冷藏库废热回收系统设计——热泵废热回收
某农贸市场建筑冷库为2000m2，库温为-18℃；办公楼为1500m2；批发市场为地上二层，总建筑面积约10000 m2。办公楼和批发市场需解决夏季空调、冬季供暖问题。原设计方案为冷藏库采用氨系统制冷，办公楼和批发市场采用风冷式热泵型柜式空调，冬季采用集中供热。经过安全和经济论证后，决定取消氨系统制冷、风冷式热泵型柜式空调和集中供热，采用氟利昂制冷系统和热回收型热泵机组。这样既能满足冷藏库使用要求，又能提供办公楼和批发市场的采暖需求。
2 负荷计算
2.1 冷藏库
冷藏库货物名称为速冻食品或水产品；环境温度为35℃；墙面和库顶采用150mm厚聚氨脂喷涂进行保温，冷库地面采用200mm厚聚氨脂喷涂进行保温；库内工作人员为20人，工作时间5h；库内照明为5W/m2
2.2 空调冷热负荷计算
考虑到该建筑为办公楼和批发市场，单位建筑面积制冷负荷按50W/m2估算[ 3 ]，建筑总冷负荷约为575kW；单位建筑面积供暖热负荷按60W/m2估算，建筑总热负荷约为690kW。
3 原方案设计及主机设备选型
3.1 风冷冷凝机组加辅助电加热溶霜方案
采用半封闭活塞风冷冷凝机组30匹16台，单台制冷量为25kW，机组总制冷量400kW（ t0 =-25℃，tk =50℃）。机组在此工况下满足冷藏库冷量需求，其满负荷耗电量为360kW。
该方案由于采用空气冷却，制冷效率较低，运行费用较高，且机组较多并分散；但是，主机采用风冷压缩冷凝机组，减少了冷却水系统，可不设制冷机房。
3.2 办公楼和批发市场空调系统
办公楼和批发市场采用风冷式热泵型柜式空调10匹20台，冬季采用集中供热。该方案为常规设计方案，虽然能满足冷藏库、办公楼和批发市场的使用要求，但是未考虑能量综合利用的问题，设备投资重复利用率低。为此，笔者经过计算和技术经济分析后，提出采用冷库废热回收技术的改进方案。
4 改进方案
4.1 水冷冷凝机组加辅助电加热溶霜方案+热回收型热泵机组
采用水冷冷水机组，配低噪声玻璃钢冷却塔和冷却水泵，设专用机房，压缩冷凝机组集中布置。采用半封闭活塞水冷冷凝机组30匹16台；采用R22为制冷剂，单级压缩；单台制冷量为30 kW，机组总制冷量480kW（ t0 =-25℃， k t =40℃）。机组在此工况下能够满足冷藏库冷量需求，其满负荷耗电量为360kW。
配套选择玻璃钢冷却塔一台，冷却水泵两台。该方案要求在建筑物附近建造水池，水量为100m3，作为冷却水源满足机组冷凝要求。
本方案具有如下优点：
1) 冬季运行时，选用热回收型热泵机组方式，仅有风管和制冷剂管道，无冷水，因此解决了防冻问题，且能量回收率高。
2) 夏季运行时，冷库采用水冷冷凝机组加辅助电加热溶霜运行方式，办公楼和批发市场采用水冷机组运行方式，机组COP高。
3) 过渡季节采用自动调节方式，水冷和热回收型热泵联合运行，保证机组COP最佳。
4.2 机组运行的特点
4.2.1 不用设置备用机组
机组采用模块化设计，完全不必设置备用机组。运行过程中电脑自动控制，调节机组的运行状态，使输出功率与工作环境的实际利用率相协调。
4.2.2 运行模块化
该系统由16个运行模块和2个备用模块组成，大大提高整个系统的合理性和可靠性。
4.2.3 电脑自动控制
机组在运行过程中采用电脑自动控制，所以具有日常管理简单、操作简便和安全可靠等优点。
4.2.4 机组交率高
机组利用的水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式，机组效率提高。
4.2.5 环保效益显著
冷藏库热回收型热泵机组是利用了冷藏库作为冷源，进行能量转换的供暖系统。供热时，省去了燃煤或集中供热系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，更利于环境保护。
4.2.6 一机多用，应用范围广
系统可供暖、制冷，一套系统可以替换原来的制冷+空调的两套系统。
5 工程初投资及经济分析
改进方案初投资少，年运行费用低，管道系统简单，维修方便。从投资表和经济分析数据可以看出，改进方案比原方案不仅总投资费用节约40万元，并且每年还可节约费用15万元左右。因此，改进方案的经济效益是显著的。
6 结论
1) 冷藏库热回收型热泵技术具有系统简单、投资少和节能环保等独特的优越性，在有制冷设备的场合（如恒温库、溜冰场、超级市场等新建和改造工程项目）具有广泛的应用前景。
2) 对于长期运行的制冷设备，要优先考虑选用COP 值高的水冷机组。机组选型应考虑模块化，使其组合更加方便。尤其在部分负荷运行工况下，机组可根据负荷变化自行调节，从而达到显著的节能效果。
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