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摘要：现今世界能源危机及全球污染已成为威胁人类生存的主要问题，如何解决这一问题，成为了全人类的课题。在这样的背景下，以节能和环保为主要特征的热回收型空调技术应运而生。空调夏季运行时产生大量冷凝热，热回收型风冷热泵机组通过回收冷凝热，不仅可以在稳定机组运行的同时减轻城市热岛效应，而且可以免费制备生活热水，冬季又可以以空气源热泵形式制备生活热水，一机多用具有相当大的实际意义。本文重点介绍了冷凝热回收系统的原理、特点，并以一具体建筑为例，从经济上分析了这种热回收系统的可行性与经济性。
关键词：冷凝热；热回收；节能；经济性；风冷热泵
Abstract: The world energy crisis and global pollution has become a major threat to human survival, how to solve this problem, has become the subject of all mankind. In this context, energy saving and environmental protection as the main feature heat recovery air conditioning technology came into being. Air conditioning in summer run generate a lot of heat of condensation heat recovery-type air-cooled heat pump units by recycling the heat of condensation, not only can in stable unit running at the same time to reduce the urban heat island effect, and can free preparation of domestic hot water, winter and can be a form of air-source heat pump preparation of domestic hot water, a machine has considerable practical significance. This paper focuses on the principles, characteristics of the condensing heat recovery system, and to a specific building, for example, from the analysis on the economic feasibility and economy of this heat recovery system.
Keywords: Condensation heat. Heat recovery; Energy saving; Economy; Air-cooled heat pump
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
前言
据权威机构统计，近年来我国建筑能耗约占全国总能耗的35%，其中空调能耗占建筑能耗的50%～60%左右，由此可见暖通空调能耗占全国总能耗的比例高达20%；而我国的人均耗能量还远远低于发达国家，但是随着人民生活水平的不断提高，人均耗能量必将越来越大，到2050年，中国的经济和人民生活水平将达到中等发达国家水平，要求的人均耗能量将更多，由于人口众多，中国势必成为世界上能源消耗大国，那么届时全球能源市场将会无力承受，因此节能、提高能源利用率的当今暖通空调行业的首要问题。
空调现状
随着我国经济和人民生活水平的提高，全国各地兴建的大批公共建筑中均采用了中央空调、冷热水供应系统，但是无论是哪种形式的空调系统，当其在制冷工况下运行时总是有相当多的冷凝热产生（据资料，冷凝热约可达制冷量的1.3倍）且直接排入大气，白白散失掉。据测算，一座面积2万平方米的现代建筑，冷负荷为2400kw，而冷凝废热排放高达3120kw。将如此庞大的冷凝热直接排到室外的大气中直接导致室外大气的热污染，加剧了城市的“热岛效应”，并且造成较大的能源浪费。冷凝热量被连续不断的向大气中排放，这就像在热浪滚滚的夏天“火上加油”，使城市气温进一步增高，恶化了城市的大气环境，周围空气温度的升高将恶化空调的运行环境，使空调COP下降、运行效率低下；于是，就需要更長时间、更大负荷的空调运行，就需要更多的消耗电能……，造成恶性循环。从建筑材料的角度看，采用节能材料改善围护结构传热系数，可起到建筑节能的效果；但是建筑物一旦配置了空调系统，无论采取什么形式，空调冷凝热就必将存在。而公共建筑，特别是酒店宾馆类建筑，一般又需要大量的生活热水供应，所以又需要添加加热设备，一般较普遍的使用燃油、燃气、电热等设备达到对生活热水的需求，由此带来了巨大的运行成本和能源供应。如果能将冷凝热全部或部分回收来加热生活热水，不但可以消除冷凝热对环境造成的污染，而且还可以省下加热设备及减小加热耗能，降低整个暖通系统的运行费用，减少初投资；达到变废为宝的作用，因此对空调系统的冷凝热地回收十分必要的。基于此，很多厂家均开发了冷凝热回收机组。
