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制冷(leng)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(guo)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(zhǎng)模式。統計資料表(biao)明，我國現階段總(zǒng)能源利用率僅達(dá)歐美日等💞發達國(guo)家上世紀八十年(nian)代水平。制冷行業(ye)是國民經濟中大(da)耗能行業之一，制(zhi)冷設備的能耗在(zai)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(zhōng)的重要一環，也成(chéng)爲我們制冷行業(yè)内♉重要🏃的研究課(ke)題之一。
通過研究(jiu)和生産實踐運用(yòng)，我們認爲：對工業(yè)冷水機進行科學(xue)🈲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(que)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(kao)地運行，同時達到(dào)産冷量最大，耗功(gōng)最☁️省，運行效🚶率最(zuì)高的目的。
1.工業冷(lěng)水機主要組成配(pèi)件的節能選型
1.1制(zhi)冷壓縮機的選擇(ze)
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(leng)情況也應進行深(shēn)入☔的調查了解，選(xuan)擇适應溫度要求(qiú)的中高溫壓縮機(jī)或低溫壓縮機。在(zài)活塞式制冷壓縮(suō)機中，充分考慮了(le)不同工況領域電(dian)機功率與氣體🔆流(liú)量的不同，相同排(pai)量的中高溫壓縮(suo)機與低溫壓縮機(jī)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(yā)縮機電機過載；反(fǎn)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(lü)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(shǎo)、功耗增🏒大，也是很(hěn)不經濟的。
1.1.2制冷量(liàng)
制冷量的大小将(jiāng)直接關系到設備(bei)設計的一次性投(tou)資、占地🌈面積、能量(liang)消耗和運行經濟(jì)效果。通常制冷量(liàng)☎️的大小是🌈根據用(yòng)戶❗的熱負荷而定(dìng)的。生産實際中情(qing)況千差🌈萬别，通常(cháng)應綜合優化考慮(lǜ)一次性投資與運(yùn)行經濟效果。應當(dāng)注💛意到，不同用戶(hu)的用冷規律不同(tóng)💁，各地的能源🧡價格(gé)不同，以及其它一(yī)些因素，都将影響(xiǎng)👉設備的一次性投(tóu)資與運行經濟效(xiao)果所占的設計比(bǐ)重。因此，設計人員(yuan)一定要充分調查(chá)當地的實際情況(kuàng)🛀🏻，進行系統經濟性(xing)技術分析，做出全(quan)面經濟合理的選(xuan)擇，切不可隻簡單(dān)地套用有👌關的公(gōng)式數據來選擇确(que)定。設計選擇上考(kao)慮不周，不僅會給(gei)設備的操作維護(hù)造成困難、導緻效(xiao)率降低、能耗增大(dà)，而且可能造成事(shì)故産生嚴重損失(shi)。
1.1.3能量調節
通常壓(ya)縮機總是根據系(xi)統最大制冷量需(xū)求來選定的。在生(shēng)産實際中，熱負荷(he)是随着外界條件(jiàn)而經常變化的，這(zhè)就🔴提出了對壓縮(suo)機應進行相應有(yǒu)效地調節，使其制(zhi)冷量與外界熱負(fu)荷始終保持平衡(héng)，減少系統蒸發溫(wen)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(ya)縮機，最簡單的能(neng)量調節方式就是(shi)間歇運行，即當㊙️達(dá)到規定的溫度時(shí)，壓縮機停止運轉(zhuan)；當溫度升到規定(dìng)上限時，壓縮機又(yòu)将重新起動運轉(zhuǎn)。顯然這種方♌法隻(zhī)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(qǐ)動會引起供電回(huí)路的🚶♀️電壓波動，影(yǐng)響其它設備的正(zheng)常工作，同時壓縮(suō)機即使不很頻繁(fan)的多次重複啓動(dòng)也總會對壓縮機(jī)産生緻命的損傷(shang)隐患。
通過生産運(yun)用實踐，我們逐步(bu)認識到雙機系統(tong)并聯㊙️型，即在同😍一(yi)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(zhi)冷設備制🙇🏻冷量調(diào)節較爲合理可靠(kào)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(bo)動沖擊，綜合提高(gāo)了制🎯冷裝置運行(háng)的⭐經💘濟性、安全性(xing)，而當🚶某台壓縮機(ji)發生故障時，還可(ke)以進行單🐅台維修(xiu)而系統仍然🐆可以(yi)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(leng)水機在部分負荷(hé)下運行的時間，占(zhan)有💔相當大的比例(li)，因此，采用雙機并(bing)聯型系統對運行(hang)的節能也就具有(you)相㊙️當大的優勢。