中央空调余热回收系统可行性报告Word下载.docx
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根据去年的用电量和其他数据分析，到目前计算可以对该酒店节能大约20%，同时减轻了主机的运行负荷，延长其使用寿命。
对比每月大约节省2至3万元。
强硬的技术力量，细微的服务态度，高品质的质量保证完成该试点，并得到了我市酒店业的一致好评。
通过试点工程证明，我司研发的中央空调余热回收系统技术可以有效提高机组能效，所采用的工艺技术设备安全可靠。
现已经有30多家酒店与我司签订意向性合作计划,将为其安装“中央空调余热回收系统”。
设有中央空调系统和24小时热水供应的系统，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。
这些企业的主要能耗是中央空调的耗电和热水锅炉的燃油、燃气和电。
在供冷的同时，还要利用各种燃料或电加热锅炉、热水炉、蒸汽炉等制备热水，消耗大量的能源。
把制冷循环中冷凝放热过程中放出的热量利用起来制备热水，可少用或停用现有的热水制备系统，节省燃料费用。
如何控制能源费用显然已经成为这些企业不得不考虑的关键问题。
为了解决中央空调和热水锅炉的综合节能问题，我公司多位高级工程师借鉴其他国家相关的尖端技术，经过不断的实践，终于把这项技术应用到现实产业当中。
中央空调余热回收系统是在中央空调冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热，在制冷情况下运行，冷凝热可达制冷量的1.15～1.3倍。
利用热交换器回收这部分冷凝热，制备成50-60度的热水作为生活热水，是一条变废为宝的节能途径。
1、3项目的技术创新性论述
中央空调余热回收系统由传统的活塞式或螺杆式水冷中央空调制冷机组为载体，通过高新技术改造，增加高效节能超导余热回收系统，将中央空调在制冷过程中所排放的废热通过余热回收系统转换成45℃—60℃的卫生热水，使其由原单一的制冷功能转变为制冷、供热水同步进行的双重功能系统，让用户在使用空调制冷的同时，零费用享用洁净的卫生热水。
在非制冷期（即不开空调制冷的季节，一年约3-4个月），关闭空调制冷系统，则启动热泵功能专制热水（热泵生产一吨45-60℃的热水耗电7.5-8度，是一种新型的高效节能型产品）。
中央空调余热回收系统工艺：
中央空调系统的构成：
如图所示，中央空调系统主要由以下几个部分组成
①．主机：
这是中央空调的“致冷源”，也是余热利用时的“制热源”。
②．冷冻水循环系统：
输送冷冻水到各房间内进行热交换。
从冷冻机组流出的称为“出水”；
回到冷冻机组的称为“回水”。
③．室内盘管风机：
安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的冷交换。
④．冷却水循环系统：
它的作用是输送冷却水来冷却主机的。
流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”；
从冷冻机组流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。
⑤．冷却塔风机：
用于降低冷却塔中的水温，加速将冷却水带来的热量散发到大气中去。
可以看出，中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程，它是将房间里的温度通过水介质和冷媒介质传递到大气中去。
如何有效的利用空调制冷时所散发的余热副产品，最大限度的提高空调系统的能效比是值得研究的课题。
中央空调余热回收系统，使中央空调余热副产品得到利用，最大限度提高中央空调能效
余热回收技术就是回收冷凝热，在机组压缩机出口处与冷凝器之间安装一个热回收装置，该装置使高温的气体冷媒与待加热的自来水进行热交换，将冷媒温度降下来；
同时使水温提高到50℃左右。
把排到大气中去的废热变为有用的热源，替代燃油与电加热制造生活热水，提高中央空调能源利用效率。
通过加装余热回收装置，不但降低了冷凝温度，还降低了冷凝压力（也就是压缩机的排气压力），这样就降低了压缩机负荷，提高机组制冷量。
根据计算：
冷凝温度每降低1℃，机组制冷量可提高1.5%。
冷凝热回收后，冷凝温度可降低3-5℃，可提高机组制冷量5-10%左右，节能效果显著。
另外，由于冷凝温度的降低，冷却水泵和冷却水塔的热交换负荷减小，使它们还可再节能30%以上。
