淺談製冷設備選型及運行控製中的節能技術

製冷技術的發展水平是衡量一個國民經濟和人民生活水平的重要標誌。近年來隨著我國經濟的快速發展和人均生活水平的不斷提高，製冷行業獲得了極其迅猛的發展，但長期以來我國經濟增長仍是以資源高消耗和犧牲環境為代價的粗放型經濟增長模式。統計資料表明，我國現階段總能源利用率僅達歐美日等發達上世紀八十年代水平。製冷行業是國民經濟中大耗能行業之一，製冷裝置的能耗在我國總耗能中的比重還在逐年上升。因此，製冷裝置的節能就成為了我國節能工作中的重要一環，也成為免费国产成人高清在线观看直播製冷行業內重要的研究課題之一。

通過研究和生產實踐運用，免费国产成人高清在线观看直播認為：對製冷裝置進行科學合理的設計與匹配組成，並通過對係統主要運行參數進行精心、正確合理地的操作控製，就能使製冷裝置在*經濟合理的工況條件下安全可靠地運行，同時達到產冷量*大，耗功*省，運行效率*高的目的。

下麵即簡略地談幾點在製冷設備的設計選型及運行控製中的節能技術方法，拋磚引玉，使廣大的製冷用戶，更經濟、合理、安全、節能地設計和使用製冷設備。

1.製冷設備主要組成配件的節能選型

1.1製冷壓縮機的選擇

1.1.1溫度範圍

製冷設備設計中選擇壓縮機，首先應考慮製冷設備對製取溫度的要求，同時對用戶的用冷情況也應進行深入的調查了解，選擇適應溫度要求的中高溫壓縮機或低溫壓縮機。在第二代活塞式製冷壓縮機中，充分考慮了不同工況領域電機功率與氣體流量的不同，相同排量的中高溫壓縮機與低溫壓縮機是分別采用不同電機與閥板組合優化設計製造的。低溫壓縮機是決不允許應用於蒸發溫度大於-5℃以上的場合，以避免壓縮機電機過載；反之，在低溫領域若采用相同排量的高溫壓縮機，往往會因為電機效率下降、功率因素

降低、閥板餘隙影響等造成製冷設備製冷量明顯減少、功耗增大，也是很不經濟的。

1.1.2製冷量

製冷量的大小將直接關係到工程設計的一次性投資、占地麵積、能量消耗和運行經濟效果。通常製冷量的大小是根據用戶的熱負荷而定的。生產實際中情況千差萬別，通常應綜合優化考慮一次性投資與運行經濟效果。應當注意到，不同用戶的用冷規律不同，各地的能源價格不同，以及其它一些因素，都將影響設備的一次性投資與運行經濟效果所占的設計比重。因此，設計人員一定要充分調查當地的實際情況，進行係統經濟性技術分析，做出全麵經濟合理的選擇，切不可隻簡單地套用有關的公式數據來選擇確定。設計選擇上考慮不周，不僅會給製冷設備的操作維護造成困難、導致效率降低、能耗增大，而且可能造成事故產生嚴重損失。

1.1.3能量調節

通常壓縮機總是根據係統*大製冷量需求來選定的。在生產實際中，熱負荷是隨著外界條件而經常變化的，這就提出了對壓縮機應進行相應有效地調節，使其製冷量與外界熱負荷始終保持平衡，減少係統蒸發溫度與壓力的波動，從而相應減少被冷卻對象的溫度波動。

對於單台壓縮機，*簡單的能量調節方式就是間歇運行，即當達到規定的溫度時，壓縮機停止運轉；當溫度升到規定上限時，壓縮機又將重新起動運轉。顯然這種方法隻用於小型壓縮機，因為對於功率大於10kW的壓縮機，壓縮機電機的頻繁啟動會引起供電回路的電壓波動，影響其它設備的正常工作，同時壓縮機即使不很頻繁的多次重複啟動也總會對壓縮機產生致命的損傷隱患。

