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制冷技術的(de)發展水平是衡(heng)量一個國家國(guó)民經濟和人民(mín)生活水平的重(zhong)要标志。近年來(lai)随着我國經濟(ji)的🌍快速發展和(hé)人均生活水平(píng)的不斷提高，制(zhi)冷行業獲得了(le)極其迅猛的發(fā)展，但長期♉以來(lai)我國經濟增長(zhang)仍是以資源高(gao)消耗和犧牲環(huán)境爲代價的🤩粗(cū)放型經濟♊增長(zhǎng)模式。統計資料(liao)表明㊙️，我國現階(jiē)段💜總能源利用(yong)😍率僅達歐美日(rì)等發達國家上(shang)世㊙️紀八十年代(dài)水平。制冷行業(ye)是國民經濟中(zhong)大耗能行業之(zhī)一，制冷設備的(de)能🌈耗在我國總(zong)耗能中的比重(zhong)還在逐年上㊙️升(shēng)。因此，制冷設備(bèi)的節能就成爲(wei)了我
國節能工(gong)作中的重要一(yī)環，也成爲我們(men)制冷行業💃内重(zhòng)要的㊙️研⛷️究課題(ti)之一。
通過研究(jiu)和生産實踐運(yun)用，我們認爲：對(dui)工業冷水機進(jin)行科學合理的(de)設計與匹配組(zǔ)成，并通過對系(xi)❗統主🔞要運💘行參(can)數進行精心、正(zhèng)确合理地的操(cao)作控制，就能⭐使(shi)其在最經濟合(he)理的工況條件(jian)下安全可靠地(di)運行，同時達到(dao)産冷量最大，耗(hao)功最省，運行效(xiao)率最高的目的(de)。
1.工業冷水機主(zhu)要組成配件的(de)節能選型
1.1制冷(leng)壓縮機的選擇(zé)
1.1.1溫度範圍
工業(yè)冷水機設計中(zhōng)選擇壓縮機，首(shǒu)先應考慮制冷(lěng)設備對制取🈚溫(wēn)度的要求，同時(shí)對用戶的用冷(leng)情況也應進行(hang)深入的調❌查了(le)🚩解，選擇适應溫(wen)度要求的⚽中高(gao)溫壓縮機或低(dī)溫壓縮機。在活(huo)塞式制冷壓縮(suo)機中，充分🌏考慮(lǜ)了不同工況領(lǐng)域電機功率與(yu)氣體🐆流量的不(bú)同，相同排量的(de)中高溫壓縮機(ji)與低溫壓♈縮機(ji)是分别采用不(bú)同電機與閥闆(pǎn)組合優化設計(jì)制造的。低🌈溫壓(ya)縮🧑🏽🤝🧑🏻機是決不允(yun)許應♈用于蒸發(fa)溫度大于-5℃以上(shang)的場合，以📧避免(mian)壓縮機電機過(guo)載；反之，在低溫(wēn)領域若采用相(xiang)同👌排量的高溫(wēn)壓縮機，往往會(hui)♉因爲電機效率(lǜ)下降、功率因素(su)
降低、閥闆餘隙(xi)影響等造成制(zhi)冷設備制冷量(liàng)明顯減🐉少、功✉️耗(hao)增大，也是很不(bu)經濟的。
1.1.2制冷量(liàng)
制冷量的大小(xiǎo)将直接關系到(dao)設備設計的一(yī)次性投資、占地(di)面積、能量消耗(hào)和運行經濟效(xiao)果。通常制冷量(liang)♻️的大小是根據(jù)用戶的熱負荷(hé)而定的。生産實(shi)際中情況千差(chà)萬别，通常應綜(zōng)合優化考慮一(yī)次性投資與運(yùn)行經濟效果。應(yīng)當注🤩意到，不同(tong)用戶的用冷規(guī)律不同，各地的(de)能源🙇♀️價格不同(tóng)，以及其它一些(xie)🍉因素，都将影響(xiang)🥵設備的一次性(xing)投資與運行經(jing)濟效果所占的(de)設計比♈重。因此(ci)，設計人員一定(dìng)要充分調查當(dang)地的實際情況(kuang)，進行系統經濟(ji)性🌐技術分析，做(zuò)出全面經濟合(he)理的選👅擇，切不(bu)🌂可隻簡單地套(tào)用有關的公式(shi)數據來選擇确(que)定。設計選擇上(shàng)考慮不周，不僅(jin)會給設備的操(cao)作維護造成困(kùn)難、導緻效率降(jiàng)低、能🌂耗增大，而(er)且可能造成事(shì)💛故産生嚴重損(sun)失。