控制原理图
如图下所示，利用循环水泵将常温的水送入辅助换热器，常温水在换热器中吸收高温制冷剂蒸气释放的热量，温度升高，然后返回热水储存箱，水泵再次从储存箱中将水送入热回收器进行循环加热，使热水温度进一步升高。
储存箱中的水经热回收器多次热交换，最终达到客户要求的水温（55℃-60℃左右）。
当热水温度达到设定值时，循环水泵停止工作。
实用的部分冷凝热回收装置
技术原理：
压缩机工作过程中会排放大量的废热，热量等于空调系统从空间吸收的总热量加压缩机电机的发热量。
水冷机组通过冷却水塔，风冷机组通过冷凝器风扇将这部分热量排放到大气环境中去。
热回收技术利用这部分热量来获取热水，实现废热利用的目的。
热回收技术应用于水冷机组，减少原冷凝器的热负荷，使其热交换效率更高；
应用风冷机组，使其部分实现水冷化，使其兼具有水冷机组高效率的特性；
所以无论是水冷、风冷机组，经过热回收改造后，其工作效率都会显著提高。
由于技术改造后负载减少，机组故障减少，使用寿命延长。
热回收技术的核心是热能转换器，或叫称作“过热蒸汽降温器”，其主要功能是实现空调压缩机在制冷运行中排放出的高温冷媒蒸汽与被加温冷水的热交换，将压缩机排出的热量转换成可利用的热水，其实质是一个高效蒸汽—水热交换器。
目前该项技术广泛应用于活塞式、离心式、螺杆式冷水机组。
中央空调余热回收技术的特点
（1）、热回收量大。
在一般空调使用情况下，在水温需求为
30-65
℃
可回收热量为制冷量的
30%-80%
；
水温需求为
55-60
℃时，可回收热量为制冷量的
30%
。
（2）、保护环境。
由于利用废热提供了所需的热水，大大减少了供热锅炉向大气排放
CO
2
气体，从而减少了使地球大气候变暖的温室效应。
同时直接减少了向大气的废热排放量。
（
3）、提高空调机组效率，节省机组用电量。
空调机组压缩机的一部分热量经过热回收器吸收以后，原冷凝器的热负荷减少，热交换效率提高，空调机组的效率提高，耗电量也将显著减少，同时，由于采用热回收技术，机组的负荷减少，使用寿命延长。
4）、体积小，重量轻。
热量回收装置可直接安装在中央空调机组上，无需改动空调机组内部结构，无需占用建筑面积。
5）、电脑自动化控，无需专人管理。
（
6）、节能比率：
70-90%
1、4经费筹措方案
（1）、自筹资金220万元。
（2）、争取2011年区中小企业技术创新扶持资金30万元。
（3）、上述2项合计250万元
1、5资金使用情况及预算
（1）、项目技术初期研发资金50万元
（2）、项目实验工程设备及费用80万元
（3）、技术人员培训费用30万元
（4）、实施设备工具费50万元
（5）、项目营销策划、广告推广费用15万元
（6）、企业运营及流动资金25万元
综合上述6项项目总投资费用合计250万元。
1、6项目实验工程方案
1.6.1普通中央空调工作系统
a、工作简图
b、工作简述
⑴、中央空调启动后，冷冻单元工作，蒸发器吸收冷冻水中的热量，使之温度降低；
同时，冷凝器释放热量使冷却水温度升高。
⑵、降了温的冷冻水通过冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间由室内风机加速进行热交换，带走房间内的热量使房间内的温度降低后，又流回冷冻水端。
⑶、而升了温的冷却水通过冷却泵压入冷却塔，由冷却塔风机加速将冷却水中的热量散发到大气中，使水温降低后，流回冷却水端。
⑷、冷冻机组工作一段时间后，达到设定温度，由温度传感器检测出来，并通过中间继电器及接触器控制冷冻机停止工作，温度回升到一定值后又控制其运行。
1.6.2普通中央空调存在的问题
a、冷冻水，冷却水循环泵不能根据实际需求来调整循环量，电机工作效率低下，造成大量电力浪费，并加速机组磨损；
b、
其控制接触器等电器动作频繁，导致使用寿命短，维修量大；
而对于大容量系统，传统的控制线路复杂，可靠性差，需专人负责；
c、
整个系统运行噪音大、控制性能差、耗电量大、使用寿命短;
在维护管理，检修调整方面工作量大，维护费用高。
1.6.3、节能原理概述
由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：
水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；
水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：