风冷热泵冷凝热回收原理及特点
热回收型风冷热泵机组冷凝热回收是利用空调机组的冷凝热将储热水箱内的水加热成生活热水或工艺热水，从而带走制冷系统产生的冷凝热，即直接将额定流量的低温水送入热回收换热器（冷凝器），利用压缩机的排气显热和部分冷凝潜热对低温水进行第一步加热，剩余冷凝热量通过风冷冷凝器排出。随着热回收换热器的进水温度的升高，冷凝潜热的回收量有所减少，然后第二步主要利用冷凝显热继续将初步加热的热水进一步加热至55℃左右的高温热水，并储存在外置配备的储热水箱内以供使用。如果蓄水箱内的水已满，并且达到设定的水温，此时停止加热高温热水，热量再由风冷冷凝器带走。
热回收机组回收冷凝热是将热量提供给生活热水、工艺加热、锅炉进水预热或其他工艺过程的一种有效和低成本的节能环保方法，其主要特点如下：
（1）热回收机组充分利用制冷系统的冷凝废热，将制冷系统中产生的低品位热量有效的利用起来，是经济有效的节能技术。 在空调机组制冷的同时利用冷凝废热获得了可供使用的热水。
（2）热回收机组减少了制冷工况时排放到环境中的冷凝热，优化了空调机组运行环境的同时，并由于风冷冷凝器散热量的减少，从而减小了散热风机能源输入和由于风机运行造成的噪声，有效的保护了环境。
（3）热回收机组的使用，减少了热水加热系统或设备的容量，从而减少了不可再生能源的使用。同时，由于利用废热加热免费制得生活或工艺热水，降低了热水供应的经济成本。
（4）可实现多种模式运行，根据实际需要进行人工或自动控制。夏季可实现：空调制冷、制冷加热回收、空气源热泵热水器三种模式，过渡季节作空气源热泵热水器运行，冬季可实现：空调制热、空气源热泵热水器、空调制热加空气源热泵热水器三种模式。
热回收经济性分析
现以宁波某宾馆为例做经济性分析，该宾馆建筑为一至四层，建筑面积3200平方米，有标准客房120间，以每间客房每日需生活热水量150L为例，则总计每日需求生活热水量约为18吨。配置某品牌全热回收风冷热泵机组两台，单台制冷量：66kw/h，制热量：70kw/h，热回收量：70kw，热水产量1500L/h；普通风冷热泵机组两台，单台制冷量：132kw，制热量：140kw。则合计制冷量为：396kw，制热量：420kw，热回收量140kw, 热水产量3000L/h；并设置一个24吨的储热水箱。这样的配置完全可以满足该宾馆全年空调制冷、制热及生活热水需求。该品牌全热回收机组夏季通过回收冷凝热满足空调需求的同时又能产热水，而冬季可以转化为空气源热泵制备热水，热水加热终了温度达55℃，符合生活热水的要求。该机组单台产热水量为1500L/小时，以每日空调主机开启时长为10小时计算，则每日可生产的热水量为:1.5吨×2台×10小时= 30吨, 该宾馆设计每日热水需求量为18吨，即可满足宾馆对生活热水的需求。以下本文就该宾馆采用燃油锅炉、电热水器、空气源热泵及热回收风冷热泵这4种设备各自制备全年生活热水所需费用根据各个季节进行经济性分析：
4.1冬季工况： 全热回收模块直接转为空气源热泵生产热水（空调制热运行暂停）。冬季平均自来水温度按5℃计算，则每日总耗热量为：（55℃-5℃）×18000L×1 kcal/kg.℃＝9.0×105kcal；若冬季使用生活热水按120天计，则冬季总耗热量为： 9.0×105kcal×120=1.08×108kcal。（燃油的化学能为：，利用率为：90%）
(a)：采用电热水器，则需耗电能：1.08×108kcal/860=1.256×105kwh，则电费为：1.256×105×1元/kwh=1.256×105元。
(b)：采用油锅炉，换算成燃油锅炉费用： =7×104元。
(c)：采用热回收风冷热泵，通过热回收机组耗电：1.256×105kwh÷300%（空气能能效）=4.18×104kwh，则电费为：4.18×104kwh×1元/kwh=4.18×104元。
(d)：采用空气源热泵，机组耗电费用与热回收机组相同。
4.2夏季工况：平均自来水温度按20℃计算，则每日总耗热量为： （55℃-20℃）×18000L×1 kcal/kg.℃＝6.3×105kcal；夏季按150天计，则夏季总热水负荷为：6.3×105kcal×150=0.945×108kcal。
(a)：采用电热水器，则需耗电能：0.945×108kcal/860=1.1×105kwh，则电费为：1.1×105×1元/kwh=1.1×105元。
(b)：采用油锅炉，换算成燃油锅炉费用： =6.23×104元。
(c)：采用热回收风冷热泵，而夏季通过冷凝热回收产生的热水是完全免费的。
(d)：采用空气源热泵，通过空气源热泵机组耗电：1.1×105kwh÷300%（空气能能效）=3.67×104kwh，则电费为：3.67×104kwh×1元/kwh=3.67×104元
4.3过渡季节：因不开空调，因此无免费热回收热水产生。此时2台全热回收模块转为空气源热泵生产热水，此季节平均自来水温度按15℃计算，则每日总耗热量为：（55℃-15℃）×18000L×1 kcal/kg.℃＝7.2×105kcal；过渡季节按90天计，则过渡季节总热水负荷量为：7.2×105kcal×90=6.48×106kcal。
