欧阳焰啸（景旺电子科技（龙川）有限公司，广东 龙川 517300）

冷水机组热能回收比空压机热能回收具有更多的的优势

欧阳焰啸
（景旺电子科技（龙川）有限公司，广东 龙川 517300）

文章通过对空压机热能回收与冷水机组热能回收的优劣比较，阐述了空压机热能回收的局限性和冷水机组热能回收的普遍适应性，介绍了冷水机组热能回收装置的原理以及它在节能方面的一些优势。

空压机；冷水机组；热能回收；节能

1 空压机热能回收的局限性

1.1 空压机热能回收原理简介

从图1我们可以看到，主机把压缩空气送入油气分离器，在油气分离中高温机油和压缩空气被分离出来。高温机油进入热能回收器（例如板式热交换器）后，再经过空压机自身配带的机油冷却器回到主机头中。在热能回收器上安装1台循环水泵，把水桶中的自来水抽入热能回收器中，又从热能回收器中抽入水桶，不断循环，在这个过程中，水吸收热能回收器中高温机油释放的热量，温度得以逐步升高。

1.2 空压机热能的来源

从理想气体状态方程T=pυ/R（T，温度；p，压力；υ，气体体积）得知，空气被压缩后，压力和体积都会发生了急剧的变化，气体的温度会迅速升高，主机中润滑机油的温度也随之升高。

1.3 局限性

空气被压缩后，含有大量的水份，它被油气分离器分离出来与机油混合在一起，如果不把水分离出来，机油就会被乳化，降低机油的粘度，这对主机头是十分不利的。油温如果能控制在95 ℃ ～ 100 ℃，水份就会从机油中蒸发出来；如果被降得太低，例如70 ℃，水汽就不易被蒸发，就会凝结在机油中。这样，空压机热能回收装置的局限性就体现在如下两个方面：

（1）季节性 气温高的季节可以放开使用，但是气温低的季节，例如冬季，就要受到限制。如果油温不能达到90 ℃，就不能使用。

（2）地域性 北方和南方气温相差很大，在北方，春、秋、冬季就不宜使用。

2 冷水机组热能回收运行过程和控制原理简介

2.1 冷水机组的热能回收原理图（图2）

图2中，在原有的冷水机组中我们增加了部件：（1）冷凝器1；（2）热水桶；（3）热水循环泵；加水电磁阀门；（5）用水电磁阀；（6）变频器（控制冷却塔的冷却风机和冷却水泵）；（7）温控器（测量冷凝器中的温度，输出4 mA ～ 20 mA的控制信号，以控制变频器的频率输出）。

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2.2 运行过程

（1）经过压缩机压缩而成为高温高压的气态氟利昂首先流经热能回收冷凝器1 ，在此处经过初步液化，放出热量。

（2）热能回收冷凝器1是用自来水作为冷却介质的，在氟利昂由气态转变成液态时，水吸收相变热量，通过循环水泵1不断循环来提高自来水的温度，工程实例表明，20 ℃的水可以加热至60 ℃ ～ 75 ℃。

（3）氟利昂经热能回收冷凝器1后，又进入冷水机组自身配带的冷凝器2，进一步冷凝，产生过冷的液态氟利昂。

2.3 控制原理

（1）以冷凝器2中的进口水温为中心来控制冷却循环水泵2和冷却塔散热风机的转速。按照有关技术要求，冷凝器2的进口水温应为32℃。当这个温度低于32 ℃时，水泵2和散热风机不工作，氟利昂由气态相变为液态的热量就全部释放在热能回收的冷凝器1中。

（2）当冷凝器2中进口的水温等于或大于32 ℃时，则启动水泵2和散热风机。

3 冷水机组热能的来源和理论依据

冷水机组在PCB工厂一般是用来冷却如电镀、蚀刻、棕化线的药水缸中的药水。这些药水缸在发生化学反应时会产生大量的热量，这些热量的产生是不受季节和区域的限制的，只要生产，就有化学热产生，就要用冷却的方式对化学药水进行冷却。因此，可以这样认为冷水机组热能的来源——化学反应热始终存在。