改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的功率。
例如:
将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；
将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。
由以上内容可以看出，用变频器进行流量（风量）控制时，可节约大量电能。
中央空调系统在设计时是按现场最大冷量需求量来考虑的，其冷却泵，冷冻泵按单台设备的最大工况来考虑的，在实际使用中有90%多的时间，冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下。
而用阀门、自动阀调节不仅增大了系统节流损失，而且由于对空调的调节是阶段性的，造成整个空调系统工作在波动状态；
而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制，并可通过变频节能收回投资。
同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节，使系统工作状态稳定，并延长机组及网管的使用寿命。
1.6.4中央空调改造方案
根据该中央空调系统的配置情况可对冷却水系统，冷冻水系统及冷却塔风机系统进行变频改造。
采用变频器配合可编程控制器组成控制单元，其中冷却水泵，冷冻水泵均采用温度自动闭环调节即用温度传感器对冷却水、冷冻水的水温进行采样，并转换成电信号（一般为4—20mA，0—10V等）后送至
PLC
PLC
将该信号与设定值进行比较运算后决定变频器输出频率，以达到改变冷冻水泵、冷却水泵转速从而达到节能目的。
冷却塔风机变频驱动：
可编程控制器根据回水温度信号控制变频器驱动风机，使风机工作在最经济状态而节约大量电能。
在冷却水，冷冻水循环系统，各装设一套变频器，其中冷却变频器供2台冷却水泵切换使用；
冷冻变频器供2台冷冻水泵切换使用。
（如图4）
其中冷却水循环系统，回水与出水温度之差，反应了需要进行交换的热量；
根据回水和出水温度之差，通过控制循环水的速度来控制热交换的速度，在满足系统冷却需要的前提下，达到节电的目的。
温差大说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大循环速度，加速冷却水的降温；
温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可降低冷却泵的循环速度，以节约电能。
采用变频调速器驱动，两台冷却泵互为备用，可编程控制器（PLC）根据传感器检测到的温差信号，同设定温差比较后控制变频器驱动电机运转。
（PLC）先控制变频器软启动电动机M1，当M1到达额定转速时，仍未达到设定温差值时，（PLC）控制M1切换到工频电网运行，然后再启动M2，经控制变频器调节电机M2运转，从而控制冷却水的循环速度；
当电机M2工作在下限转速值时，如果检测值大于设定值，（PLC）控制电机M1停机，同时控制变频器调节电机M2转速从而达到设定要求。
在冷冻循环系统中，由于出水温度比较稳定，因此仅回水温度就足以反应了房间的温度，所以PLC可根据回水温度进行控制。
回水温度高，说明房间温度高，应提高冷冻泵转速，加快冷冻水的循环；
反之回水温度低说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。
工频/变频切换简图
本方案在保留原工频系统的基础上加装，与原工频系统之间仅设置连锁以确保系统工作安全。
1.6.5、
普通中央空调改造后的性能
a、供水压力的保障
冷却（冷冻）水循环系统的变频节能在实际使用中要考虑水泵的转速与扬程的平方成正比的关系及水泵的转速与管损平方成正比的关系；
在水泵的扬程随转速的降低而降低的同时管道损失也在降低，因此，系统对水泵扬程的实际需求一样要降低；
而通过设定变频器下限频率的方法又可保证系统对水泵扬程的最低需求；
b、控制性能的提高
系统设备运行稳定，抗干扰能力强，软启动，高效节能，保护功能完善，可逻辑控制，操作简单安装方便，可实现工频、变频双回路控制，可自动切换，安全运行有保证，低噪音，环保效果显著等；
节电效果显著
c、改造后的系统一般节电率在30%左右。
1.6.6
中央空调系统节电改造主要配置：
a、变频器
水温传感器
b、控制系统三菱可编程控制器；
A/D、D/A扩展功能模块