(a)：采用电热水器，则需耗电能：6.48×106kcal/860=7.53×103kwh，则电费为：7.53×103×1元/kwh=7.53×103元。
(b)：采用油锅炉，换算成燃油锅炉费用： =4.19×103元。
(c)：采用热回收风冷热泵，通过热回收机组耗电：7.53×103kwh÷300%（空气能能效）=2.51×103kwh，则电费为：2.51×103kwh×1元/kwh=2.51×103元。
根据以上计算可见该宾馆制备所需生活热水全年运行费用为：
(a)：采用电热水器，全年运行费用为：2.4313×105元。
(b)：采用油锅炉，全年运行费用为：1.365×105元。
(c)：采用热回收风冷热泵，全年运行费用为：4.431×104元。
(d)：采用空气源热泵，全年运行费用为：8.101×104元。
由于夏季热回收风冷热泵机组提供的生活热水是利用机组冷凝热制备，相当于是免费的,与配置燃油锅炉方案及配置空气源热泵热水机组方案比较均节省大幅运行费用，不但大大提高机组的能效比，而且可以提供高效且免费制备的生活热水，节能效果明显。当均处于制热工况时，由于燃油锅炉是用燃油化学能转化为热能的设备，因此其产生热能的效率较低，而热回收型风冷热泵机组是用电能来驱动工作，而非电能来制热。通过制冷剂经压缩机高温高压工作后，加上外界空气能量的吸收，产生巨大的热量，因此其产生热能的效率高达300%以上，在冬季和过渡季节其制备热水的经济性与空气源热泵相同，因此热回收风冷热泵机组经济性是最好的。
5.总结
传统场合，空调和热水是两个独立安装的系统，其节能效果并不理想，而采用热回收风冷热泵机组使空调、热水设备集成为一个系统（管路系统依旧独立），不但节省设备初投资，并且实际运行成本降低，卫生可靠；其节能性和可操作性是传统空调、热水系统分开安装运行所无法比拟的。
随着我国经济建设的发展和人民生活水平的提高，各类建筑物的能源消耗在逐年增加，暖通空调系统的能源耗量占工业企业总能耗量的百分比日益增多。能源不足是制约经济建设发展的重要因素之一，因此，提高暖通空调系统的能源利用率，减少建筑物的能源消耗，已为各国暖通专业技术人员所重视，并为此进行了大量的研究工作。节能是保障国家经济安全的必然选择，节能也是治理污染、改善环境的最有效的途径。所以热回收系统利用空调系统的冷凝热来加热生活热水，不仅减少了空调冷凝热对环境的污染，而且还能够利用冷凝热经济地得到人们所需的生活热水，因此热回收系统具有良好的发展前景。
参考文献:
[1]马最良，民用空调建筑设计，北京:中国建筑出版社,2003
[2]采暖通风与空气调节设计规范GB500192003
[3]陆耀庆，实用供热空调设计手册，北京:中国建筑出版社,1993
[4]蒋能照，《空调用热泵技术及应用》，機械工业出版社,1997.9
关键词：冷凝热；热回收；节能；经济性；风冷热泵
Abstract: The world energy crisis and global pollution has become a major threat to human survival, how to solve this problem, has become the subject of all mankind. In this context, energy saving and environmental protection as the main feature heat recovery air conditioning technology came into being. Air conditioning in summer run generate a lot of heat of condensation heat recovery-type air-cooled heat pump units by recycling the heat of condensation, not only can in stable unit running at the same time to reduce the urban heat island effect, and can free preparation of domestic hot water, winter and can be a form of air-source heat pump preparation of domestic hot water, a machine has considerable practical significance. This paper focuses on the principles, characteristics of the condensing heat recovery system, and to a specific building, for example, from the analysis on the economic feasibility and economy of this heat recovery system.