1.1.3能量調節
通(tong)常壓縮機總是(shì)根據系統最大(da)制冷量需求來(lai)選定的。在生産(chǎn)實際中，熱負荷(he)是随着外界條(tiáo)件而經常變化(hua)的，這就提出了(le)對壓縮機應進(jìn)行相應有效地(di)調節，使其制冷(leng)量與外界熱負(fu)荷始終保持平(ping)衡，減少系統蒸(zhēng)發溫度💁與壓力(li)的波動，從而相(xiàng)應減少🌈被冷卻(què)對象的溫度波(bo)動。
對于單台壓(ya)縮機，最簡單的(de)能量調節方式(shi)就是間歇運行(hang)，即當達到規定(dìng)的溫度時，壓縮(suo)機停止運轉；當(dāng)溫🥰度升到規💁定(ding)上限時，壓縮機(ji)又将重新起動(dong)運轉。顯然這種(zhong)方法隻用🌐于小(xiǎo)型壓縮機🈲，因爲(wèi)對于功率大于(yu)10kW的壓縮機，壓🐉縮(suo)機電機的頻繁(fán)啓動會引起供(gong)電回路的電壓(ya)波動，影響其它(tā)設備⭕的正常工(gōng)作，同時壓縮機(ji)💋即📱使不很頻繁(fan)的多次重複啓(qǐ)動也總⁉️會對壓(ya)縮機産生緻命(mìng)的🛀損傷隐患。
通(tōng)過生産運用實(shí)踐，我們逐步認(rèn)識到雙機系統(tong)并☔聯型，即✔️在👈同(tóng)一設備中采用(yong)兩台壓縮機和(hé)兩套獨立制冷(leng)系統并聯替代(dài)單🈲台大功率壓(yā)縮機和單一⁉️制(zhì)冷系💛統，是實👨❤️👨現(xiàn)制冷設備制冷(lěng)量調節較爲合(hé)理可靠的方法(fa)，能保證制冷設(shè)備在部分負荷(he)下運行⭐的高效(xiao)率，實現節能運(yùn)行，這對較大冷(leng)量的系統尤爲(wei)有利。同時系統(tǒng)中雙機的逐台(tái)啓動，避免了對(dui)電網過大的波(bō)動沖擊，綜合提(ti)高了制冷裝置(zhì)運行的經濟性(xìng)、安全性，而當某(mou)台壓縮機發生(shēng)故障時，還可以(yǐ)進行單台維修(xiū)而系統仍然可(kě)以維持運行。
在(zài)工業冷水機設(shè)計中，确定壓縮(suo)機配置的台數(shù)應盡❌量少，以簡(jian)化系統和便于(yú)操作管理。但是(shi)生産實際中✍️工(gōng)業冷水機在部(bù)分負荷下運行(háng)的時間，占有💛相(xiang)當大的比例⛱️，因(yīn)此，采用雙機并(bìng)聯型系統對運(yùn)行😄的節能也就(jiù)具有相當大的(de)優勢。當然，對制(zhì)冷量需🐉求較小(xiao)的工業冷水機(jī)，是否選用兩台(tái)壓縮機系統，應(yīng)根據實際情況(kuang)全面衡量後再(zài)确定最佳合💋理(li)的設計選型方(fāng)案。
1.2換熱器的選(xuǎn)擇
1.2.1冷凝器
風冷(leng)翅片冷凝器，由(yóu)于空氣的傳熱(re)較差，其冷凝溫(wēn)⛱️度常較高，使冷(leng)凝壓力升高，制(zhì)冷機效率降低(di)，耗能❗增加。因此(cǐ)🙇🏻，其比較适💛用于(yú)💞夏季室外溫度(dù)不太高地區，或(huo)冷凝壓力☎️較低(di)的制冷劑。其最(zui)大的優點是不(bú)需要冷卻水，使(shi)用方便。特别适(shì)🌈宜于缺水地區(qu)或供水困難地(dì)區🔅使用。
自然界(jiè)水溫一般較低(dī)，并且水的傳熱(re)性能優良，故水(shui)冷冷⛷️凝器的冷(lěng)凝溫度比較低(di)，這對壓縮機的(de)制☀️冷能🏃♀️力和運(yun)行🤞的經濟性都(dou)比較有利，目前(qian)在工業制冷系(xì)♉統中得到了廣(guang)⭕泛應用💔，爲節約(yuē)水資源，普遍采(cǎi)用冷卻水塔裝(zhuāng)置，使冷凝器的(de)出水得💃到冷卻(que)降溫，以供水冷(lěng)📱冷凝器重複🈲循(xun)環使用。