對於4缸以上的多缸係列壓縮機，多采用每檔關閉2缸的能量調節方式，基本上可以滿足實際生產中的調節要求，但從節能的角度看，這種調節方式顯然是不理想的，因為卸載缸雖不產生製冷壓縮工作了，但其活塞連杆仍在運動，仍存在機械運動磨耗，壓縮機的耗功幾乎保持不變，而非理想的隨製冷量同幅降低，這就使壓縮機在能量調節的部分負荷下運行並不能保持滿負荷下高效的COP值，尤其在50%負荷以下運行，壓縮機將更不經濟節能。

若采用熱氣旁通調節方式，即隨著係統熱負荷下降，吸氣壓力降低，當其低於旁通閥設定壓力差時，旁通閥打開使部分高壓製冷劑氣體直接旁通到吸氣管路，這樣既能防止吸氣壓力進一步降低，又能使壓縮機的淨製冷量下降。由於旁通能量調節中旁通的製冷劑，壓縮機對其做了功而其沒有產生有效冷量，何況旁通時吸氣溫度升高會造成壓縮機排氣溫度過高，可能還要通過損失製冷劑對吸氣管路進行噴液來消除，又進一步造成了壓縮機製冷量的損失，因此，從節能角度不提倡采用這種調節方法，這是很不經濟的。

另還有采用變頻調速裝置進行能量調節，從壓縮機使用的三相異步電機角度能很好解決製冷量與電機功率始終高效匹配的問題，但在一定高、低轉速範圍，活塞式壓縮機存在氣閥的開啟運動規律、潤滑油量等問題，且變頻調速裝置產生的一次性投資成本的增加也不易被接受。

通過生產運用實踐，免费国产成人高清在线观看直播逐步認識到多機並聯型係統，即在同一係統中采用多台壓縮機並聯替代單台大功率壓縮機，是實現製冷設備製冷量調節較為合理可靠的方法，能保證製冷設備在部分負荷下運行的高效率，實現節能運行，這對較大冷量的係統尤為有利。表1顯示了同樣係統分別采用1台壓縮機與4台壓縮機係統耗能的實驗研究對比結果。

可見，當部分負荷越小，采用壓縮機的台數越多時，則運行節能效果也將越顯著。同時係統中多機的逐台啟動，避免了對電網過大的波動衝擊，綜合提高了製冷裝置運行的經濟性、安全性，而當多台中的某台壓縮機發生故障時，還可以進行單台維修而係統仍然可以維持運行。

生產實際中各種製冷係統在部分負荷下運行的時間，都占有相當大的比例，因此，采用多機並聯型係統對運行的節能也就具有相當大的潛力，值得在設計選擇時做深入的分析比較。當然，這也會有其使一次性投資加大，設備所占空間增大等不利的一麵。因此，是否選用多台係統以及具體選用多少台數，都應根據用戶的實際情況進行深入比較分析，全麵衡量後再確定*佳合理的設計選型方案。

一般推薦認為，在較大型製冷設備設計中，確定壓縮機配置的台數應盡量少，以簡化係統和便於操作管理，但總台數不宜少於2台，以保證熱負荷變化時冷量的有效調節，以及檢修時單台維持係統的運行。

1.2換熱器的選擇

1.2.1冷凝器

空氣冷卻式冷凝器，由於空氣的傳熱較差，其冷凝溫度常較高，使冷凝壓力升高，製冷機效率降低，耗能增加。因此，其比較適用於夏季室外溫度不太高地區，或冷凝壓力較低的製冷劑。其*大的優點是不需要冷卻水，特別適宜於缺水地區或供水困難地區使用。

自然界水溫一般較低，並且水的傳熱性能優良，故水冷冷凝器的冷凝溫度比較低，這對壓縮機的製冷能力和運行的經濟性都比較有利，目前在工業製冷係統中得到了廣泛應用，為節約水資源，普遍采用冷卻水塔裝置，使冷凝器的出水得到冷卻降溫，以供水冷冷凝器重複循環使用。

蒸發式冷凝器，其利用了冷卻水蒸發時的氣化潛熱，來吸收製冷劑放出的熱量，故實現了冷凝熱量的轉移隻需少量的冷卻水。一般水冷冷凝器中1kg冷卻水能帶走16.75~25.12 kJ的熱量，而1kg水在常壓下蒸發能帶走約2428 kJ的熱量，因而蒸發式冷凝器理論耗水量約為一般水冷式冷凝器的1%。實際上，考慮到吹散損失、排汙等損耗，其耗水量也大約隻有一般水冷冷凝器的5%~10%。

