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制冷系统余热回收的利用

2026-10-04 慕飞鸿 冷链能耗与低碳 阅读 25 评论 0
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制冷过程必然排热,冷凝器排出的热量温度在 40 到 60 摄氏度之间,压缩机排气过热段的温度更高,可以直接替代锅炉与电加热。余热回收的成本优势来自热源成本接近于零,脱过热器的投资回收期在 0.5 到 1 年。项目能否落地取决于负荷侧的用热需求是否稳定。

关键词 余热回收冷凝热热泵冷热联供二氧化碳跨临界投资回收期

关键数据
冷库冷凝热的温度区间
40 到 60摄氏度
压缩机排气过热段的温度更高,可以单独回收。和顺环境集团(企业官网发布)
水源热泵回收余热的能效比
3.5 到 4.0(能效比)
一处果蔬冷库的冷却废水温度 32 摄氏度,升级后产出 55 摄氏度热水用于解冻与车间供暖。和顺环境集团(企业官网发布)
二氧化碳跨临界冷热联供系统的综合能效提升
20 到 30% 以上
以二氧化碳为制冷剂,臭氧消耗潜能值为 0、全球升温潜能值为 1,实现制冷、供热与热水联供。冰轮环境技术股份有限公司(2026-09)
冰轮环境带热回收制冰系统的热水温度上限
80摄氏度
热水温度覆盖 40 到 80 摄氏度,比传统乙二醇系统节能 20% 以上。工业和信息化部《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》与冰轮环境技术股份有限公司
广州港南沙国际物流中心一期工程总投资
18.7亿元
制冷单元采用氨与二氧化碳复叠系统,冲霜热水由冷凝余热回收系统供应;总库容 22.7 万吨。广州港股份有限公司与中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会
余热发电的发电量占总用电量的比例
8 到 10%
发电效率为 12% 到 15%,投资回收期约 5 到 6 年,适配制冷量超过 5000 千瓦的冷库。和顺环境集团(企业官网发布)

一、余热的来源与温度品位

制冷系统的排热分两段。一段是冷凝热,制冷剂在冷凝器中放热,温度通常在 40 到 60 摄氏度;另一段是压缩机排气的过热段,温度更高,蕴含的过热量可以单独回收(和顺环境集团,企业官网发布)。

温度品位决定用途。40 到 60 摄氏度的热量适合供暖与预热,60 摄氏度以上的热水可以用于清洗与除霜。回收方案按温度对接到具体的用热环节。

余热回收的热源温度区间(摄氏度)

图 1 余热回收的热源温度区间(摄氏度)

二、回收路径与设备

回收的常见做法有三类。在制冷剂进入冷凝器之前安装脱过热器或板式换热器,回收过热段的热量加热水;在冷凝器后端加装换热装置,回收冷凝热;用热泵把低品位热量提升到可用温度(和顺环境集团)。

三类路径的投资与收益差别较大。脱过热器的改动小、回收快,热泵耦合系统的投资高,适合供暖需求稳定的北方项目。

三、内部自用的热用途

回收的热量优先在设施内部消化,损耗最小。食品加工厂每天需要大量 60 摄氏度热水清洗设备、地面与容器,余热回收可以替代部分锅炉或电热水器;冷冻库地坪下方的防冻加热管路可以用回收的温水循环,替换电加热;采用热水除霜的蒸发器由回收温水直接供应。

生活用能是另一处去向。员工宿舍与食堂的热水需求全年稳定,回收热量接入后,辅助热源的启用量随之减少。

余热回收的四个环节

图 2 余热回收的四个环节

四、外部输出的热用途

设施内部用不完的热量可以向外输出。通过热力管网为周边工厂与居民区供暖,获得热力收益;为周边温室大棚保温,延长作物生长期。

外部输出需要管网投资与长期稳定的热用户。热负荷的稳定性决定项目的经济性,季节性用热的负荷在非采暖季闲置,设备利用率下降。

回收余热的四类去向

图 3 回收余热的四类去向

五、二氧化碳跨临界冷热联供

二氧化碳跨临界系统把制冷与供热合并。冰轮环境的二氧化碳跨临界冷热联供系统以二氧化碳为制冷剂,臭氧消耗潜能值为 0、GWP 值为 1,通过喷气增焓与热回收实现制冷、供热、热水联供,综合能效较传统氟系统提升 20% 到 30% 以上(冰轮环境,2026-09)。

该系统适用于大中型冷库、冷链物流园区与食品加工中心。制冷与制热在同一套机组内完成,能源的利用从单向排放转为双向联供。

六、氨与二氧化碳复叠系统的余热回收

大型冷库的制冷单元多用氨与二氧化碳复叠系统,余热回收与制冷单元配套设计。广州港南沙国际物流中心的制冷单元采用氨与二氧化碳复叠系统,冲霜热水由冷凝余热回收系统供应,一期工程总投资 18.7 亿元,规划建设 3 座 8 层冷库、总库容 22.7 万吨(广州港股份有限公司与中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会)。

