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制冷(lěng)技術的發展水平(píng)是衡量一個國家(jia)國民經濟和人民(min)生活水平的重要(yao)标志。近年來随着(zhe)我國經濟的快速(sù)發展和人均生活(huo)水平的不斷提高(gao)，制冷行業獲得了(le)極其迅猛的發展(zhan)，但長期以來我國(guó)經濟增長仍是以(yǐ)資源高消耗和犧(xi)牲環境爲代價的(de)粗放型經濟增長(zhang)模式。統計資料表(biǎo)明，我國現階段總(zong)能源利用率僅達(dá)歐美日等發達國(guo)家上世紀八十年(nián)代水平。制冷行業(ye)是國民經濟中大(dà)耗能行業⭐之一，制(zhì)冷設備的能耗在(zài)我國總耗能中的(de)比重還❓在逐年上(shang)升。因此，制冷設備(bei)的節能就成爲了(le)我
國節能工作中(zhong)的重要一環，也成(cheng)爲我們制冷行業(yè)💋内重要的研究課(ke)題之一。
通過研究(jiū)和生産實踐運用(yong)，我們認爲：對工業(ye)冷水機進行科學(xué)合理的設計與匹(pi)配組成，并通過對(duì)系統主要運💋行參(can)數進行精✏️心、正确(què)合理地的操作控(kong)制，就能🔴使其在最(zuì)經濟合理的☔工況(kuang)條件下安全可💰靠(kào)地運行，同時達到(dao)産冷量最大，耗功(gōng)最省，運行效率最(zuì)高的目的。
1.工業冷(leng)水機主要組成配(pei)件的節能選型
1.1制(zhi)冷壓縮機的選擇(zé)
1.1.1溫度範圍
工業冷(lěng)水機設計中選擇(ze)壓縮機，首先應考(kǎo)慮制冷⚽設備對制(zhi)取溫度的要求，同(tong)時對用戶的用冷(lěng)情況也應✏️進行㊙️深(shen)入的調查了解，選(xuan)擇适應溫度要求(qiu)的中高溫壓縮機(ji)或低溫‼️壓縮機😍。在(zài)活塞式制冷壓縮(suo)機中，充分考慮了(le)不同工況領✉️域電(diàn)機功🧑🏾🤝🧑🏼率與氣體💯流(liú)量的不同，相同排(pai)量的中高溫壓縮(suō)機與低溫壓縮機(ji)是分别⛹🏻♀️采用不同(tóng)電機與閥闆組合(hé)優化設計制造的(de)。低溫壓縮機是決(jué)不允許應用于蒸(zheng)發溫度大于-5℃以上(shàng)的場合，以避免壓(ya)縮機電機過🔱載；反(fan)之，在⁉️低溫領域若(ruò)采用相同排量的(de)高溫壓縮機，往🏃🏻♂️往(wǎng)會因爲電機效率(lǜ)下降、功率因素
降(jiang)低、閥闆餘隙影響(xiǎng)等造成制冷設備(bei)制冷量明顯減少(shao)🐆、功耗增大，也是很(hen)不經濟的。
1.1.2制冷量(liàng)
制冷量的大小将(jiang)直接關系到設備(bei)設計的一次性投(tóu)🔞資、占地♻️面積、能量(liàng)消耗和運行經濟(jì)效果。通常制冷量(liàng)的大小是根據用(yong)戶🌐的熱負荷而定(dìng)的。生産實際中情(qíng)況千差✌️萬别，通常(cháng)應綜合優化考慮(lü)一次性投資與運(yùn)行經濟效果。應當(dang)注意到，不同用戶(hù)的用♌冷規律不同(tóng)，各地的能源‼️價格(gé)不同，以及其它一(yi)些因素，都将影響(xiang)設備的一次性投(tóu)資與運行經濟效(xiào)果所占的設計比(bi)重。因此，設計人員(yuan)一定要充分調查(cha)當地的實際情況(kuàng)，進行系統經濟性(xìng)🔱技術分析，做出全(quan)面經濟合理的選(xuǎn)擇，切不可隻簡單(dān)地套🐆用有關的公(gong)式數據來選擇确(què)✏️定。設計選擇上考(kǎo)慮不周，不僅會給(gei)設備的操作維護(hu)🔴造成困難、導緻效(xiào)率降低、能耗增大(da)，而且可能造成事(shi)故産生嚴重損失(shi)。