蒸發式冷凝器由於省去冷卻水在冷凝器中顯熱傳遞階段，使冷凝溫度有可能更接近空氣的濕球溫度，從而降低了壓縮機能量消耗。通過對冷藏庫的研究分析表明，冷凝溫度與空氣濕球溫度的偏差在8.3℃以內是比較實際和經濟的。在這樣條件下，采用蒸發式冷凝器係統與冷卻塔和管殼式冷凝器相結合的係統相比，壓縮機的動力消耗，可節約10%以上；與采用空冷式冷凝器係統比較，可節約30%以上。由於其本身起到了冷卻塔的作用，故其初期投資實際還會低於水冷冷凝器和冷卻塔的綜合初期投資。

冷凝器換熱麵積是設計選型中的另一重要內容，設計中應充分考慮到國內製冷裝置的設計製造水平以及用戶在使用中維護管理意識水平普遍較低的現狀，適當選擇較大的冷凝麵積還是比較經濟實用，比較符合我國國情的。

綜上，各種冷凝器各有其優缺點。對於一定的應用場合，選用不同冷凝器的直接後果是冷凝溫度與壓力不同，製冷機運行的經濟性不同。但目前國內大多用戶在實際選擇冷凝器時，往往對不同冷凝器運行能耗的差異影響考慮很少。實際上，冷凝器的選擇對製冷裝置能耗的影響，必須引起免费国产成人高清在线观看直播的高度重視！在設備的設計中應對采用不同冷凝器的不同方案進行全麵的技術經濟分析，綜合考慮初期投資、安裝位置環境、操作維護等各方麵因素，然後選擇*佳合理方案。

1.2.2蒸發器

在實際工程設備設計中，蒸發器的選擇主要考慮蒸發器類型和傳熱麵積兩方麵因素。近年來，對於換熱器的設計選型有一個一致的傾向，即采用較小的傳熱溫差，當傳熱量一定時，傳熱溫差減少就必須增大傳熱麵積，傳熱麵積增大就意味著增加投資和減少運行費用。隨著能源短缺矛盾的突出，世界各國都對節能提出了更高的要求，並采取了相應的政策措施，因此，適當增加投資，可以減少常年運行的能耗，達到節能的目的，且隨著運行費用的上升，由於節能而增加的投資回收期也將逐漸縮短，*終得到較高的經濟效益。換熱器對運行費用的影響日益受到重視，板式換熱器等各種新型高效換熱器正在不斷被開發、應用。

1.3節流裝置的選擇

節流裝置沒有外功輸出，因而沒有效率消耗的概念，但是節流裝置的工作特性，直接影響到製冷裝置的製冷性能，影響到裝置運行的效率和能耗水平。熱力膨脹閥選擇不當，將造成蒸發器的蒸發麵積利用率下降，製冷裝置的效率降低，能耗增加等，甚至產生濕衝程對壓縮機產生致命的損壞。

正確地選擇調節膨脹閥是製冷裝置節能中的重要一環。熱力膨脹閥的容量是隨工況而變的，選擇容量時應根據生產廠家提供的熱力膨脹閥性能表進行選擇，但必須注意，還應該全麵考慮熱力膨脹閥的平衡方式，蒸發溫度、閥前後壓差和閥進口液體溫度等因素對膨脹閥容量的影響進行修正，這樣才能保證熱力膨脹閥與製冷裝置很好地匹配，使製冷裝置處於*佳的運行狀態，達到高效節能的目的。

目前國內大多用戶及工程商在製冷設備、工程設計施工中，都或多或少存在注重壓縮機主機而忽視輔助設備的觀念做法。在實際選擇換熱器、節流裝置等製冷係統配件時，往往很少考慮這些輔助配置引起製冷設備運行能耗的差異及對運行安全的影響。在我國製冷係統中輔助設備的配置性能明顯落後，並也因此製約了壓縮機主機性能的充分發揮，甚至對壓縮機主機會形成致命的事故隱患。在重視壓縮機的同時，換熱器、節流裝置等輔助配件的合理優化選擇對製冷設備能耗的影響，必須引起免费国产成人高清在线观看直播的高度重視！