Keywords: Condensation heat. Heat recovery; Energy saving; Economy; Air-cooled heat pump
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
前言
据权威机构统计，近年来我国建筑能耗约占全国总能耗的35%，其中空调能耗占建筑能耗的50%～60%左右，由此可见暖通空调能耗占全国总能耗的比例高达20%；而我国的人均耗能量还远远低于发达国家，但是随着人民生活水平的不断提高，人均耗能量必将越来越大，到2050年，中国的经济和人民生活水平将达到中等发达国家水平，要求的人均耗能量将更多，由于人口众多，中国势必成为世界上能源消耗大国，那么届时全球能源市场将会无力承受，因此节能、提高能源利用率的当今暖通空调行业的首要问题。
空调现状
随着我国经济和人民生活水平的提高，全国各地兴建的大批公共建筑中均采用了中央空调、冷热水供应系统，但是无论是哪种形式的空调系统，当其在制冷工况下运行时总是有相当多的冷凝热产生（据资料，冷凝热约可达制冷量的1.3倍）且直接排入大气，白白散失掉。据测算，一座面积2万平方米的现代建筑，冷负荷为2400kw，而冷凝废热排放高达3120kw。将如此庞大的冷凝热直接排到室外的大气中直接导致室外大气的热污染，加剧了城市的“热岛效应”，并且造成较大的能源浪费。冷凝热量被连续不断的向大气中排放，这就像在热浪滚滚的夏天“火上加油”，使城市气温进一步增高，恶化了城市的大气环境，周围空气温度的升高将恶化空调的运行环境，使空调COP下降、运行效率低下；于是，就需要更長时间、更大负荷的空调运行，就需要更多的消耗电能……，造成恶性循环。从建筑材料的角度看，采用节能材料改善围护结构传热系数，可起到建筑节能的效果；但是建筑物一旦配置了空调系统，无论采取什么形式，空调冷凝热就必将存在。而公共建筑，特别是酒店宾馆类建筑，一般又需要大量的生活热水供应，所以又需要添加加热设备，一般较普遍的使用燃油、燃气、电热等设备达到对生活热水的需求，由此带来了巨大的运行成本和能源供应。如果能将冷凝热全部或部分回收来加热生活热水，不但可以消除冷凝热对环境造成的污染，而且还可以省下加热设备及减小加热耗能，降低整个暖通系统的运行费用，减少初投资；达到变废为宝的作用，因此对空调系统的冷凝热地回收十分必要的。基于此，很多厂家均开发了冷凝热回收机组。
风冷热泵冷凝热回收原理及特点
热回收型风冷热泵机组冷凝热回收是利用空调机组的冷凝热将储热水箱内的水加热成生活热水或工艺热水，从而带走制冷系统产生的冷凝热，即直接将额定流量的低温水送入热回收换热器（冷凝器），利用压缩机的排气显热和部分冷凝潜热对低温水进行第一步加热，剩余冷凝热量通过风冷冷凝器排出。随着热回收换热器的进水温度的升高，冷凝潜热的回收量有所减少，然后第二步主要利用冷凝显热继续将初步加热的热水进一步加热至55℃左右的高温热水，并储存在外置配备的储热水箱内以供使用。如果蓄水箱内的水已满，并且达到设定的水温，此时停止加热高温热水，热量再由风冷冷凝器带走。
热回收机组回收冷凝热是将热量提供给生活热水、工艺加热、锅炉进水预热或其他工艺过程的一种有效和低成本的节能环保方法，其主要特点如下：
（1）热回收机组充分利用制冷系统的冷凝废热，将制冷系统中产生的低品位热量有效的利用起来，是经济有效的节能技术。 在空调机组制冷的同时利用冷凝废热获得了可供使用的热水。