冷凝器(qì)換熱面積是設(she)計選型中的另(ling)一重要内容，設(shè)計❤️中應充✊分考(kao)慮用戶在使用(yong)中維護管理意(yì)識水平普遍☀️較(jiào)低的現狀，适當(dāng)選擇較大的冷(leng)凝面積還是比(bǐ)較經濟👨❤️👨實用，機(jī)組制冷效率也(ye)較高。
綜上，各種(zhǒng)冷凝器各有其(qí)優缺點。對于一(yī)定的應用場合(he)，選用不同冷凝(ning)器的直接後果(guǒ)是冷凝溫度與(yǔ)壓力🤞不同，制冷(leng)機運行的經濟(jì)性不同。但目前(qián)國内大多用🏃🏻♂️戶(hù)在實際選擇冷(lěng)凝器時，往往對(duì)不同冷凝🏒器運(yùn)行能耗的差異(yì)❤️影響考慮🔴很少(shǎo)。實際上，冷凝器(qi)的選擇對制冷(leng)裝置能耗的影(ying)響，必須引起我(wǒ)們的高度重視(shi)！在設備的設計(jì)中應對采用不(bu)同冷凝器的不(bú)同方案進行全(quan)面的👣技術經濟(jì)分析，綜合考慮(lǜ)初期投資、安裝(zhuāng)位置環境、操作(zuò)維護等各🧑🏽🤝🧑🏻方面(mian)因素🐉，然後選擇(ze)💃🏻最佳合理方案(àn)。
1.2.2蒸發器
在工業(yè)冷水機設計中(zhōng)，蒸發器的選擇(ze)主要考慮蒸🌏發(fa)器類👌型和傳熱(re)面積兩方面因(yīn)素。近年來，對于(yú)換熱器的設計(jì)選型有一個一(yi)緻的傾向，即采(cai)用較小的傳熱(rè)溫差，當傳熱量(liàng)🌈一定時，傳熱溫(wen)差減少就必須(xu)增大傳✌️熱面積(jī)，傳熱面積增大(da)就意味着增加(jia)投❄️資和減少運(yùn)行費用。随着能(neng)源短缺矛盾的(de)突出，世界各國(guo)都對⭐節能提出(chū)了更高🏃的要求(qiú)，并采取了相應(ying)的政策措施，因(yin)此，适當增加投(tou)資，可以減少常(cháng)年運行的能耗(hao)，達到節能的目(mu)的，且随着運行(háng)費用的上升，由(yóu)于節能而增加(jia)💯的投資🚩回收期(qī)也将逐漸縮短(duan)，最終得到較高(gao)☁️的經濟⚽效益。換(huan)熱器對運行費(fei)用的影響日益(yì)受到重視，闆式(shi)🆚換熱器等各種(zhǒng)新型高💋效換熱(re)器正在不斷被(bèi)應用。
1.3節流裝置(zhì)的選擇
節流裝(zhuang)置的工作特性(xìng)，直接影響到制(zhi)冷裝置的制冷(lěng)性能，影響到裝(zhuang)置運行的效率(lǜ)和能耗水平。熱(rè)力膨脹閥選擇(ze)不當，将❗造成蒸(zhēng)發器的蒸發面(miàn)積利用率下降(jiàng)，制冷裝‼️置的效(xiào)率降低，能耗增(zēng)加等，甚至産生(sheng)濕沖程對壓縮(suō)機産生緻命的(de)損壞。
正确地選(xuan)擇調節膨脹閥(fá)是制冷裝置節(jiē)能中的重要一(yi)環。熱力膨脹閥(fá)的容量是随工(gong)況而變的，選擇(ze)容量時應⛷️根據(ju)🐪生産廠家❤️提供(gòng)的熱力膨脹閥(fa)性能📞表進行選(xuan)擇，但🌈必須注意(yì)，還應⛹🏻♀️該全面考(kǎo)慮熱力膨脹閥(fa)的平📐衡方式，蒸(zhēng)發溫度、閥前後(hou)壓差和閥進口(kǒu)🏃♂️液體溫度等因(yīn)素對膨脹閥容(rong)量的影響進行(háng)修正，這樣才能(néng)保證✊熱力膨脹(zhang)閥與制冷裝置(zhi)很好地匹配，使(shǐ)制冷裝置處☁️于(yú)最佳的運行狀(zhuàng)态，達到高效節(jie)能的目的。
2.制冷(lěng)系統主要運行(hang)參數的節能控(kong)制調節
