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淺談制冷設(shè)備選型及運(yùn)行控制中的節(jié)能技術(shù)

點(diǎn)擊:180 發(fā)布時(shí)間:2023-10-08 11:01:26

制冷技術(shù)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的重要標(biāo)志。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人均生活水平的不斷提高,制冷行業(yè)獲得了極其迅猛的發(fā)展,但長期以來我國經(jīng)濟(jì)增長仍是以資源高消耗和犧牲環(huán)境為代價(jià)的粗放型經(jīng)濟(jì)增長模式。統(tǒng)計(jì)資料表明,我國現(xiàn)階段總能源利用率僅達(dá)歐美日等發(fā)達(dá)上世紀(jì)八十年代水平。制冷行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中大耗能行業(yè)之一,制冷裝置的能耗在我國總耗能中的比重還在逐年上升。因此,制冷裝置的節(jié)能就成為了我國節(jié)能工作中的重要一環(huán),也成為我們制冷行業(yè)內(nèi)重要的研究課題之一。

通過研究和生產(chǎn)實(shí)踐運(yùn)用,我們認(rèn)為:對(duì)制冷裝置進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)與匹配組成,并通過對(duì)系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行精心、正確合理地的操作控制,就能使制冷裝置在*經(jīng)濟(jì)合理的工況條件下安全可靠地運(yùn)行,同時(shí)達(dá)到產(chǎn)冷量*大,耗功*省,運(yùn)行效率*高的目的。

下面即簡略地談幾點(diǎn)在制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)選型及運(yùn)行控制中的節(jié)能技術(shù)方法,拋磚引玉,使廣大的制冷用戶,更經(jīng)濟(jì)、合理、安全、節(jié)能地設(shè)計(jì)和使用制冷設(shè)備。

1.制冷設(shè)備主要組成配件的節(jié)能選型

1.1制冷壓縮機(jī)的選擇

1.1.1溫度范圍

制冷設(shè)備設(shè)計(jì)中選擇壓縮機(jī),首先應(yīng)考慮制冷設(shè)備對(duì)制取溫度的要求,同時(shí)對(duì)用戶的用冷情況也應(yīng)進(jìn)行深入的調(diào)查了解,選擇適應(yīng)溫度要求的中高溫壓縮機(jī)或低溫壓縮機(jī)。在第二代活塞式制冷壓縮機(jī)中,充分考慮了不同工況領(lǐng)域電機(jī)功率與氣體流量的不同,相同排量的中高溫壓縮機(jī)與低溫壓縮機(jī)是分別采用不同電機(jī)與閥板組合優(yōu)化設(shè)計(jì)制造的。低溫壓縮機(jī)是決不允許應(yīng)用于蒸發(fā)溫度大于-5℃以上的場(chǎng)合,以避免壓縮機(jī)電機(jī)過載;反之,在低溫領(lǐng)域若采用相同排量的高溫壓縮機(jī),往往會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)效率下降、功率因素

降低、閥板余隙影響等造成制冷設(shè)備制冷量明顯減少、功耗增大,也是很不經(jīng)濟(jì)的。

1.1.2制冷量

制冷量的大小將直接關(guān)系到工程設(shè)計(jì)的一次性投資、占地面積、能量消耗和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效果。通常制冷量的大小是根據(jù)用戶的熱負(fù)荷而定的。生產(chǎn)實(shí)際中情況千差萬別,通常應(yīng)綜合優(yōu)化考慮一次性投資與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效果。應(yīng)當(dāng)注意到,不同用戶的用冷規(guī)律不同,各地的能源價(jià)格不同,以及其它一些因素,都將影響設(shè)備的一次性投資與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效果所占的設(shè)計(jì)比重。因此,設(shè)計(jì)人員一定要充分調(diào)查當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,進(jìn)行系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性技術(shù)分析,做出全面經(jīng)濟(jì)合理的選擇,切不可只簡單地套用有關(guān)的公式數(shù)據(jù)來選擇確定。設(shè)計(jì)選擇上考慮不周,不僅會(huì)給制冷設(shè)備的操作維護(hù)造成困難、導(dǎo)致效率降低、能耗增大,而且可能造成事故產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失。

1.1.3能量調(diào)節(jié)