1.1.3能量調節
通常壓(yā)縮機總是根據系(xì)統最大制冷量需(xū)求來選定的。在生(sheng)産實際中，熱負荷(he)是随着外界條件(jian)而經常變化的，這(zhè)就🎯提出了對壓縮(suō)機應進行相應有(yǒu)效🧑🏾🤝🧑🏼地調節，使其制(zhì)冷量與外界熱負(fu)荷始終保持平衡(héng)，減少系統🚶♀️蒸發溫(wēn)度與壓力的波動(dong)，從而相應減少被(bèi)冷卻對象的溫度(du)波動。
對于單台壓(yā)縮機，最簡單的能(néng)量調節方式就是(shi)間歇運行，即當達(da)到規定的溫度時(shi)，壓縮機停止運轉(zhuan)；當溫度升🚩到規定(ding)上✊限時，壓縮機又(you)将重新起動運轉(zhuan)。顯然這種方🌈法隻(zhi)用于小型壓縮機(jī)，因爲對于功🐅率大(dà)于10kW的壓縮機，壓⭐縮(suō)機電機👄的頻繁啓(qi)動會引起供電回(hui)路的電壓波動，影(ying)響其它設備的正(zhèng)常工作，同時壓縮(suō)機即使不很頻繁(fan)的多次重複啓動(dong)也總會對壓縮機(ji)産生❤️緻命的損傷(shāng)隐患。
通過生産運(yun)用實踐，我們逐步(bù)認識到雙機系統(tǒng)并聯型，即🐪在同一(yī)設備中采用兩台(tai)壓縮機和兩套獨(dú)立制冷系🈚統并聯(lian)替代單台大功率(lü)壓縮機和單一制(zhì)冷系⛷️統，是實現制(zhì)冷設備制冷量調(diao)節較爲合理可靠(kao)的方🐆法，能保證制(zhì)冷設備在部分負(fù)荷下運行的高效(xiao)率，實現節能運行(hang)，這對較大冷量的(de)系統尤爲有利。同(tong)時👅系統中雙機的(de)逐台啓動，避免了(le)對電網過大的波(bō)動沖擊，綜合提高(gāo)了制☔冷裝置運行(hang)的🈲經濟性、安全性(xìng)，而當某台壓縮機(ji)發生🌍故障時，還可(kě)以進行單台維修(xiu)而系🎯統仍然🥵可以(yǐ)維持運行。
在工業(yè)冷水機設計中，确(que)定壓縮機配置的(de)台數應盡🔞量少🚶♀️，以(yi)簡化系統和便于(yú)操作管理。但是生(shēng)産實際中工業冷(lěng)水機在部分負荷(hé)下運行的時間，占(zhan)有🈲相當大的比例(lì)，因此，采用雙機并(bìng)聯型系統對運行(háng)的節能也就具有(yǒu)相當大的優勢。當(dang)然，對制冷量需求(qiu)較小的工業冷水(shui)機，是否選用兩台(tai)壓縮機系統，應根(gen)據實際情況全面(miàn)衡量後⁉️再确定最(zuì)佳合理的設計選(xuan)型方案。
1.2換熱器的(de)選擇
1.2.1冷凝器
風冷(leng)翅片冷凝器，由于(yú)空氣的傳熱較差(chà)，其冷凝溫度常較(jiao)高，使冷凝壓力升(sheng)高，制冷機效率降(jiang)低，耗能增加。因此(ci)，其比較适用于夏(xia)季室外溫度不太(tai)高地區，或冷凝壓(yā)力較低的制冷劑(ji)。其最大的優點是(shi)不需要冷卻水，使(shǐ)用方⛹🏻♀️便。特别适宜(yí)于缺水🌈地區或供(gong)水困難地區使用(yòng)。
自然界水溫一般(bān)較低，并且水的傳(chuán)熱性能優良，故水(shuǐ)冷冷凝器⭐的冷凝(ning)溫度比較低，這對(duì)壓縮機的制冷能(neng)力和👌運行☎️的經濟(jì)性都比較有利，目(mù)前在工業制冷系(xì)統中得到了廣泛(fàn)應用，爲節約水資(zi)源，普遍采用冷卻(què)水塔裝置，使冷凝(ning)器的出水得到冷(lěng)卻降溫，以供水冷(lěng)冷凝器重複循環(huán)使用。