在工業(yè)冷水機實際運(yùn)行中，我們認識(shi)到不僅應該把(ba)制冷系♻️統調整(zhěng)到合理的運行(hang)範圍，滿足制冷(leng)工藝的♊要求，維(wei)持其安全正📱常(chang)運行，而且還應(ying)該并可🔆以進一(yi)步将制冷系統(tǒng)😍調整到✨最佳運(yùn)行狀态，實現🈲高(gāo)效節能🚶♀️的運行(háng)目的，提高制冷(leng)設備運行的節(jiē)能水平。
2.1蒸發溫(wen)度和蒸發壓力(lì)
在工業冷水機(ji)的設計中，提高(gao)蒸發溫度将使(shi)制冷系🤩統🚶♀️的壓(ya)縮比降低、功耗(hào)減少，這對節能(néng)是十分有利的(de)。但是蒸發溫度(du)取決于被冷卻(què)對象，調整蒸發(fa)溫度必🔴須以不(bu)影響被冷卻對(duì)象的制冷工藝(yì)要求🔴爲前提。
從(cóng)節能的角度來(lái)講，适當地提高(gao)蒸發溫度是經(jing)濟⛱️合♌理的，計👌算(suàn)表明當用-25℃的出(chū)液溫度代替-30℃出(chū)液溫度時，由于(yú)蒸發溫度升高(gao)，将節約電能達(dá)9.8%。因此，對于對溫(wēn)度要求不高的(de)情況，可以适❤️當(dang)地提高出液溫(wen)度，用于提高制(zhi)效率并達到節(jiē)能的效果。
2.2冷凝(ning)溫度和冷凝壓(yā)力
冷凝溫度過(guo)高，将引起壓縮(suō)機排氣壓力過(guò)高，排氣溫度升(sheng)😘高，這對壓縮機(ji)的安全運行十(shi)分不利，容易造(zao)成事故；同時使(shǐ)制冷裝置效率(lü)降低，能耗增加(jiā)。從節能角💘度，在(zài)工業冷水機設(shè)計時應适當選(xuǎn)取較低🥰的冷凝(ning)溫度，即配置較(jiào)大的冷🐅凝換熱(rè)面🧡積，達到實際(ji)節能運行的目(mù)的。
從操作調節(jiē)的角度，應控制(zhi)制冷設備在盡(jin)可能低🌂的🈚冷🏃🏻♂️凝(ning)溫度🌏下運行，以(yi)提高制冷效率(lü)，降低運行費用(yong)。冷凝溫度決定(dìng)于冷卻介質的(de)溫度、流量、流速(sù)、冷凝面積、壓縮(suo)機的排氣量以(yǐ)及空氣濕度、油(yóu)污、水垢🔴等影響(xiǎng)冷凝器傳熱效(xiào)率的各✏️種因素(sù)。要使冷凝溫度(du)盡量低，主要從(cong)兩方面入手：一(yī)是保持換熱面(mian)積的清潔，消除(chú)影響熱交換的(de)因素，即及時除(chu)垢清洗；另一方(fāng)面，就是控制冷(lěng)卻介質的流量(liang)、流速，保證冷卻(què)👄介質均勻地流(liu)過換熱面積；還(hái)要特别注意冷(lěng)卻水在冷凝器(qi)中分配的⛹🏻♀️均勻(yun)性。在系統設備(bèi)部分負荷下運(yùn)行時，應特别注(zhù)意同時對應控(kong)制調節冷凝系(xi)統的水泵或風(fēng)機負荷，避免無(wu)效的換熱功耗(hào)。因爲制冷設備(bèi)的總能耗包📱括(kuò)了壓縮機的能(néng)耗和換熱器水(shuǐ)泵和風機的能(neng)耗。
2.3液體過冷度(du)和吸氣過熱度(du)
液态制冷劑節(jie)流後進入兩相(xiàng)濕蒸汽區，此時(shi)制冷劑🥰的幹度(dù)越小，其在蒸發(fa)器中氣化時的(de)吸熱量即🧡制冷(lěng)量越大，循🌂環的(de)制冷系數亦越(yuè)高。在一定的冷(leng)凝溫度🐇、蒸發溫(wēn)度下，采用使節(jiē)🈲流前制冷劑液(yè)體過冷的方法(fǎ)🤟可達到減🚩小節(jie)流後制冷劑幹(gan)度的目的🔞，提高(gao)制冷循環的制(zhi)冷量。