通常壓縮機(jī)總是根據(jù)系統(tǒng)*大制冷量需求來選定的。在生產(chǎn)實(shí)際中,熱負(fù)荷是隨著外界條件而經(jīng)常變化的,這就提出了對(duì)壓縮機(jī)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)有效地調(diào)節(jié),使其制冷量與外界熱負(fù)荷始終保持平衡,減少系統(tǒng)蒸發(fā)溫度與壓力的波動(dòng),從而相應(yīng)減少被冷卻對(duì)象的溫度波動(dòng)。

對(duì)于單臺(tái)壓縮機(jī),*簡單的能量調(diào)節(jié)方式就是間歇運(yùn)行,即當(dāng)達(dá)到規(guī)定的溫度時(shí),壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn);當(dāng)溫度升到規(guī)定上限時(shí),壓縮機(jī)又將重新起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。顯然這種方法只用于小型壓縮機(jī),因?yàn)閷?duì)于功率大于10kW的壓縮機(jī),壓縮機(jī)電機(jī)的頻繁啟動(dòng)會(huì)引起供電回路的電壓波動(dòng),影響其它設(shè)備的正常工作,同時(shí)壓縮機(jī)即使不很頻繁的多次重復(fù)啟動(dòng)也總會(huì)對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生致命的損傷隱患。

對(duì)于4缸以上的多缸系列壓縮機(jī),多采用每檔關(guān)閉2缸的能量調(diào)節(jié)方式,基本上可以滿足實(shí)際生產(chǎn)中的調(diào)節(jié)要求,但從節(jié)能的角度看,這種調(diào)節(jié)方式顯然是不理想的,因?yàn)樾遁d缸雖不產(chǎn)生制冷壓縮工作了,但其活塞連桿仍在運(yùn)動(dòng),仍存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)磨耗,壓縮機(jī)的耗功幾乎保持不變,而非理想的隨制冷量同幅降低,這就使壓縮機(jī)在能量調(diào)節(jié)的部分負(fù)荷下運(yùn)行并不能保持滿負(fù)荷下高效的COP值,尤其在50%負(fù)荷以下運(yùn)行,壓縮機(jī)將更不經(jīng)濟(jì)節(jié)能。

若采用熱氣旁通調(diào)節(jié)方式,即隨著系統(tǒng)熱負(fù)荷下降,吸氣壓力降低,當(dāng)其低于旁通閥設(shè)定壓力差時(shí),旁通閥打開使部分高壓制冷劑氣體直接旁通到吸氣管路,這樣既能防止吸氣壓力進(jìn)一步降低,又能使壓縮機(jī)的凈制冷量下降。由于旁通能量調(diào)節(jié)中旁通的制冷劑,壓縮機(jī)對(duì)其做了功而其沒有產(chǎn)生有效冷量,何況旁通時(shí)吸氣溫度升高會(huì)造成壓縮機(jī)排氣溫度過高,可能還要通過損失制冷劑對(duì)吸氣管路進(jìn)行噴液來消除,又進(jìn)一步造成了壓縮機(jī)制冷量的損失,因此,從節(jié)能角度不提倡采用這種調(diào)節(jié)方法,這是很不經(jīng)濟(jì)的。

另還有采用變頻調(diào)速裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié),從壓縮機(jī)使用的三相異步電機(jī)角度能很好解決制冷量與電機(jī)功率始終高效匹配的問題,但在一定高、低轉(zhuǎn)速范圍,活塞式壓縮機(jī)存在氣閥的開啟運(yùn)動(dòng)規(guī)律、潤滑油量等問題,且變頻調(diào)速裝置產(chǎn)生的一次性投資成本的增加也不易被接受。

通過生產(chǎn)運(yùn)用實(shí)踐,我們逐步認(rèn)識(shí)到多機(jī)并聯(lián)型系統(tǒng),即在同一系統(tǒng)中采用多臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)替代單臺(tái)大功率壓縮機(jī),是實(shí)現(xiàn)制冷設(shè)備制冷量調(diào)節(jié)較為合理可靠的方法,能保證制冷設(shè)備在部分負(fù)荷下運(yùn)行的高效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行,這對(duì)較大冷量的系統(tǒng)尤為有利。表1顯示了同樣系統(tǒng)分別采用1臺(tái)壓縮機(jī)與4臺(tái)壓縮機(jī)系統(tǒng)耗能的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比結(jié)果。

淺談制冷設(shè)備選型及運(yùn)行控制中的節(jié)能技術(shù)