可见利用它来进行热能回收制造热水比用空压机的热机油来生产热水有明显的可行性。

这一点目前还没有被大多数厂家认识，很多人只接受利用空压机的余热来制造热水供员工生活用，殊不知，在深圳等常年气温较高的地区可以这样做，但在深圳以外的广大靠北边的区域要这样做就有较大的局限性。

3.2 冷水机组热能回收的理论依据

（1）冷水机组的压缩机实际上是一个把冷却对象的热量搬到对象以外的区域。这个过程是通过制冷剂的液态化和气态化来实现的。液态的制冷剂在冷水机组的冷冻水泡中被蒸发器吸收热量，使被冷却的介质例如水降温，这时液态的氟利昂变成气态；气态的氟利昂又经过压缩机压缩，通过管道送到冷凝中，在冷凝器中经过冷却变成液态，这个过程要产生大量的热量。具体地说，压缩机排出的制冷剂在冷凝器中经历了三个放热过程：①压缩机排出的高温高压状态下的气态制冷剂被送到冷凝器中，释放热量，下降到冷凝温度，这时制冷剂仍为气态；②气态制冷剂进一步放热，发生相变成为液态；③液化后的制冷剂比冷却介质例如水的温度仍然要高，它要继续向介质放热。

（2）举例说明： 一台60 kW的冷水机组，若设冷凝器冷却水的进口温度为T1=32 ℃，那么按照有关专业知识计算得出，冷凝器的热负荷为73.2 kW，如果用它来制造热水，若不计热损失，每小时可以将947升20 ℃的水加热到70 ℃。从这个实例中我们可以看出用冷凝器生产热水有很大的潜力。

4 冷水机组热能回收的优势

4.1 冷水机组热能回收不受地域和季节限制

冷水机组的制冷剂温度被降得越低对压缩机越有利，不象空压机的油温必须控制在90 ℃以上，否则对空压机会产生负面影响；

4.2 节能

在冷水机组上增加一套热能回收装置，不仅可以制造出供生产和生活用的热水，而且还可以降低冷却塔水泵电机和散热电机的耗电量。上文已提到，当冷凝器2中的水温低于32 ℃，冷却水泵电机和冷却风机，就不会运行，就不用耗电；另外，由于气态的氟利昂经过了热能回收冷凝器1的冷却，也就是经过了初步冷却，水泵2和散热风机就可以在低于工频（50 Hz）的情况下运行，这又节省了电耗。工程实例中，它们的工作频率为43 Hz ～ 47 Hz，节电率为36.4%～16.9%。

4.3 改善压缩机的运行工况

由于气态的氟利昂要经过二次冷凝过程，就会液化得更加充分，这就使得系统的高、低高始终保持在允许范围内的下限，压缩机工作起来就相当轻松，因而降低了压缩机的功耗，延长了压缩机的寿命。

5 结论

通过对空压机热能回收和冷水机组热能回收优劣势的比较，我们不难得出这样的结论：冷水机组热能回收的适用范围更广。因此，本人希望PCB工厂在冷水机组上多作些节能的文章。

欧阳焰啸，设备动力部经理，拥有多年设备维护维修、改造（包括自动化和节能改造）和管理工作经验。

Water chiller heat recovery advantages against air compressor heat recovery

OUYANG Yan-xiao

By comparing the advantages and disadvantages of heat energy recovery based on the air compressor with water chiller heat recovery, this paper expounds the limitations of air compressor heat recovery, and the widely adaptability of water chiller heat recovery. It introduces the principle of water chiller heat recovery unit and its advantages in the aspect of energy conservation.

Air Compressor; Water Chiller; Heat Recovery; Energy Saving

TN41

A

1009-0096（2014）02-0065-02