冷藏庫(kù)廢熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)——熱泵廢熱回收

    1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
 
    某農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)建筑冷庫(kù)為2000m2，庫(kù)溫為-18℃；辦公樓為1500m2；批發(fā)市場(chǎng)為地上二層，總建筑面積約10000 m2。辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)需解決夏季空調(diào)、冬季供暖問(wèn)題。原設(shè)計(jì)方案為冷藏庫(kù)采用氨系統(tǒng)制冷，辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)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(guò)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(jī)組。這樣既能滿足冷藏庫(kù)使用要求，又能提供辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)的采暖需求。冷庫(kù)

    2 負(fù)荷計(jì)算

    2.1 冷藏庫(kù)

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

    2.2 空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算

    考慮到該建筑為辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)，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(jì)及主機(jī)設(shè)備選型

    3.1 風(fēng)冷冷凝機(jī)組加輔助電加熱溶霜方案

    采用半封閉活塞風(fēng)冷冷凝機(jī)組30匹16臺(tái)，單臺(tái)制冷量為25kW，機(jī)組總制冷量400kW（ t0 =-25℃，tk =50℃）。機(jī)組在此工況下滿足冷藏庫(kù)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(yùn)行費(fèi)用較高，且機(jī)組較多并分散；但是，主機(jī)采用風(fēng)冷壓縮冷凝機(jī)組，減少了冷卻水系統(tǒng)，可不設(shè)制冷機(jī)房。

    3.2 辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)

    辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)采用風(fēng)冷式熱泵型柜式空調(diào)10匹20臺(tái)，冬季采用集中供熱。該方案為常規(guī)設(shè)計(jì)方案，雖然能滿足冷藏庫(kù)、辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)的使用要求，但是未考慮能量綜合利用的問(wèn)題，設(shè)備投資重復(fù)利用率低。為此，筆者經(jīng)過(guò)計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后，提出采用冷庫(kù)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(jī)組加輔助電加熱溶霜方案+熱回收型熱泵機(jī)組

    采用水冷冷水機(jī)組，配低噪聲玻璃鋼冷卻塔和冷卻水泵，設(shè)專(zhuān)用機(jī)房，壓縮冷凝機(jī)組集中布置。采用半封閉活塞水冷冷凝機(jī)組30匹16臺(tái)；采用R22為制冷劑，單級(jí)壓縮；單臺(tái)制冷量為30 kW，機(jī)組總制冷量480kW（ t0 =-25℃， k t =40℃）。機(jī)組在此工況下能夠滿足冷藏庫(kù)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(tái)，冷卻水泵兩臺(tái)。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(jī)組冷凝要求。

    本方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

    1) 冬季運(yùn)行時(shí)，選用熱回收型熱泵機(jī)組方式，僅有風(fēng)管和制冷劑管道，無(wú)冷水，因此解決了防凍問(wèn)題，且能量回收率高。

    2) 夏季運(yùn)行時(shí)，冷庫(kù)采用水冷冷凝機(jī)組加輔助電加熱溶霜運(yùn)行方式，辦公樓和批發(fā)市場(chǎng)采用水冷機(jī)組運(yùn)行方式，機(jī)組COP高。

    3) 過(guò)渡季節(jié)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，水冷和熱回收型熱泵聯(lián)合運(yùn)行，保證機(jī)組COP。

    4.2 機(jī)組運(yùn)行的特點(diǎn)

    4.2.1 不用設(shè)置備用機(jī)組

    機(jī)組采用模塊化設(shè)計(jì)，完全不必設(shè)置備用機(jī)組。運(yùn)行過(guò)程中電腦自動(dòng)控制，調(diào)節(jié)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，使輸出功率與工作環(huán)境的實(shí)際利用率相協(xié)調(diào)。

    4.2.2 運(yùn)行模塊化

    該系統(tǒng)由16個(gè)運(yùn)行模塊和2個(gè)備用模塊組成，大大提高整個(gè)系統(tǒng)的合理性和可靠性。

    4.2.3 電腦自動(dòng)控制

    機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中采用電腦自動(dòng)控制，所以具有日常管理簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

    4.2.4 機(jī)組交率高

    機(jī)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(jī)組效率提高。

    4.2.5 環(huán)保效益顯著

    冷藏庫(kù)熱回收型熱泵機(jī)組是利用了冷藏庫(kù)作為冷源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖系統(tǒng)。供熱時(shí)，省去了燃煤或集中供熱系統(tǒng)，沒(méi)有燃燒過(guò)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(jī)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(lái)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(yùn)行費(fèi)用低，管道系統(tǒng)簡(jiǎn)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(fèi)用節(jié)約40萬(wàn)元，并且每年還可節(jié)約費(fèi)用15萬(wàn)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(kù)熱回收型熱泵技術(shù)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少和節(jié)能環(huán)保等獨(dú)特的優(yōu)越性，在有制冷設(shè)備的場(chǎng)合（如恒溫庫(kù)、溜冰場(chǎng)、超級(jí)市場(chǎng)等新建和改造工程項(xiàng)目）具有廣泛的應(yīng)用前景。

    2) 對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行的制冷設(shè)備，要優(yōu)先考慮選用COP 值高的水冷機(jī)組。機(jī)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(yùn)行工況下，機(jī)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(kù)運(yùn)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(kù)節(jié)能的探討[J].上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào),2001(1):77-80.

    [3] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1993:130-132.