2.製冷係統主要運行參數的節能控製調節

在實際的製冷設備及係統工程運行中，免费国产成人高清在线观看直播認識到不僅應該把製冷係統調整到合理的運行範圍，滿足製冷工藝的要求，維持其安全正常運行，而且還應該並可以進一步將製冷係統調整到*佳運行狀態，實現高效節能的運行目的，提高製冷設備運行的節能水平。

2.1蒸發溫度和蒸發壓力

在製冷設備的設計中，提高蒸發溫度將使製冷係統的壓縮比降低、功耗減少，這對節能是十分有利的。問題是蒸發溫度取決於被冷卻對象，調整蒸發溫度必須以不影響被冷卻對象的製冷工藝要求為前提。但在製冷裝置的操作調節中，應注意觀察，及時采取相應措施，如適當除霜、適當增大供液量、對蒸發器進行放油除汙垢清理、對壓縮機實施有效能量調節等，使蒸發溫度穩定在設計溫度，避免蒸發溫度不必要地過低還是非常必要的。

從節能的角度來講，適當地提高蒸發溫度是經濟合理的，計算表明當用-25℃的庫溫代替-30℃庫溫時，由於蒸發溫度升高，將節約電能達9.8%。因此，對於貯存期較短，質量對低溫要求不高的情況，可以適當地提高蒸發溫度，達到節能的效果。另外一般製冷裝置都按滿負荷進行設計，而實際在滿負荷運行的時間並不長，大部分時間是在小於設計負荷的條件下運行。在部分負荷即耗冷量減少時，提高蒸發溫度，可以利用減小蒸發器的傳熱溫差，達到同樣的降溫效果。例如，當冷凝溫度為38℃時，製冷係統的蒸發溫度-33℃；當耗冷量減少為原設計的50%，原蒸發器傳熱溫差由10℃減少為5℃，庫房仍利用原有設備，使庫溫維持在-23℃，但此時蒸發溫度提高為-28℃，計算表明節能效果可達15%。

2.2冷凝溫度和冷凝壓力

冷凝溫度過高，將引起壓縮機排氣壓力過高，排氣溫度升高，這對壓縮機的安全運行十分不利，容易造成事故；同時使製冷裝置效率降低，能耗增加。從節能角度，在製冷設備設計時應適當選取較高的冷凝溫度，即配置較大的冷凝換熱麵積，達到實際節能運行的目的。

從操作調節的角度，應控製製冷設備在盡可能低的冷凝溫度下運行，以提高製冷效率，降低運行費用。冷凝溫度決定於冷卻介質的溫度、流量、流速、冷凝麵積、壓縮機的排氣量以及空氣濕度、油汙、水垢等影響冷凝器傳熱效率的各種因素。要使冷凝溫度盡量低，主要從兩方麵入手：一是保持換熱麵積的清潔，消除影響熱交換的因素，即及時除垢、放油、排除不凝結氣體；另一方麵，就是控製冷卻介質的流量、流速，保證冷卻介質均勻地流過換熱麵積；還要特別注意冷卻水在冷凝器中分配的均勻性。在係統設備部分負荷下運行時，應特別注意同時對應控製調節冷凝係統的水泵或風機負荷，避免無效的換熱功耗。因為製冷設備的總能耗包括了壓縮機的能耗和換熱器水泵和風機的能耗。

2.3液體過冷度和吸氣過熱度

液態製冷劑節流後進入兩相濕蒸汽區，此時製冷劑的幹度越小，其在蒸發器中氣化時的吸熱量即製冷量越大，循環的製冷係數亦越高。在一定的冷凝溫度、蒸發溫度下，采用使節流前製冷劑液體過冷的方法可達到減小節流後製冷劑幹度的目的，提高製冷循環的製冷量。