冷凝器換熱(re)面積是設計選型(xing)中的另一重要内(nèi)容，設計🏃♂️中🌈應充📱分(fèn)考慮用戶在使用(yong)中維護管理意識(shí)💞水平🐕普遍較低的(de)現狀，适當選擇較(jiao)大的冷凝面積還(hai)是比較經濟實用(yòng)，機組制冷效率也(yě)較高。
綜上，各種冷(leng)凝器各有其優缺(quē)點。對于一定的應(ying)用場合，選用不同(tong)冷凝器的直接後(hòu)果是冷凝溫度與(yǔ)🌍壓力🧑🏽🤝🧑🏻不同，制冷機(jī)運行的經濟性不(bú)同。但目前國内大(dà)多用戶在實際選(xuan)擇冷凝器時，往往(wang)對不同冷凝🔆器運(yun)行能♻️耗的差異影(ying)響考慮💃很少。實際(ji)上，冷凝器的選擇(zé)對制冷裝置能耗(hào)的影響，必須🛀🏻引起(qi)我們的♊高度重視(shi)！在設備的設計中(zhōng)應😍對采用不同冷(lěng)凝器的不同方案(àn)進行全面的技術(shù)經濟分析，綜合考(kǎo)慮初☀️期投資、安裝(zhuang)位置環境、操作維(wéi)護等🏃🏻各方面因素(su)，然後選擇最佳合(he)理方案。
1.2.2蒸發器
在(zài)工業冷水機設計(ji)中，蒸發器的選擇(zé)主要考慮蒸發器(qì)類型和傳熱面積(ji)兩方面因素。近年(nián)來，對于換熱器💋的(de)設計選型有一個(ge)一緻的傾向，即采(cai)用較小的傳熱溫(wēn)差，當傳熱量一定(ding)時，傳熱溫‼️差減少(shǎo)就必須增大傳熱(rè)面積，傳熱面積增(zeng)大就意味着增加(jia)投💜資和減少運行(háng)費用。随着能源短(duǎn)缺矛盾的突出，世(shi)界各國都對節能(neng)提出了更高的要(yao)求，并采取了相應(ying)的政策措施，因此(ci)，适當增加投資，可(kě)以減少常年運行(háng)的能耗，達到節能(neng)的目的，且随着運(yùn)🐪行費用的上升，由(yóu)于節能而增加的(de)投資回收期也将(jiāng)逐漸縮短，最終得(dé)到較高的經濟效(xiào)益。換熱器對運行(hang)費用🐅的影響日益(yì)受到重視，闆式換(huan)熱器等各種新型(xing)高💋效換熱器正在(zai)不斷被應用。
1.3節流(liu)裝置的選擇
節流(liu)裝置的工作特性(xìng)，直接影響到制冷(lěng)裝置的制冷性能(neng)，影響到裝置運行(hang)的效率和能耗水(shui)平。熱力膨脹閥選(xuǎn)擇不❤️當，将造成蒸(zhēng)發器的蒸發面積(jī)利用率下降👉，制冷(lěng)裝置的效率降低(dī)，能耗增加等，甚至(zhì)産生濕沖程對壓(yā)縮機産生緻命🔅的(de)損壞。
正确地選擇(zé)調節膨脹閥是制(zhì)冷裝置節能中的(de)重要一環。熱力膨(peng)脹閥的容量是随(sui)工況而變的，選擇(ze)容量時應根據生(shēng)産廠家提供的熱(re)力膨脹閥性能表(biao)進行選擇，但🔞必須(xu)注意，還應該全面(mian)考慮熱力膨脹閥(fa)的平衡方式，蒸發(fa)溫度、閥前後壓差(cha)和閥進口液體溫(wen)度等因素對膨脹(zhang)閥容量的影響進(jìn)行修正，這樣才能(néng)保證熱力膨脹閥(fa)與制冷裝置很好(hǎo)地匹配，使制冷裝(zhuang)置處于最佳的運(yùn)行狀态，達到高效(xiào)節能的目的。
2.制冷(lěng)系統主要運行參(can)數的節能控制調(diao)節