可見,當(dāng)部分負(fù)荷越小,采用壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)越多時(shí),則運(yùn)行節(jié)能效果也將越顯著。同時(shí)系統(tǒng)中多機(jī)的逐臺(tái)啟動(dòng),避免了對(duì)電網(wǎng)過大的波動(dòng)沖擊,綜合提高了制冷裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性,而當(dāng)多臺(tái)中的某臺(tái)壓縮機(jī)發(fā)生故障時(shí),還可以進(jìn)行單臺(tái)維修而系統(tǒng)仍然可以維持運(yùn)行。

生產(chǎn)實(shí)際中各種制冷系統(tǒng)在部分負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)間,都占有相當(dāng)大的比例,因此,采用多機(jī)并聯(lián)型系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行的節(jié)能也就具有相當(dāng)大的潛力,值得在設(shè)計(jì)選擇時(shí)做深入的分析比較。當(dāng)然,這也會(huì)有其使一次性投資加大,設(shè)備所占空間增大等不利的一面。因此,是否選用多臺(tái)系統(tǒng)以及具體選用多少臺(tái)數(shù),都應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)際情況進(jìn)行深入比較分析,全面衡量后再確定*佳合理的設(shè)計(jì)選型方案。

一般推薦認(rèn)為,在較大型制冷設(shè)備設(shè)計(jì)中,確定壓縮機(jī)配置的臺(tái)數(shù)應(yīng)盡量少,以簡化系統(tǒng)和便于操作管理,但總臺(tái)數(shù)不宜少于2臺(tái),以保證熱負(fù)荷變化時(shí)冷量的有效調(diào)節(jié),以及檢修時(shí)單臺(tái)維持系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.2換熱器的選擇

1.2.1冷凝器

空氣冷卻式冷凝器,由于空氣的傳熱較差,其冷凝溫度常較高,使冷凝壓力升高,制冷機(jī)效率降低,耗能增加。因此,其比較適用于夏季室外溫度不太高地區(qū),或冷凝壓力較低的制冷劑。其*大的優(yōu)點(diǎn)是不需要冷卻水,特別適宜于缺水地區(qū)或供水困難地區(qū)使用。

自然界水溫一般較低,并且水的傳熱性能優(yōu)良,故水冷冷凝器的冷凝溫度比較低,這對(duì)壓縮機(jī)的制冷能力和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性都比較有利,目前在工業(yè)制冷系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,為節(jié)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,以供水冷冷凝器重復(fù)循環(huán)使用。

蒸發(fā)式冷凝器,其利用了冷卻水蒸發(fā)時(shí)的氣化潛熱,來吸收制冷劑放出的熱量,故實(shí)現(xiàn)了冷凝熱量的轉(zhuǎn)移只需少量的冷卻水。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(fā)能帶走約2428 kJ的熱量,因而蒸發(fā)式冷凝器理論耗水量約為一般水冷式冷凝器的1%。實(shí)際上,考慮到吹散損失、排污等損耗,其耗水量也大約只有一般水冷冷凝器的5%~10%。

蒸發(fā)式冷凝器由于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(jī)能量消耗。通過對(duì)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(nèi)是比較實(shí)際和經(jīng)濟(jì)的。在這樣條件下,采用蒸發(fā)式冷凝器系統(tǒng)與冷卻塔和管殼式冷凝器相結(jié)合的系統(tǒng)相比,壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗,可節(jié)約10%以上;與采用空冷式冷凝器系統(tǒng)比較,可節(jié)約30%以上。由于其本身起到了冷卻塔的作用,故其初期投資實(shí)際還會(huì)低于水冷冷凝器和冷卻塔的綜合初期投資。

冷凝器換熱面積是設(shè)計(jì)選型中的另一重要內(nèi)容,設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮到國內(nèi)制冷裝置的設(shè)計(jì)制造水平以及用戶在使用中維護(hù)管理意識(shí)水平普遍較低的現(xiàn)狀,適當(dāng)選擇較大的冷凝面積還是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用,比較符合我國國情的。

綜上,各種冷凝器各有其優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于一定的應(yīng)用場(chǎng)合,選用不同冷凝器的直接后果是冷凝溫度與壓力不同,制冷機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性不同。但目前國內(nèi)大多用戶在實(shí)際選擇冷凝器時(shí),往往對(duì)不同冷凝器運(yùn)行能耗的差異影響考慮很少。實(shí)際上,冷凝器的選擇對(duì)制冷裝置能耗的影響,必須引起我們的高度重視!在設(shè)備的設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)采用不同冷凝器的不同方案進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,綜合考慮初期投資、安裝位置環(huán)境、操作維護(hù)等各方面因素,然后選擇*佳合理方案。