當(dāng)然，對制冷量需📐求(qiu)較小的工業冷水(shui)機，是否選用兩台(tái)壓縮機系統，應根(gēn)據實際情況全面(mian)衡量後再确定最(zui)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(lěng)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(shēng)高，制冷機效率降(jiàng)低，耗能增加。因此(ci)，其比較适🐕用于夏(xià)季室外溫度不太(tài)高地區，或冷凝壓(ya)力較低的制冷劑(ji)。其最大的優點是(shì)不需要冷卻水，使(shi)用方便。特别适宜(yi)于缺水地區或供(gòng)水困難地區使用(yong)。
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(níng)溫度比較低，這對(dui)壓縮機的制冷能(néng)力和運行🍓的經🐕濟(ji)性都比較有利，目(mù)前在工業制冷系(xi)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(níng)器的出水得到冷(leng)卻降溫，以供水冷(lěng)冷凝器重複🌂循環(huan)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(shi)水平普遍較低的(de)現狀，适當選擇較(jiao)大的冷凝面積還(hái)是比⚽較經濟實用(yong)，機組制冷效率也(ye)較高。
綜上，各種冷(lěng)凝器各有其優缺(quē)點。對于一定的應(ying)用場😘合，選🌍用🤩不同(tóng)冷凝器的直接後(hòu)果是冷凝溫度與(yǔ)壓力不同，制冷機(ji)運行的經濟性不(bú)同。但目前國内大(da)多用戶在實際選(xuǎn)擇冷凝器時，往往(wang)對不同冷凝器運(yùn)行能耗的差異影(ying)響考慮🔞很少。實際(jì)上，冷凝器的選擇(zé)對制👄冷裝置能耗(hào)的影響，必須引起(qǐ)我們的🛀高度重視(shi)！在設備的設計中(zhōng)應對采用不同冷(leng)凝器的不同方案(an)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(hé)理方案。
1.2.2蒸發器
在(zai)工業冷水機設計(jì)中，蒸發器的選擇(ze)主要考慮蒸發器(qi)類型和傳熱面積(ji)兩方面因素。近年(nian)來，對于換熱器的(de)設計選型有一個(ge)一緻的傾向，即采(cǎi)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(jiā)投🐅資和減少運行(hang)費用。随着能源短(duǎn)缺矛🈲盾的突出，世(shì)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(cǐ)，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(jiang)逐漸縮🆚短，最終得(de)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(xíng)高效換熱器正在(zài)不斷被應用。
1.3節流(liu)裝置的選擇
節流(liú)裝置的工作特性(xìng)，直接影響到制冷(leng)裝置的制冷性能(néng)，影響到裝置運行(háng)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(leng)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(ze)調節膨脹閥是制(zhì)冷裝置節能中的(de)重要一環。熱💯力膨(péng)脹閥的容量是随(sui)工況而變的，選擇(ze)容量時應👨❤️👨根據生(sheng)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(chà)和閥進口液體溫(wēn)度等因素對膨脹(zhàng)閥容量的影響進(jin)行修正，這樣才能(neng)保🔆證熱力膨脹閥(fa)與制冷裝置很好(hao)地匹配，使制冷裝(zhuāng)置處于最佳的運(yùn)行狀态，達到高效(xiao)節能的目的。
2.制冷(leng)系統主要運行參(can)數的節能控制調(diao)節
在工業冷水機(jī)實際運行中，我們(men)認識到不僅應該(gāi)把制冷系統調整(zhěng)到合理的運行範(fàn)圍，滿足制冷工藝(yi)的🌈要求，維持其安(an)全正常運行，而且(qiě)還應該并可以進(jin)一🈲步将制冷系統(tǒng)調整到最佳運行(hang)狀态，實現💔高效節(jiē)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(fā)溫度和蒸發壓力(li)
在工業冷水機的(de)設計中，提高蒸發(fā)溫度将使制冷系(xì)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(bì)須以不影響被冷(leng)卻對象的制冷工(gōng)藝要求爲前提。
從(cong)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(yòng)-25℃的出液溫度代替(tì)-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(yè)溫度，用于提高⛷️制(zhi)效率并達到節能(néng)的效果。
