
节能已成为世界关心的问题。在中国,家用空调拥有率以惊人的速度增长,其能耗亦迅速增长。同时,人们对生活热水的需求越来越大,其一次能耗也越来越大。据估计,发达国家热水供应的能耗将成为继室内供暖空调之后的第二大能耗[1],在美国,热水器能耗占居住总能耗的17%[2],今后还将有继续上升的势头。
家用空调系统总有相当多的冷凝热直接排人大气,造成较大的能源浪费,并且存在对周围环境的热污染。从节能角度看,对于居住建筑来说,建筑物又需要大量的生活热水供应,如果能将冷凝热全部或部分回收用来加热生活热水,不但可以减少冷凝热对环境造成的污染,而且还可以节省能源。常规的风冷式家用空调系统由于冷凝温度较高,故通过对风冷式家用空调系统合理改装,形成带热水供应的家用空调系统就可以实现这一功能,并且可以得到较高的回收水温,因此,它的应用较广。
本文对河北工程大学一个带热水供应的家用空调实验系统进行实验研究,对该设备在空冷运行模式和水冷热回收运行模式两种情况下的运行特性作了相应的分析。
1 实验系统介绍
1.1 系统概述
带热水供应的家用空调实验系统由风冷热泵系统和热回收系统组成。夏季使用时,机组制冷系统在向房间提供冷量的同时,热回收系统利用水冷冷凝器排出的热量加热生活热水。机组总能效比可达5.0以上。其工作原理与常规的制冷原理相同。在风冷热泵的基础上增加一热回收换热器(板式换热器),通过自动或手动的控制,可根据设定蓄水箱的水温进行不同运行模式的转换。
热回收包括部分热回收和全部热回收。部分热回收指部分利用冷媒的冷凝热来加热生活用水,水温高于冷凝温度。全部热回收指冷媒过热蒸汽冷却、冷凝、和过冷,冷凝热全部回收加热生活用水,水温低于冷凝温度。在实际工程应用中,由于水系统管路及储能水箱保温效果差将导致一定程度的温降,舒适性较差。而提高生活用水水温可以采取以下措施,如果生活用水热负荷小于空调侧热负荷,则采取部分热回收来制取生活用水,压缩机的排气温度可高达65~90℃,这时生活用水出水高达55~65℃,如果生活用水热负荷与空调侧热负荷相当,则采取全部热回收来制取生活用水,一般情况下,风冷热泵机组的冷凝温度为5O~55℃,生活用水水温可达45~50℃。
1.2 样机试制
带热水供应的家用空调实验系统原理如图1所示,初投资少,可靠性强,易于控制且能够全年运行。在夏季空调工况运行时,回收部分冷凝热量来提供全部或部分的生活热水供应所需的热量。该实验系统为某品牌的家用空调(压缩机额定输入功率为1550W)合理改装而成,该系统有数据自动采集和记录功能,并设有自动控制系统。
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