1.2.2蒸發(fā)器

在實(shí)際工程設(shè)備設(shè)計(jì)中,蒸發(fā)器的選擇主要考慮蒸發(fā)器類型和傳熱面積兩方面因素。近年來,對(duì)于換熱器的設(shè)計(jì)選型有一個(gè)一致的傾向,即采用較小的傳熱溫差,當(dāng)傳熱量一定時(shí),傳熱溫差減少就必須增大傳熱面積,傳熱面積增大就意味著增加投資和減少運(yùn)行費(fèi)用。隨著能源短缺矛盾的突出,世界各國都對(duì)節(jié)能提出了更高的要求,并采取了相應(yīng)的政策措施,因此,適當(dāng)增加投資,可以減少常年運(yùn)行的能耗,達(dá)到節(jié)能的目的,且隨著運(yùn)行費(fèi)用的上升,由于節(jié)能而增加的投資回收期也將逐漸縮短,*終得到較高的經(jīng)濟(jì)效益。換熱器對(duì)運(yùn)行費(fèi)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(fā)、應(yīng)用。

1.3節(jié)流裝置的選擇

節(jié)流裝置沒有外功輸出,因而沒有效率消耗的概念,但是節(jié)流裝置的工作特性,直接影響到制冷裝置的制冷性能,影響到裝置運(yùn)行的效率和能耗水平。熱力膨脹閥選擇不當(dāng),將造成蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積利用率下降,制冷裝置的效率降低,能耗增加等,甚至產(chǎn)生濕沖程對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生致命的損壞。

正確地選擇調(diào)節(jié)膨脹閥是制冷裝置節(jié)能中的重要一環(huán)。熱力膨脹閥的容量是隨工況而變的,選擇容量時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的熱力膨脹閥性能表進(jìn)行選擇,但必須注意,還應(yīng)該全面考慮熱力膨脹閥的平衡方式,蒸發(fā)溫度、閥前后壓差和閥進(jìn)口液體溫度等因素對(duì)膨脹閥容量的影響進(jìn)行修正,這樣才能保證熱力膨脹閥與制冷裝置很好地匹配,使制冷裝置處于*佳的運(yùn)行狀態(tài),達(dá)到高效節(jié)能的目的。

目前國內(nèi)大多用戶及工程商在制冷設(shè)備、工程設(shè)計(jì)施工中,都或多或少存在注重壓縮機(jī)主機(jī)而忽視輔助設(shè)備的觀念做法。在實(shí)際選擇換熱器、節(jié)流裝置等制冷系統(tǒng)配件時(shí),往往很少考慮這些輔助配置引起制冷設(shè)備運(yùn)行能耗的差異及對(duì)運(yùn)行安全的影響。在我國制冷系統(tǒng)中輔助設(shè)備的配置性能明顯落后,并也因此制約了壓縮機(jī)主機(jī)性能的充分發(fā)揮,甚至對(duì)壓縮機(jī)主機(jī)會(huì)形成致命的事故隱患。在重視壓縮機(jī)的同時(shí),換熱器、節(jié)流裝置等輔助配件的合理優(yōu)化選擇對(duì)制冷設(shè)備能耗的影響,必須引起我們的高度重視!

2.制冷系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)的節(jié)能控制調(diào)節(jié)

在實(shí)際的制冷設(shè)備及系統(tǒng)工程運(yùn)行中,我們認(rèn)識(shí)到不僅應(yīng)該把制冷系統(tǒng)調(diào)整到合理的運(yùn)行范圍,滿足制冷工藝的要求,維持其安全正常運(yùn)行,而且還應(yīng)該并可以進(jìn)一步將制冷系統(tǒng)調(diào)整到*佳運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的運(yùn)行目的,提高制冷設(shè)備運(yùn)行的節(jié)能水平。

2.1蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力

在制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)中,提高蒸發(fā)溫度將使制冷系統(tǒng)的壓縮比降低、功耗減少,這對(duì)節(jié)能是十分有利的。問題是蒸發(fā)溫度取決于被冷卻對(duì)象,調(diào)整蒸發(fā)溫度必須以不影響被冷卻對(duì)象的制冷工藝要求為前提。但在制冷裝置的操作調(diào)節(jié)中,應(yīng)注意觀察,及時(shí)采取相應(yīng)措施,如適當(dāng)除霜、適當(dāng)增大供液量、對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行放油除污垢清理、對(duì)壓縮機(jī)實(shí)施有效能量調(diào)節(jié)等,使蒸發(fā)溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)溫度,避免蒸發(fā)溫度不必要地過低還是非常必要的。