（2）热回收机组减少了制冷工况时排放到环境中的冷凝热，优化了空调机组运行环境的同时，并由于风冷冷凝器散热量的减少，从而减小了散热风机能源输入和由于风机运行造成的噪声，有效的保护了环境。
（3）热回收机组的使用，减少了热水加热系统或设备的容量，从而减少了不可再生能源的使用。同时，由于利用废热加热免费制得生活或工艺热水，降低了热水供应的经济成本。
（4）可实现多种模式运行，根据实际需要进行人工或自动控制。夏季可实现：空调制冷、制冷加热回收、空气源热泵热水器三种模式，过渡季节作空气源热泵热水器运行，冬季可实现：空调制热、空气源热泵热水器、空调制热加空气源热泵热水器三种模式。
热回收经济性分析
现以宁波某宾馆为例做经济性分析，该宾馆建筑为一至四层，建筑面积3200平方米，有标准客房120间，以每间客房每日需生活热水量150L为例，则总计每日需求生活热水量约为18吨。配置某品牌全热回收风冷热泵机组两台，单台制冷量：66kw/h，制热量：70kw/h，热回收量：70kw，热水产量1500L/h；普通风冷热泵机组两台，单台制冷量：132kw，制热量：140kw。则合计制冷量为：396kw，制热量：420kw，热回收量140kw, 热水产量3000L/h；并设置一个24吨的储热水箱。这样的配置完全可以满足该宾馆全年空调制冷、制热及生活热水需求。该品牌全热回收机组夏季通过回收冷凝热满足空调需求的同时又能产热水，而冬季可以转化为空气源热泵制备热水，热水加热终了温度达55℃，符合生活热水的要求。该机组单台产热水量为1500L/小时，以每日空调主机开启时长为10小时计算，则每日可生产的热水量为:1.5吨×2台×10小时= 30吨, 该宾馆设计每日热水需求量为18吨，即可满足宾馆对生活热水的需求。以下本文就该宾馆采用燃油锅炉、电热水器、空气源热泵及热回收风冷热泵这4种设备各自制备全年生活热水所需费用根据各个季节进行经济性分析：
4.1冬季工况： 全热回收模块直接转为空气源热泵生产热水（空调制热运行暂停）。冬季平均自来水温度按5℃计算，则每日总耗热量为：（55℃-5℃）×18000L×1 kcal/kg.℃＝9.0×105kcal；若冬季使用生活热水按120天计，则冬季总耗热量为： 9.0×105kcal×120=1.08×108kcal。（燃油的化学能为：，利用率为：90%）
(a)：采用电热水器，则需耗电能：1.08×108kcal/860=1.256×105kwh，则电费为：1.256×105×1元/kwh=1.256×105元。
(b)：采用油锅炉，换算成燃油锅炉费用： =7×104元。
(c)：采用热回收风冷热泵，通过热回收机组耗电：1.256×105kwh÷300%（空气能能效）=4.18×104kwh，则电费为：4.18×104kwh×1元/kwh=4.18×104元。
(d)：采用空气源热泵，机组耗电费用与热回收机组相同。
4.2夏季工况：平均自来水温度按20℃计算，则每日总耗热量为： （55℃-20℃）×18000L×1 kcal/kg.℃＝6.3×105kcal；夏季按150天计，则夏季总热水负荷为：6.3×105kcal×150=0.945×108kcal。
(a)：采用电热水器，则需耗电能：0.945×108kcal/860=1.1×105kwh，则电费为：1.1×105×1元/kwh=1.1×105元。
(b)：采用油锅炉，换算成燃油锅炉费用： =6.23×104元。
