应用高温热泵回收中央空调冷凝热分析

摘要：星级酒店的中央空调运行时产生大量的冷凝热，本文介绍了利用高温水源热泵回收这部分能量，制备生活热水的技术方案和经济分析。

关键词：中央空调冷凝热 热量回收 高温水源热泵 节能 环保

1 概述

如今，星级宾馆、酒店，都设有中央空调系统和24小时热水供应，多数情况下冷、热源分别设置，用冷水机组提供冷源，蒸汽或热水锅炉提供热源。众所周知，冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热，在制冷工况下运行，冷凝热可达制冷量的1.15~1.3倍。利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出65度的热水作为生活热水，会是一条变废为宝的节能途径。

2 实施方案

冷水机组在制冷工况下，冷却水设计温度为出水37℃、回水32℃,属低品位热能, 利用高温水源热泵则可以充分回收这部分热量。设计方案如下：将高温水源热泵并接到冷却水回路上，与冷却水系统和生活热水系统的管路连接易于实施，同时控制也容易实现。

2.1系统简图：

2.2控制方式：

当液位开关W达到高位，并且生活水箱热水温度T5达到65℃时，热泵机组停止运行。

当液位开关W达到低位或生活水箱热水温度T5低于55℃时，热泵机组开始运行。

当液位开关W达到低位时，补水系统启动，补充生活水。

当冷却水回水温度T2高于32℃时，冷却塔风机全开，低于30℃时，冷却塔风机部分停止运行。

3 效益分析

现以北京某五星级酒店为例做经济性分析，该酒店建筑面积4万平米，有标准客房384间，选用3台1750KW离心式冷水机组，该冷机额定冷凝负荷为2065KW。生活热水系统选用2台800KW燃油锅炉，生活热水箱25立方米。

采用高温水源热泵在夏季进行中央空调冷凝热回收，输出65℃热水用作生活热水。

按国家规范，该酒店65℃生活热水尖峰负荷为30吨/小时1，则生活热水尖峰时的热负荷为1919 kw/h，冷水机组单机满负荷运行时产生的冷凝热为2065 kw/h，三台共计6195kw/h，可见回收部分冷凝热就可完全满足生活热水需要。

根据计算，选用北京清源世纪科技有限公司生产的QYHP-300H型300KW高温水源热泵一台。按国家规范：供热水能力小于小时最大耗热水量时，热水箱容积不小于每小时最大耗热水量的1.3倍，因此需要增加1个15立方热水箱。

在北京，一般情况下5月中旬开始供冷，热泵机组运行还可安排低谷电价时段运行。夏季自来水温度按10℃考虑，用300kw的热泵机组把30立方自来水升温到65℃需要4个半小时。2

根据国家规范，高级酒店65℃生活热水耗量为每人每天200升。该酒店平均入住率为70%即540人，每天需要消耗65℃生活热水108吨。全天生活热水的热负荷为6908KW。水源热泵COP为4.3，每天需要耗电1022KW2，电费按0.5元/度，每天运行费用为511元。使用燃油锅炉，锅炉效率为0.85则每天需要耗油812升，每升燃油3.4元，则每天运行费用为2761元。

由此可见，使用高温水源热泵进行冷凝热回收制生活热水方式，比原有使用燃油锅炉方式每天节省运行费用2250元，供冷季按150天考虑，则每年节省33.75万元。

如果该项目在三亚，供冷季按360天考虑，则每年节省70.5万元。

1该方案未考虑酒店其它热水需求，如洗衣、餐厅、桑拿等。

2先利用换热器回收部分冷凝热把自来水预热到30℃

4 投资分析

该项目投资共计为48万元。费用清单如下：

投资回报期为：48÷33.75=1.42年

5 各种生活热水制备方案经济性比较分析

高温水源热泵除具有环保的特点外，更具有明显的经济节能优势，下面将采用高温水源热泵回收利用冷凝热制备生活热水同现行的各种方式（燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉），就运行成本依据基础数据作分析比较如下表（表中均以每小时制备100t生活热水为计算比较单位）

说明：

1、电价0.5元/（KW.h）、天然气价1.9元/ m3、煤价300元/t、燃油3.4元/L。

2、单位生活热水负荷：每人每天200升，夏季自来水温度按10℃考虑，生活热水水温65℃，冷却水设计温度为出水37℃、回水32℃，设备选型依据国家关于生活热水尖峰负荷等规定执行。

3、燃料燃烧值按国家标准计取，燃煤锅炉效率η取0.55，燃气锅炉效率η取0.85，燃油锅炉效率η取0.85，电锅炉效率η取0.90，水源热泵机组COP=4.3。

4、运行费只计主要设备的燃料费，未计入管理费、燃煤锅炉大修费等。

因星级酒店大多建在闹市区，随着国家对环保节能要求的提高燃煤锅炉供生活热水的方式将逐步被禁止，故不作和燃煤锅炉的比较。通过上表我们可以看到应用高温水源热泵回收利用冷凝热制备生活热水能节省可观的运行费用，同时彻底改变了燃油锅炉、燃气锅炉使用极不安全，热利用效率差，使用过程中排出有害气体，损害健康，甚至危及生命，不符合环保和安全原则的现状，而电锅炉因体积庞大，易结水垢，制热效率低，使用费用高，是对高品位电能的浪费，国家应禁止使用。

作者简介：董明，1972.1，工程师，北京清源世纪科技有限公司，

北京海淀区上地信息路12号中关村发展大厦A305，100085，）