從節(jié)能的角度來講,適當(dāng)?shù)靥岣哒舭l(fā)溫度是經(jīng)濟(jì)合理的,計(jì)算表明當(dāng)用-25℃的庫溫代替-30℃庫溫時(shí),由于蒸發(fā)溫度升高,將節(jié)約電能達(dá)9.8%。因此,對(duì)于貯存期較短,質(zhì)量對(duì)低溫要求不高的情況,可以適當(dāng)?shù)靥岣哒舭l(fā)溫度,達(dá)到節(jié)能的效果。另外一般制冷裝置都按滿負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì),而實(shí)際在滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間并不長,大部分時(shí)間是在小于設(shè)計(jì)負(fù)荷的條件下運(yùn)行。在部分負(fù)荷即耗冷量減少時(shí),提高蒸發(fā)溫度,可以利用減小蒸發(fā)器的傳熱溫差,達(dá)到同樣的降溫效果。例如,當(dāng)冷凝溫度為38℃時(shí),制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度-33℃;當(dāng)耗冷量減少為原設(shè)計(jì)的50%,原蒸發(fā)器傳熱溫差由10℃減少為5℃,庫房仍利用原有設(shè)備,使庫溫維持在-23℃,但此時(shí)蒸發(fā)溫度提高為-28℃,計(jì)算表明節(jié)能效果可達(dá)15%。

2.2冷凝溫度和冷凝壓力

冷凝溫度過高,將引起壓縮機(jī)排氣壓力過高,排氣溫度升高,這對(duì)壓縮機(jī)的安全運(yùn)行十分不利,容易造成事故;同時(shí)使制冷裝置效率降低,能耗增加。從節(jié)能角度,在制冷設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)選取較高的冷凝溫度,即配置較大的冷凝換熱面積,達(dá)到實(shí)際節(jié)能運(yùn)行的目的。

從操作調(diào)節(jié)的角度,應(yīng)控制制冷設(shè)備在盡可能低的冷凝溫度下運(yùn)行,以提高制冷效率,降低運(yùn)行費(fèi)用。冷凝溫度決定于冷卻介質(zhì)的溫度、流量、流速、冷凝面積、壓縮機(jī)的排氣量以及空氣濕度、油污、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,主要從兩方面入手:一是保持換熱面積的清潔,消除影響熱交換的因素,即及時(shí)除垢、放油、排除不凝結(jié)氣體;另一方面,就是控制冷卻介質(zhì)的流量、流速,保證冷卻介質(zhì)均勻地流過換熱面積;還要特別注意冷卻水在冷凝器中分配的均勻性。在系統(tǒng)設(shè)備部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí),應(yīng)特別注意同時(shí)對(duì)應(yīng)控制調(diào)節(jié)冷凝系統(tǒng)的水泵或風(fēng)機(jī)負(fù)荷,避免無效的換熱功耗。因?yàn)橹评湓O(shè)備的總能耗包括了壓縮機(jī)的能耗和換熱器水泵和風(fēng)機(jī)的能耗。

2.3液體過冷度和吸氣過熱度

液態(tài)制冷劑節(jié)流后進(jìn)入兩相濕蒸汽區(qū),此時(shí)制冷劑的干度越小,其在蒸發(fā)器中氣化時(shí)的吸熱量即制冷量越大,循環(huán)的制冷系數(shù)亦越高。在一定的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度下,采用使節(jié)流前制冷劑液體過冷的方法可達(dá)到減小節(jié)流后制冷劑干度的目的,提高制冷循環(huán)的制冷量。

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(jìn)口溫度比冷凝溫度低5~13K,這就足以使制冷劑出口溫度達(dá)到一定的過冷度。在臥式殼管冷凝器中,如果冷凝后的液體不立即從冷凝器的底部排出,而是積存在冷凝器內(nèi)部,這部分液體將繼續(xù)把熱量傳給管內(nèi)的冷卻水和周圍介質(zhì),排出時(shí)便可獲得一定過冷度。

過冷度的獲得產(chǎn)生并不產(chǎn)生壓縮機(jī)耗功的增加,這就意味著過冷度必定導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)制冷系數(shù)的增加,提高制冷設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。研究計(jì)算表明,在冷凝溫度40℃,蒸發(fā)溫度5℃工況條件下,5K的過冷度,會(huì)使R22制冷設(shè)備制冷量增加4.27%,輸入功率無變化,COP值提高4.27%。同時(shí),一定的過冷度還有效防止了液態(tài)制冷劑在從冷凝器到節(jié)流閥間的管道中發(fā)生部分氣化造成制冷量下降和膨脹閥故障。