在工業冷水機(ji)實際運行中，我們(men)認識到不僅應該(gai)把制冷系統🐆調整(zheng)到合理的運行範(fàn)圍，滿足制冷工🏃🏻♂️藝(yì)的要求，維持其安(an)全正常運行，而且(qiě)還應該并可以進(jìn)一步将制冷系統(tong)調整到最佳運行(hang)狀态，實現高效節(jie)能🚩的運行目的，提(ti)高制冷設備運行(háng)的節能水平。
2.1蒸發(fa)溫度和蒸發壓力(lì)
在工業冷水機的(de)設計中，提高蒸發(fā)溫度将使制冷系(xi)💘統的☀️壓縮比降低(dī)、功耗減少，這對節(jiē)能是十分有㊙️利的(de)。但是💰蒸發溫度取(qu)決🈚于被冷卻對象(xiàng)，調整蒸發溫度必(bi)須以不影響被冷(lěng)卻對象的制冷工(gong)藝要求爲前提。
從(cóng)節能的角度來講(jiang)，适當地提高蒸發(fa)溫度是經濟合理(lǐ)的，計算表明當用(yong)-25℃的出液溫度代替(ti)-30℃出液溫度時，由于(yu)蒸發溫度升高，将(jiang)節約電能達9.8%。因此(ci)，對于對溫度要求(qiú)不高的情況，可以(yi)适當地提💃高出液(ye)溫度，用于提高制(zhi)效率并達到節能(neng)的效果。
2.2冷凝溫度(dù)和冷凝壓力
冷凝(ning)溫度過高，将引起(qǐ)壓縮機排氣壓力(li)過高，排氣溫🈲度升(sheng)高，這✉️對壓縮機的(de)安全運行十分不(bú)利，容易☁️造成👨❤️👨事故(gù)；同時使制冷裝置(zhì)效率降低，能耗增(zēng)加。從節能角度，在(zai)工業冷水機設計(jì)🏒時應适當選取較(jiào)低的冷凝溫度，即(jí)配置較大的冷💋凝(ning)換熱面🌈積，達到實(shí)際節能運行的目(mu)的。
從操作調節的(de)角度，應控制制冷(leng)設備在盡可能低(di)的冷凝溫💁度下運(yùn)行，以提高制冷效(xiào)率，降低運行費用(yong)。冷凝溫度決定于(yú)冷卻介質的溫度(dù)、流量、流速、冷凝面(miàn)積、壓縮機的排氣(qì)量以及空氣濕度(du)、油污、水垢等影響(xiang)冷凝器傳熱效率(lü)的各種因素。要💜使(shǐ)冷凝溫🈲度盡量低(dī)，主要從兩方面💃🏻入(ru)手：一是保持換熱(re)面積的清潔，消除(chú)影響熱交換的因(yīn)素，即及時除垢清(qing)洗；另一方面，就是(shì)控制冷卻介質的(de)流量、流速，保證冷(leng)卻介質均勻地流(liú)過換熱面積；還要(yao)特别注意冷卻水(shui)在冷凝👌器中分配(pèi)的均勻性。在系統(tong)設備部♊分負😄荷下(xià)運行時，應特别注(zhu)意同時對應控制(zhì)🤩調節冷凝☂️系統的(de)水泵🈲或風機負荷(hé)，避免無效的換熱(rè)功耗。因爲制冷設(she)備的總能耗包括(kuo)了🤩壓縮機的能耗(hào)和換👅熱器水泵和(he)風機的能耗。
2.3液體(ti)過冷度和吸氣過(guo)熱度
液态制冷劑(ji)節流後進入兩相(xiang)濕蒸汽區，此時制(zhi)冷劑的幹度越小(xiao)，其在蒸發器中氣(qi)化時的吸熱量即(ji)制冷量越大，循環(huan)的制冷系數亦越(yue)高。在一定的冷凝(níng)溫度、蒸發溫度下(xia)，采用使節流前制(zhi)冷劑液體過🧑🏽🤝🧑🏻冷的(de)方法可達到減小(xiao)節流後制冷劑幹(gàn)🌂度的目的，提高制(zhi)冷循㊙️環的制冷量(liang)。
