13-3-6创新项目研究报告 NEW

建筑环境与能源应用工程创业团队—CIPL-NO.1

Energy Application Engineering

The Team of Building Environment &

协同-创新-务实-引领

建筑环境与能源应用工程 大学生创新训练项目

研究报告

项 目 名 称： 制冷、热水与供暖一体的“三联供”系统 研究与工程化 团 队 名 称： CIPL-NO.1

团队 负责人： 罗晓和

团 队 成 员： 罗晓和、钟鸣、罗雁婵 联 系 方 式： 13416159817

二O一三年三月

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摘 要

本文先分析传统三联供系统的优缺点，针对传统三联供系统能效比不高的缺陷，我们开发出新的系统——风水冷热水空调系统（改进的“三联供系统”），其工作原理是在传统三联供系统的基础上加装冷却塔系统，将不需要热回收的那部分热量通过冷却水带走，降低冷凝温度，进而增大系统的COP。接着分析风水冷热水空调系统的经济、环境效益。通过分析知道，风水冷热水系统比传统三联供系统的COP增加了1.3左右，增加的初投资只要1年便可收回，同时，因节能而大大减少了污染物排放，经济、环境效益显著。本系统运用到实际工程，节能减排效果得到充分体现。

关键词：传统三联供系统、风水冷热水空调系统、COP、经济效益分析、

环境效益分析

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Abstract

On the ground of analyzing the merit and demerit of traditional air source heat pump, we develop air-water cooling air-conditioning system for cold and hot water,a new system specific to the defect of low coefficient of performance(COP)of air source heat pump.The working mechanism of the new system is to install the cooling tower system based on the air source heat pump, then take away the portion of heat that does not need to be reclaimed by heat through cooling water .Therefore, we can decrease the condensing temperature and increase the COP. According to researching the economic and environmental benefits of air-water cooling air-conditioning system for cold and hot water, we know that the COP of the new system increase around 1.3% comparing to that of traditional air source heat pump system. The added first investment will be regained in just one year, so the economic and environmental benefits are great。Applied to practical engineering，Energy saving effect are fully reflected。

KEY WORDS: Traditional trigeneration system 、 air-water cooling air-conditioning system 、COP、 Economic benefit analysis 、Environmental benefit analysis

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一、研究背景

随着世界范围内能源日趋紧张、矿物燃料减少和能源需求明显增长,促使人们探索节能的新途径和提高能源的有效利用率。根据各国的能源利用水平不同，有43%~70%（见文献1）的能源主要以废热的形式丢失，还会造成城市的“热岛效应”。故欧美发达国家十分重视空调热回收技术的研究和实践，实现热能的二次利用，从而减少能源的直接消耗和CO2和有害物质的排放，以达到节能和环保的目的。而三联供就是基于热回收的基础上开发出来的新节能系统，可以实现夏天供冷，冬天供暖，全年提供热水，广泛应用于宾馆、医院、学校、工厂、大型场馆等场所。

二、制冷、热水与供暖一体的“三联供”

（一）制冷、热水与供暖一体的“三联供”的概念

制冷、热水与供暖一体的“三联供”是三联供的一种形式，它是以空气为热源，将热泵热水器、热泵空调技术与先进的换热技术进行完美结合，根据热泵空调的工作原理，利用空气的热源，通过空调系统热交换后，热端系统对水加热制造热水，冷端系统对室内输送冷气，当不需要热水的时候则具有完整空调机功能，实现了热水器空调制冷同时使用、独立热水器使用和独立空调使用的三大功能，一机多用。如图1：

图1 制冷、热水与供暖一体的“三联供”系统外部原理图

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(二) 制冷、热水与供暖一体的“三联供”的原理分析 原理如下图2：

图2 制冷、热水与供暖一体的“三联供系统内部原理图 1、夏季工况

见图1，从蒸发器回来的低温低压制冷剂气体，通过压缩机对其压缩做功P，使其变为高温高压制冷气体，然后排放到热回收器中；在热回收器中，通过生活用水将部分热量Qc1带走，使水温升高到50~60℃，同时高温高压制冷剂气体得到部分冷凝,成为中高温高压制冷剂气液混合体，然后排放到冷凝器（表冷器）中；在冷凝器（表冷器）中，通过冷却介质将从热回收器中出来的的制冷剂气液混和体再进一步冷凝放热，向高温环境中散热Qc2，使制冷剂彻底发生相变，全部变为中温高压液体，然后经过膨胀阀；制冷剂在热力膨胀阀里经过绝热膨胀，使其变为低温低压制冷剂液体，然后送到蒸发器（板式热交换器）中；低温低压制冷剂液体在蒸发器（板式热交换器）中吸收低温环境中的热量Qo，发生相变成为低温低压气体，然后回到压缩机中继续压缩开始下一循环。 根据能量守恒,有 Qc=Qc1+Qc2=Qo+P.

Qo—是设备向低温环境吸收的总能量，称为制冷量； Qc—是设备向高温环境散发的总能量，称为制热量； Qc1—在热回收器中散发的总能量，称为热回收量；

Qc2—在冷凝器（表冷器）中散发的总能量，称为冷凝放热量； P---是压缩机对制冷剂所做的功。

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