用節(jié)約40萬元，并且每年還可節(jié)約費用15萬元左右。因此，改進(jìn)方案的經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。

    6 結(jié)論

    1) 冷藏庫熱回收型熱泵技術(shù)具有系統(tǒng)簡單、投資少和節(jié)能環(huán)保等獨特的優(yōu)越性，在有制冷設(shè)備的場合（如恒溫庫、溜冰場、超級市場等新建和改造工程項目）具有廣泛的應(yīng)用前景。

    2) 對于長期運行的制冷設(shè)備，要優(yōu)先考慮選用COP 值高的水冷機組。機組選型應(yīng)考慮模塊化，使其組合更加方便。尤其在部分負(fù)荷運行工況下，機組可根據(jù)負(fù)荷變化自行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到顯著的節(jié)能效果。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 曹文勝.冷庫運行的節(jié)能[ J ].冷藏技術(shù),1 9 9 9(3 ) :46-47.

    [2] 王宇.管偉康.關(guān)于變頻調(diào)速技術(shù)用于冷庫節(jié)能的探討[J].上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報,2001(1):77-80.

    [3] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1993:130-132.