2.2冷凝溫度(du)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(bu)利，容易造成事故(gu)；同時使制冷裝置(zhi)效率降低，能耗增(zēng)加。從❓節能角度，在(zai)工業冷水機設計(ji)時應适當選取較(jiao)低的冷凝溫🔞度，即(ji)配置較大的冷凝(níng)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(lěng)設備在盡可能低(di)的冷凝♉溫度🐉下運(yun)行，以提高制冷效(xiao)率，降低運行費🔱用(yòng)。冷凝溫度決定于(yu)冷卻介質的溫度(du)、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(di)，主要從兩方面入(ru)手：一是保持換熱(rè)面積👈的清潔，消除(chú)影響熱交換的因(yin)❓素，即及時除垢清(qing)洗；另一方面，就是(shi)控制冷卻介質的(de)流💘量、流速，保證冷(leng)卻介質均勻地流(liu)過換熱面積；還要(yao)特别注意冷卻水(shui)在冷凝器中分配(pei)的均勻性。在系統(tong)設備部分負荷下(xià)運行時，應特别注(zhù)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(kuò)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(tǐ)過冷度和吸氣過(guò)熱度
液态制冷劑(ji)節流後進入兩相(xiàng)濕蒸汽區，此時制(zhì)冷💋劑的幹❌度越小(xiao)，其在蒸發器中氣(qì)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(ning)溫度、蒸發溫📧度下(xià)，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(liàng)🌂。
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(zhong)的溫升爲3~8K，因而冷(leng)卻水的進口溫度(du)比冷凝溫度低㊙️5~13K，這(zhè)就🧑🏾🤝🧑🏼足以使制冷劑(ji)出口溫度達到一(yī)定的過冷度。在卧(wò)式殼管冷凝器中(zhōng)，如果冷凝後的液(yè)體不立即✂️從冷凝(níng)器的底部排出，而(er)是積存在冷凝器(qì)💋内部，這部分❓液體(tǐ)将繼續把熱量傳(chuan)給🈚管内的冷卻水(shui)和周圍介質，排出(chū)時便可獲得一定(ding)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(zhi)冷設備運行的經(jing)濟性。研究計算表(biao)明，在冷凝溫度🌍40℃，蒸(zhēng)發溫度5℃工況條件(jiàn)下🐅，5K的過冷度，會使(shi)R22制冷設備制冷量(liang)增加4.27%，輸入功率無(wu)變化，COP值提高4.27%。同時(shí)，一定的過冷度還(hái)有⛷️效防止了液态(tai)制冷劑在❤️從冷凝(ning)器到節⛱️流閥間的(de)管道中發生部分(fèn)氣化造成制冷量(liàng)下降和膨脹閥🐇故(gù)障。
在低溫工業冷(lěng)水機設備中，吸氣(qi)溫度過低會使壓(ya)🐅縮機産🏃🏻生嚴重結(jie)霜，潤滑條件惡化(hua)。在濕沖程下，壓縮(suo)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(li)的吸氣過熱度，可(ke)以保證制冷設備(bèi)更爲安全可靠、高(gāo)效節能地經濟運(yùn)行。
除此之外，充分(fen)利用晝夜溫差引(yǐn)起的夜間熱負荷(hé)降低，冷凝🛀溫度降(jiàng)低及夜間低谷電(dian)網，盡可能使制冷(leng)設🈲備在👅夜間✊運行(háng)；在制冷環境中優(you)化設計均勻💋的氣(qi)流🔆組織；采用多級(jí)分段制冷工藝使(shi)工業冷水機在各(gè)個⭕時段中采🌈用不(bu)同的✊運行參數，降(jiang)低傳熱溫差，利用(yong)連續變溫調節時(shi)制冷系數大的原(yuán)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(xian)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(zheng)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(yin)此，總體上講，在制(zhi)冷設備的設計施(shī)工中，适當增加初(chū)期一次性投資，以(yi)降低制冷設備運(yun)行的能耗，達到高(gao)效節能的目的，降(jiang)低設備運行費用(yong)，是應當采用的設(she)計思想。随着能源(yuan)價格緻使設🔴備運(yùn)行費用的上升，由(yóu)于節能使增👄加的(de)初期投資回收期(qī)逐漸縮短，可獲得(de)較高的綜合👣經濟(ji)效益。
參 考 文 獻
〔1〕吳(wu)業正，韓寶琦. 制冷(lěng)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(lěng)與空調工程手冊(cè). 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(gōng)業出版社，2009
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