(c)：采用热回收风冷热泵，而夏季通过冷凝热回收产生的热水是完全免费的。
(d)：采用空气源热泵，通过空气源热泵机组耗电：1.1×105kwh÷300%（空气能能效）=3.67×104kwh，则电费为：3.67×104kwh×1元/kwh=3.67×104元
4.3过渡季节：因不开空调，因此无免费热回收热水产生。此时2台全热回收模块转为空气源热泵生产热水，此季节平均自来水温度按15℃计算，则每日总耗热量为：（55℃-15℃）×18000L×1 kcal/kg.℃＝7.2×105kcal；过渡季节按90天计，则过渡季节总热水负荷量为：7.2×105kcal×90=6.48×106kcal。
(a)：采用电热水器，则需耗电能：6.48×106kcal/860=7.53×103kwh，则电费为：7.53×103×1元/kwh=7.53×103元。
(b)：采用油锅炉，换算成燃油锅炉费用： =4.19×103元。
(c)：采用热回收风冷热泵，通过热回收机组耗电：7.53×103kwh÷300%（空气能能效）=2.51×103kwh，则电费为：2.51×103kwh×1元/kwh=2.51×103元。
根据以上计算可见该宾馆制备所需生活热水全年运行费用为：
(a)：采用电热水器，全年运行费用为：2.4313×105元。
(b)：采用油锅炉，全年运行费用为：1.365×105元。
(c)：采用热回收风冷热泵，全年运行费用为：4.431×104元。
(d)：采用空气源热泵，全年运行费用为：8.101×104元。
由于夏季热回收风冷热泵机组提供的生活热水是利用机组冷凝热制备，相当于是免费的,与配置燃油锅炉方案及配置空气源热泵热水机组方案比较均节省大幅运行费用，不但大大提高机组的能效比，而且可以提供高效且免费制备的生活热水，节能效果明显。当均处于制热工况时，由于燃油锅炉是用燃油化学能转化为热能的设备，因此其产生热能的效率较低，而热回收型风冷热泵机组是用电能来驱动工作，而非电能来制热。通过制冷剂经压缩机高温高压工作后，加上外界空气能量的吸收，产生巨大的热量，因此其产生热能的效率高达300%以上，在冬季和过渡季节其制备热水的经济性与空气源热泵相同，因此热回收风冷热泵机组经济性是最好的。
5.总结
传统场合，空调和热水是两个独立安装的系统，其节能效果并不理想，而采用热回收风冷热泵机组使空调、热水设备集成为一个系统（管路系统依旧独立），不但节省设备初投资，并且实际运行成本降低，卫生可靠；其节能性和可操作性是传统空调、热水系统分开安装运行所无法比拟的。
随着我国经济建设的发展和人民生活水平的提高，各类建筑物的能源消耗在逐年增加，暖通空调系统的能源耗量占工业企业总能耗量的百分比日益增多。能源不足是制约经济建设发展的重要因素之一，因此，提高暖通空调系统的能源利用率，减少建筑物的能源消耗，已为各国暖通专业技术人员所重视，并为此进行了大量的研究工作。节能是保障国家经济安全的必然选择，节能也是治理污染、改善环境的最有效的途径。所以热回收系统利用空调系统的冷凝热来加热生活热水，不仅减少了空调冷凝热对环境的污染，而且还能够利用冷凝热经济地得到人们所需的生活热水，因此热回收系统具有良好的发展前景。
参考文献:
[1]马最良，民用空调建筑设计，北京:中国建筑出版社,2003
[2]采暖通风与空气调节设计规范GB500192003
[3]陆耀庆，实用供热空调设计手册，北京:中国建筑出版社,1993
[4]蒋能照，《空调用热泵技术及应用》，機械工业出版社,1997.9