c、主断路器
交流接触器
d、热过载继电器
电气柜
e、指示灯/转换开关/按钮
交流电压表、交流电流表、互感器
f、数码LED显示器
高稳定度开关电源
g、控制电源滤波器
。
1、7项目实验工程图片
1..7.1豪威大酒店的中央空调主要用于酒店的客房、桑拿及沐浴沐足的场所，中央空调常年开机，热水需求和耗电量非常大；
采用我司
中央空调热回收系统不仅满足了需要，且平均节电率高达45%以上，受到用户的好评。
1.7.2金叶大酒店是按照国家四星级标准建造的集客房、餐饮、康体、娱乐为一体的综合性精品商务酒店；
酒店总建筑面积三万多平方米，营业面积一万两千平方米，奢华KTV房，康体服务中心及商场；
酒店中央空调主要用于酒店内部供冷，采用我公司中央空调热回收系统，操作方便，稳定可靠，节电率均在40%以上。
1.7.3瑶芳大酒店的中央空调主要用于酒店的KTV、客房及沐浴沐足的场所，中央空调常年开机，耗电量非常大；
客房及沐浴沐足的场所热水需求也是相当的高，自采用中央空调热回收系统后节电率高达30%以上，受到用户的好评。
…………开发的中央空调余热回收系统主要有2个特点,其一是废热利用,获得免费热水.其二是提高原机组工作效率,延长机组使用寿命.所谓制冷,其实质意义是取热,热是一种能量、而冷只是相对概念.在中央空调冷水机组的系统里,有冷冻水、冷媒（氟利昂）、冷却水三个循环系统,冷冻水、冷媒、冷却水都是"
热"
的载体,它们的作用都是传输"
，一般传热都是一般的压缩机的出口处,随着冷媒的不同，气体冷媒的温度在80-95摄氏度之间，而冷凝器的饱和温度侧为42摄氏度左右，可见在压缩机和冷凝器之间用余热回收热水装置取出一部分热量将冷媒温度降低20-40摄氏度，则既可利用这部分热量又可减少原冷凝器的热负荷，使其热交换效率更高。
余热利用热水装置可以制备45-70摄氏度的热水供客房、洗衣房及其它需要热水的地方使用。
目前绝大部分的空调设计，这部分热量不但没有利用，还要消耗水泵及风机动力，把热量通过冷凝器由冷却介质（水、空气等）带走。
如果把这部分热量利用起来，则可以实现单项能耗（正常制冷时的耗电量），双项输出（制冷和生活热水），大大提高制冷机组的能源利用率，还可以节约冷却系统的能耗。
随着我国经济发展和人民生活水平的提高，宾馆、酒店、桑拿、工厂、学校、医院、休闲中心、体育场馆的数量日愈俱增，而如今这些场所都设有中央空调系统和24小时热水供应。
它们在制冷和提供热水的同时耗费大量的能源。
在全球能源价格急剧上升的情况下如何减少能源的损耗就是该行业的关键问题。
中央空调余热回收系统符合了“十二五”节能减排目标和坚持资源节约以及环境保护的基本国策，是落实科学发展观、转变经济发展方式的紧迫任务，也是我国应对全球气候变化的实际行动。
地球环境随着现代化建设发展的影响，导致大气层的损坏，大量的太阳红外线的热辐射越来越高，严重的影响了生态环境。
而城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因。
城市热岛是以市中心为热岛中心，有一股较强的暖气流在此上升，而郊外上空为相对冷的空气下沉，这样便形成了城郊环流，空气中的各种污染物在这种局地环流的作用下，聚集在城市上空，如果没有很强的冷空气，城市空气污染将加重，人类生存的环境被破坏，导致人类发生各种疾病，甚至造成死亡。
而在船舶、车辆、建筑厂房及住宅都安装有空调，至使大量的使用空调消耗了大量的电能，排出大量废热，以致人们在取得凉爽的同时，又进一步加剧了城市的热岛效应，让人们忍受着难耐的高温。
建筑中常规热水供应系统，空调系统所造成的环境污染主要有两方面因素：
其一，燃料燃烧排出大量的CO2、SO2和粉尘等有害物，会导致生态环境的破坏（如全球温暖化、酸雨等）：
其二，近年来，随着工业化社会的加剧，在夏季另一种环境问题越来越引起人们的注意，那就是所谓的“热岛效应”。
排放到自然界水中和空气中的热量，通常被称作“热污染”。
水被加热后降低了水体溶解气体的能力，包括像氧气这样的对水生物尤其重要的气体。
如果水温超过35℃，其中氧气的含量对维持水质的生命来说太低了。
而温水中的水生物生长速度通常会加快，这更加剧了水中缺氧。
而排放到空气中的热量又大大加剧了城市中的“热岛”效应，据调查，世界大、中城市市区与郊外存在着温度差，市区内被较高温度的大气层笼罩着，温度差别年平均可达0.6-1.1℃，发达国家中的热岛效应更加明显，日本东京市繁华中心区与郊区的温差可达8℃。