通常情況下，假定(ding)冷凝器出水溫度(dù)比冷凝溫度低3~5K，冷(lěng)卻❓水在冷凝器中(zhōng)的溫升爲3~8K，因而冷(leng)卻水的進口溫度(dù)🤞比冷凝溫度低5~13K，這(zhè)就足以使制冷劑(jì)出口溫度達到一(yi)定的過冷度。在卧(wo)式殼管冷凝👅器中(zhong)，如果冷凝後的液(ye)體不立即從冷凝(ning)器的底部排出，而(ér)是積💋存在冷凝器(qi)内部，這部分液體(ti)将繼續把熱量傳(chuán)給管内的冷卻水(shui)和周圍介質，排出(chū)時便可獲得🌈一定(dìng)過冷度。
過冷度的(de)獲得産生并不産(chǎn)生壓縮機耗功的(de)增加💘，這就意味♍着(zhe)過冷度必定導緻(zhi)設備系統制冷系(xi)數的增加，提高制(zhì)冷設備運行的經(jīng)濟性。研究計算表(biǎo)明，在冷凝溫度40℃，蒸(zhēng)發溫度5℃工況條件(jian)下，5K的過冷度，會🔆使(shǐ)R22制冷設備制冷量(liàng)🌍增加4.27%，輸入功率無(wu)變🚶♀️化，COP值提高❌4.27%。同時(shi)，一定的過冷度還(hai)有🛀🏻效防止了液态(tai)制冷劑在從冷凝(níng)器到節流閥間的(de)管道中發生部分(fèn)氣㊙️化造成制冷量(liang)下降和膨脹閥故(gu)障。
在低溫工業冷(leng)水機設備中，吸氣(qi)溫度過低會使壓(yā)縮機産生㊙️嚴重結(jie)霜，潤滑條件惡化(huà)。在濕沖程下，壓縮(suō)機運行的容積效(xiao)率大幅降低，指示(shi)效率、機械效率及(ji)電🧡效率均會有所(suo)✉️減低，從而使壓縮(suo)機的COP值會有更大(da)幅度的下降。更爲(wei)甚者，濕沖程極🌈易(yì)産生液擊對壓縮(suō)機産生緻命的💚機(jī)械損傷。适當合理(lǐ)的吸氣過熱度，可(kě)⛷️以保證制冷設備(bèi)更爲安全可靠♍、高(gao)效節能地經濟運(yun)行。
除此之外，充分(fen)利用晝夜溫差引(yin)起的夜間熱負荷(hé)降低🔞，冷凝溫度降(jiàng)低及夜間低谷電(diàn)網，盡可能使制冷(leng)設備在夜間運行(hang)；在制冷環境中優(you)化設計均勻的氣(qi)流✂️組織；采用多級(ji)分段制冷工藝使(shi)工業冷水機在各(ge)個時段中采🐇用不(bú)同的運行參數，降(jiang)低傳熱☂️溫差，利用(yòng)連💘續變溫調節時(shi)制冷系數大的原(yuan)理，以不增加投資(zi)實現實際制冷凍(dòng)結過程的節能也(yě)都💛具有較爲明顯(xiǎn)的經濟效益。
綜上(shàng)所述，随着能源問(wen)題的日益突出，對(duì)節約能源🔴提出了(le)💜更☂️高的要求，世界(jie)各國都相應制定(ding)了新的能源經濟(jì)政策措施，我國政(zhèng)府也已在政府工(gong)作報🙇🏻告中制定了(le)單位GDP能耗降低 20%的(de)能源控制目标。因(yīn)此，總體上講，在制(zhi)冷設備的設計施(shi)工中，适當增加初(chu)期一次性投☁️資，以(yi)降低制冷設備運(yun)行的能耗，達到❓高(gāo)效節能的目的，降(jiang)低設備運行費用(yong)，是應當采用🈚的設(shè)計思想。随着能源(yuán)價格緻使設備運(yun)行費用的上升，由(you)于節能使增💃🏻加的(de)初期投資回收期(qi)逐漸縮短，可獲得(de)🐉較高的綜合經濟(jì)效益。
參 考 文 獻
〔1〕吳(wú)業正，韓寶琦. 制冷(leng)原理與設備（第2版(ban)）. 陝西：西安交通大(dà)學出版社，1997
〔2〕盧士勳(xūn) 周祖毅. 實用制冷(leng)與空調工程手冊(ce). 北京：機械工業出(chu)版社，2001
〔3〕逯紅傑. 制冷(leng)技術. 北京：機械工(gong)業出版社，2009
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