冲霜热水的用量稳定,与制冷系统的运行同步,是余热回收的合适负荷。热水由系统自身供应后,电加热除霜的能耗被替换。

七、热泵提升品位

低品位热量通过热泵提升后进入更多用途。热泵以少量电能驱动,把低品位余热转化为中高品位热能,常用的空气源与水源热泵能效比可以做到 3.5 到 4.0,即消耗 1 千瓦时电能可回收 3.5 到 4.0 千瓦时的热能(和顺环境集团)。

一处果蔬冷库的冷却废水温度为 32 摄氏度,经水源热泵升级后产出 55 摄氏度热水,用于果蔬解冻与车间供暖,替代传统电加热。热泵的能效比越高,单位热量的成本越低。

八、余热发电

特大型冷库的余热可以转化为电能。制冷量超过 5000 千瓦的冷库可采用低温余热发电,主流技术为有机朗肯循环与 Kalina 循环,有机朗肯循环适配 60 到 150 摄氏度的低温余热,更贴合冷库场景。

余热发电的发电效率在 12% 到 15%,发电量占总用电量的 8% 到 10%,投资回收期约 5 到 6 年(和顺环境集团)。这条路径的投资门槛高,适合制冷量大、运行时间长的特大型设施。

九、回收热量的产品化

带热回收的制冷设备把热量做成标准配置。冰轮环境的带热回收型二氧化碳制冰系统采用跨临界制冷,自带热回收,热水温度覆盖 40 到 80 摄氏度,比传统乙二醇系统节能 20% 以上,入选工业和信息化部《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》(工业和信息化部与冰轮环境)。

设备厂把热回收集成进机组,项目方的现场改动减少。产品化把回收能力从工程方案变成设备参数,落地的门槛随之下降。

冰轮环境热回收系统的热水温度(摄氏度)

图 4 冰轮环境热回收系统的热水温度(摄氏度)

十、余热回收的判断

余热回收的可行性取决于负荷侧的匹配。冷凝热与过热段的热量随制冷系统运行连续产生,用热需求如果是间断的,中间需要储热装置缓冲,投资随之上升。

投入产出的排序清楚:脱过热器回收过热段热量,投资小、回收期在 0.5 到 1 年;热泵耦合系统适合供暖需求稳定的项目;余热发电的投资门槛最高,适配特大型冷库。项目落地先确认用热负荷,再选技术路径。

制冷系统的排热分冷凝热与压缩机排气过热段两段,冷凝热温度在 40 到 60 摄氏度之间,可替代锅炉与电加热。回收路径包括脱过热器、板式换热器与热泵提升品位,水源热泵的能效比为 3.5 到 4.0,脱过热器的投资回收期在 0.5 到 1 年,余热发电的发电效率为 12% 到 15%、回收期约 5 到 6 年。冰轮环境的二氧化碳跨临界冷热联供系统以二氧化碳为制冷剂、GWP 值为 1,综合能效较传统氟系统提升 20% 到 30% 以上;广州港南沙国际物流中心的制冷单元采用氨与二氧化碳复叠系统,冲霜热水由冷凝余热回收系统供应,一期工程总投资 18.7 亿元、总库容 22.7 万吨。

行内实情

余热回收的成本优势来自热源成本接近于零,制约在负荷侧的用热需求是否稳定
热量品位决定用途,冷凝热适合供暖与预热,过热段与热泵提升后的热量进入清洗与除霜
投资回收期的排序清楚,脱过热器最快,热泵耦合居中,余热发电的投资门槛最高

相关问题

冷库的余热从哪一段排出来。
分两段。制冷剂在冷凝器中放热的冷凝热,温度通常在 40 到 60 摄氏度;压缩机排气的过热段温度更高,蕴含的过热量可以单独回收。温度品位决定用途,40 到 60 摄氏度的热量适合供暖与预热,60 摄氏度以上的热水可以用于清洗与除霜。
余热回收为什么要先看用热负荷。
冷凝热与过热段的热量随制冷系统运行连续产生,用热需求如果是间断的,中间需要储热装置缓冲,投资随之上升。负荷稳定、与制冷系统同步的用热环节最合适,例如冲霜热水、车间清洗与生活热水。广州港南沙国际物流中心的冲霜热水由冷凝余热回收系统供应,用热与制冷同步。
余热回收的投入产出排序。
脱过热器回收过热段热量,投资小、回收期在 0.5 到 1 年;热泵耦合系统把低品位热量提升到可用温度,水源热泵的能效比为 3.5 到 4.0,适合供暖需求稳定的项目;余热发电适配制冷量超过 5000 千瓦的特大型冷库,发电效率在 12% 到 15%,投资回收期约 5 到 6 年。
名词解释

统采:由集团或平台统一向上游采购,以量换价的采购方式。
冷库:用于低温贮藏的专用建筑,按温区分为高温库、低温库、速冻库等。
利用率:设施实际使用量与其设计能力之比,产地仓建成后利用率偏低是普遍问题,直接影响投资回收。
总第1225篇 | 三、冷链物流|50-冷链能耗与低碳-006

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