通常情況(kuang)下，假定冷凝器(qì)出水溫度比冷(leng)凝溫度低3~5K，冷卻(que)水🌈在冷凝器中(zhōng)的溫升爲3~8K，因而(ér)冷卻水的進口(kǒu)溫度比冷凝溫(wen)度低5~13K，這就足以(yi)使制冷劑出口(kǒu)溫度達到一定(dìng)的過冷度。在👈卧(wo)式殼管冷凝器(qì)中，如果冷凝後(hou)的液體不立即(jí)從冷凝器的底(dǐ)部排出，而是積(jī)👉存在冷凝器内(nei)部，這部分液體(tǐ)将繼續把熱量(liàng)傳給☎️管内的冷(leng)卻水和周圍介(jiè)質，排🏃♀️出時便可(ke)獲得一定過冷(leng)度。
過冷度的獲(huò)得産生并不産(chǎn)生壓縮機耗功(gong)的增加，這就意(yì)✉️味着過冷度必(bì)定導緻設備系(xi)統制冷系數🏃♂️的(de)增🔞加，提高制💋冷(leng)設備運行的經(jing)濟性。研究計算(suàn)表明，在冷凝溫(wēn)度40℃，蒸發溫度5℃工(gōng)況條件下，5K的過(guo)冷度，會使R22制冷(leng)設🐉備制冷量☁️增(zeng)加4.27%，輸入功率無(wu)變化，COP值提高4.27%。同(tóng)時，一定的過冷(leng)度還有效防止(zhǐ)了液态制冷劑(ji)在從冷凝器到(dào)節流閥間的管(guan)道🌈中發生部分(fèn)氣化造成制冷(leng)量下降和膨脹(zhàng)閥故障。
在低溫(wēn)工業冷水機設(shè)備中，吸氣溫度(dù)過低會使壓縮(suo)機産生🌈嚴重結(jié)霜，潤滑條件惡(è)化。在濕沖程下(xia)，壓縮機運行🈲的(de)容積效率大幅(fu)降低，指示效率(lǜ)、機械效率及電(diàn)效率均會有所(suo)減低，從而使壓(yā)縮機的COP值會💞有(yǒu)更大幅度的下(xia)降。更爲甚者，濕(shī)沖程極✍️易産生(shēng)液🌈擊對壓縮機(ji)産生緻命的機(jī)械損傷。适當合(he)理的吸氣過熱(rè)度，可以保證制(zhi)冷設備更爲安(an)全可靠、高效節(jie)能地經濟運行(háng)。
除此之外，充分(fèn)利用晝夜溫差(cha)引起的夜間熱(re)負荷降低，冷凝(ning)溫度降低及夜(ye)間低谷電網，盡(jìn)可能使制冷設(shè)備在夜間運行(hang)；在制⚽冷環境中(zhōng)優化設計均勻(yún)的氣流組織；采(cǎi)用多級💁分段制(zhi)冷工藝使工業(yè)冷水機在各個(ge)時段中采用不(bú)同的運行參數(shù)，降低傳熱📐溫差(chà)，利用連續變溫(wen)調節時制冷系(xì)數大的原理，以(yǐ)不增加投資實(shi)現實際制冷凍(dong)🌍結過程的節能(neng)也都具有較爲(wei)明顯的經濟效(xiào)益。
綜上所述，随(suí)着能源問題的(de)日益突出，對節(jie)約能源提出了(le)更🌂高🔴的要求，世(shi)界各國都相應(ying)制定了新的能(néng)源經濟政策措(cuo)施，我國政府也(yě)已在政府工作(zuo)報告中制定了(le)單☎️位GDP能耗降低(di) 20%的能源控制目(mù)标。因此，總體上(shàng)講，在制冷設備(bèi)的設計施工中(zhong)，适💰當增加初✉️期(qī)一次性投資，以(yi)降低制💞冷設備(bei)運行的能耗，達(dá)到高效節能的(de)🐪目💃🏻的，降低設備(bei)運行費用，是應(ying)當采用的設計(ji)思想。随着能源(yuán)價格緻使設⁉️備(bèi)運行費用的上(shang)升，由于節能使(shi)增加的初期投(tóu)資回收期逐漸(jiàn)縮短，可獲得較(jiào)高的綜合經濟(ji)效益。
參 考 文 獻(xian)
〔1〕吳業正，韓寶琦(qi). 制冷原理與設(shè)備（第2版）. 陝西：西(xi)安交通大學出(chu)版社，1997
〔2〕盧士勳 周(zhōu)祖毅. 實用制冷(lěng)與空調工程手(shǒu)冊. 北京：機械工(gong)業出版☔社，2001
〔3〕逯紅(hóng)傑. 制冷技術. 北(běi)京：機械工業出(chū)版社，2009
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