由于环境温度的升高，还恶化了分体式空调机组和窗机的工作环境，导致系统COP值下降空调能耗增加。
随着气温每升高1℃，相应空调系统的设备容量增加6%，而制冷机余热与锅炉房废热的直接排放是造成这种污染现象的主要凶素之一。
中央空调余热回收系统工程将中央空调在制冷过程中所排放的废热通过余热回收系统转换成45℃—60℃的卫生热水，使其由原单一的制冷功能转变为制冷、供热水同步进行的双重功能系统，让用户在使用空调制冷的同时，零费用享用洁净的卫生热水。
利用废热提供了所需的热水，大大减少了制冷机余热与锅炉房废热的直接排放造成这种污染现象减少了供热水锅炉向大气排放CO2气体，从而减少了使地球大气候变暖的温室效应，同时直接减少了向大气的废热排放量。
能有效的缓解“热岛效应”为人们提供一个舒适的工作，生活环境。
为城市建设带来的负面影响做出最大的修补作用。
第四章经济影响分析
随着经济的发展，人民生活水平的提高，人们对居住、生活、办公环境的要求越来越高，很多公共建筑、办公建筑、医疗建筑、商业服务建筑甚至居住建筑等都设置了集中制冷和采暖的中央空调系统。
同时，我国家用空调在城市中也日益普及，家用空调拥有率以惊人的速度增长。
全国城市居民每百户空调器拥有量2003年底平均已达61.8台，其中北京为119.31台，上海为135.80台，重庆为126.67台。
随着空调如此快的普及，空调系统作为耗能大户的地位也日益突出。
有资料表明，现代化办公楼的空调和照明的能耗占整个建筑能耗的60-70%。
同时，热水供应也成为现代人生活环境中不可缺少的环节。
这些热水器的使用要消耗大量能源，据估计，在发达国家家用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。
在美国，热水器要消耗美国居住总能源的17%。
而我国建筑能耗中生活热水占到了15%的比重。
空调和热水器都是用高位能来换取同等数量的低位能，不符合现代节能的原则。
由空调的运行原理可知，制冷的过程实际上是通过消耗一定的外界能量（如电能、热能、太阳能等），把热量从低温热源转换到高温热源的过程。
这样，制冷机组在空调工况下运行的同时势必要向外界排放大量的余热。
通常，空调系统的余热往往直接排放到大气中未加以利用，制冷机组在空调工况下向大气环境排放的余热量为制冷量的（1+COP）倍（COP为制冷机的性能系数）．它可达制冷量的1.15-1.3倍。
大量的余热直接排入大气，白白散失掉，造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染同时，在生活和生产等方面又需要利用热能制热。
空调系统余热是在空调冷水机组制冷运行过程中产生的，在冷凝器中被冷却塔带走的热量。
也称为冷凝热。
包括去除过热的显热冷却阶段、饱和蒸气冷凝为饱和液体的潜热交换阶段和冷凝液的过冷阶段所释放的热量。
其中余热量可达制冷量的l.15-1.3倍。
如果在不影响正常的制冷功能的前提下，将这些热量回收，用于加热生活热水或作为辅助加热热源，就可以在夏季时少开或停开用于制备热水的锅炉。
大大降低整个生活和生产过程的运行费用。
而且可降低冷凝器周围环境的温度，冷凝温度也随之下降。
在蒸发温度不变的条件下，降低冷凝温度可减少压缩机的能耗，这相当于在制冷量不变的情况下，提高了压缩机的性能系数。
同时可以实现零排放，减轻大气污染，改善生态环境。
因此回收利用空调余热不但可节约生活热水能耗，而且可以降低空调机组的能耗，并减少了对大气环境热污染。
因此对空调余热回收是十分必要的。
假设一个中等规模的宾馆，制冷总装机容量为100万大卡/小时，假定机组夏季运行率为60%，每天开机16小时，机组热回收的总效率约为制冷量的40-50%（以40%计算），则每天可回收的热量为Q回=Q冷*60%*16*40%=480万大卡。
假定夏天自来水温为23℃，所需热水为55℃，每天可获取的热水量为：
V水=Q回/ρ水*C水*△T水=150立方通常，宾馆客房人均洗浴用水为0.2立方，则每天回收的热量可供约750人次洗浴，相当于375套标准客房的热水用量。
如果使用燃油锅炉来提供同样的热水，约需柴油470KG。
（柴油的燃烧值以42.9MJ/KG计算）若柴油单价为6元/公斤，则消耗柴油2820元。
如使用电热锅炉来提供，约需电5580度（每度电热值取860大卡/度），若电价为1
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