相比較對(duì)于R22制冷設(shè)備而言,吸氣過熱度的影響就更為復(fù)雜了,因?yàn)槲鼩膺^熱度在有效改善提高壓縮機(jī)的容積效率和系統(tǒng)單位質(zhì)量制冷量的同時(shí),亦不可避免地增加了壓縮機(jī)吸氣的比容、排氣溫度、耗功和冷凝器的熱負(fù)荷。盡管其綜合影響還是會(huì)使制冷量隨著過熱度的增加有所增加,但設(shè)備系統(tǒng)的制冷系數(shù)則是隨之降低的。這雖似與設(shè)備的節(jié)能運(yùn)行有相駁之處,但在制冷設(shè)備,特別是在低溫制冷設(shè)備中,吸氣溫度過低會(huì)使壓縮機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)霜,潤滑條件惡化。在濕沖程下,壓縮機(jī)運(yùn)行的容積效率大幅降低,指示效率、機(jī)械效率及電效率均會(huì)有所減低,從而使壓縮機(jī)的COP值會(huì)有更大幅度的下降。更為甚者,濕沖程極易產(chǎn)生液擊對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生致命的機(jī)械損傷。

可見,壓縮機(jī)的吸氣溫度既是運(yùn)行效率和能耗水平的標(biāo)志,更是設(shè)備系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的標(biāo)志。所以,在實(shí)際運(yùn)行操作中應(yīng)保持密切的監(jiān)控,及時(shí)調(diào)節(jié),使之保持在合理的范圍之內(nèi)。維持適當(dāng)合理的吸氣過熱度,來保證制冷設(shè)備更為安全可靠、高效節(jié)能地經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

當(dāng)然,上面提及的吸氣過熱度,均是指發(fā)生在蒸發(fā)器本身,或安裝于被冷卻間內(nèi)的吸氣管道上,過熱所吸收的熱量來自于被冷卻的空間介質(zhì),即吸氣過熱產(chǎn)生了有效的制冷效果。那些未對(duì)被冷卻空間介質(zhì)產(chǎn)生制冷效果的無效過熱,則只單方面增加了壓縮機(jī)的能耗,為有害過熱應(yīng)嚴(yán)格采取保溫措施有效避免,否則會(huì)使制冷設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性惡化。

除此之外,充分利用晝夜溫差引起的夜間熱負(fù)荷降低,冷凝溫度降低及夜間低谷電網(wǎng),盡可能使制冷設(shè)備在夜間運(yùn)行;在制冷環(huán)境中優(yōu)化設(shè)計(jì)均勻的氣流組織;采用多級(jí)分段制冷工藝使制冷設(shè)備在各個(gè)時(shí)段中采用不同的運(yùn)行參數(shù),降低傳熱溫差,利用連續(xù)變溫調(diào)節(jié)時(shí)制冷系數(shù)大的原理,以不增加投資實(shí)現(xiàn)實(shí)際制冷凍結(jié)過程的節(jié)能也都具有較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述,隨著能源問題的日益突出,對(duì)節(jié)約能源提出了更高的要求,世界各國都相應(yīng)制定了新的能源經(jīng)濟(jì)政策措施,我國也已在工作報(bào)告中制定了單位GDP能耗降低20%的能源控制目標(biāo)。因此,總體上講,在制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)施工中,適當(dāng)增加初期一次性投資,以降低制冷設(shè)備運(yùn)行的能耗,達(dá)到高效節(jié)能的目的,降低設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用,是應(yīng)當(dāng)采用的設(shè)計(jì)思想。隨著能源價(jià)格致使設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用的上升,由于節(jié)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(jīng)濟(jì)效益。

另外,目前我們對(duì)制冷系統(tǒng)操作調(diào)整的重要性認(rèn)識(shí)不足,制冷設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理情況普遍較差。存在技術(shù)力量薄弱,對(duì)制冷設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理的觀念意識(shí)淡薄。這些更需要我們業(yè)內(nèi)各方面共同努力,加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行的精心控制調(diào)節(jié)重要性,以及實(shí)現(xiàn)制冷設(shè)備安全高效節(jié)能目的的宣傳教育和貫徹執(zhí)行工作。