通常情況下，假定冷凝器出水溫度比冷凝溫度低3~5K，冷卻水在冷凝器中的溫升為3~8K，因而冷卻水的進口溫度比冷凝溫度低5~13K，這就足以使製冷劑出口溫度達到一定的過冷度。在臥式殼管冷凝器中，如果冷凝後的液體不立即從冷凝器的底部排出，而是積存在冷凝器內部，這部分液體將繼續把熱量傳給管內的冷卻水和周圍介質，排出時便可獲得一定過冷度。

過冷度的獲得產生並不產生壓縮機耗功的增加，這就意味著過冷度必定導致設備係統製冷係數的增加，提高製冷設備運行的經濟性。研究計算表明，在冷凝溫度40℃，蒸發溫度5℃工況條件下，5K的過冷度，會使R22製冷設備製冷量增加4.27%，輸入功率無變化，COP值提高4.27%。同時，一定的過冷度還有效防止了液態製冷劑在從冷凝器到節流閥間的管道中發生部分氣化造成製冷量下降和膨脹閥故障。

相比較對於R22製冷設備而言，吸氣過熱度的影響就更為複雜了，因為吸氣過熱度在有效改善提高壓縮機的容積效率和係統單位質量製冷量的同時，亦不可避免地增加了壓縮機吸氣的比容、排氣溫度、耗功和冷凝器的熱負荷。盡管其綜合影響還是會使製冷量隨著過熱度的增加有所增加，但設備係統的製冷係數則是隨之降低的。這雖似與設備的節能運行有相駁之處，但在製冷設備，特別是在低溫製冷設備中，吸氣溫度過低會使壓縮機產生嚴重結霜，潤滑條件惡化。在濕衝程下，壓縮機運行的容積效率大幅降低，指示效率、機械效率及電效率均會有所減低，從而使壓縮機的COP值會有更大幅度的下降。更為甚者，濕衝程極易產生液擊對壓縮機產生致命的機械損傷。

可見，壓縮機的吸氣溫度既是運行效率和能耗水平的標誌，更是設備係統安全正常運行的標誌。所以，在實際運行操作中應保持密切的監控，及時調節，使之保持在合理的範圍之內。維持適當合理的吸氣過熱度，來保證製冷設備更為安全可靠、高效節能地經濟運行。

當然，上麵提及的吸氣過熱度，均是指發生在蒸發器本身，或安裝於被冷卻間內的吸氣管道上，過熱所吸收的熱量來自於被冷卻的空間介質，即吸氣過熱產生了有效的製冷效果。那些未對被冷卻空間介質產生製冷效果的無效過熱，則隻單方麵增加了壓縮機的能耗，為有害過熱應嚴格采取保溫措施有效避免，否則會使製冷設備的運行經濟性惡化。

除此之外，充分利用晝夜溫差引起的夜間熱負荷降低，冷凝溫度降低及夜間低穀電網，盡可能使製冷設備在夜間運行；在製冷環境中優化設計均勻的氣流組織；采用多級分段製冷工藝使製冷設備在各個時段中采用不同的運行參數，降低傳熱溫差，利用連續變溫調節時製冷係數大的原理，以不增加投資實現實際製冷凍結過程的節能也都具有較為明顯的經濟效益。

綜上所述，隨著能源問題的日益突出，對節約能源提出了更高的要求，世界各國都相應製定了新的能源經濟政策措施，我國也已在工作報告中製定了單位GDP能耗降低20%的能源控製目標。因此，總體上講，在製冷設備的設計施工中，適當增加初期一次性投資，以降低製冷設備運行的能耗，達到高效節能的目的，降低設備運行費用，是應當采用的設計思想。隨著能源價格致使設備運行費用的上升，由於節能使增加的初期投資回收期逐漸縮短，可獲得較高的綜合經濟效益。

另外，目前免费国产成人高清在线观看直播對製冷係統操作調整的重要性認識不足，製冷設備運行維護管理情況普遍較差。存在技術力量薄弱，對製冷設備技術經濟運行管理的觀念意識淡薄。這些更需要免费国产成人高清在线观看直播業內各方麵共同努力，加強對係統的合理優化設計和運行的精心控製調節重要性，以及實現製冷設備安全高效節能目的的宣傳教育和貫徹執行工作。