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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(zhòng)要标志。近年來(lái)随着我國經濟(jì)的快速發展和(hé)人均生活水平(ping)的不斷提高，制(zhì)冷行業獲得了(le)極其迅猛的發(fā)展，但長期以來(lái)我國經👣濟增長(zhang)仍是以資源💰高(gao)消耗和犧牲環(huan)境爲代價的粗(cu)放型經濟增長(zhang)模式。統計資料(liào)表明，我國現階(jiē)段總能源利用(yòng)率💃🏻僅達歐美日(rì)等發達國家上(shàng)世紀八十年代(dai)水平。制冷行業(yè)是♋國民經濟中(zhōng)大耗能行業之(zhī)一，制冷設備的(de)能🈲耗在我國總(zǒng)耗能中的比重(zhong)還在逐年上升(sheng)。因此，制冷設備(bèi)的節能就成爲(wei)了我
國節能工(gōng)作中的重要一(yī)環，也成爲我們(men)制冷行業内重(zhong)✨要的研✌️究課題(ti)之一。
通過研究(jiu)和生産實踐運(yùn)用，我們認爲：對(dui)工業冷水機進(jìn)行🆚科🤟學合理的(de)設計與匹配組(zu)成，并通過對系(xì)統主要運行參(can)數進🐕行精心、正(zhèng)确合理地的操(cāo)作控🌂制，就能使(shi)其在最經濟合(hé)理的工況條件(jiàn)下安全可靠地(di)運行，同時達到(dào)産冷量最大，耗(hao)功最省，運行效(xiào)率最高的目的(de)。
1.工業冷水機主(zhǔ)要組成配件的(de)節能選型
1.1制冷(leng)壓縮機的選擇(ze)
1.1.1溫度範圍
工業(ye)冷水機設計中(zhōng)選擇壓縮機，首(shou)先應考慮制冷(leng)設備對制🚶取溫(wēn)度的要求，同時(shi)對用戶的用冷(lěng)情況也應進行(háng)🚶深入的調✔️查了(le)解，選擇适應溫(wēn)度要求的中高(gāo)溫壓縮機或低(dī)溫壓縮機。在活(huó)塞式制冷壓縮(suō)機中，充分👣考慮(lü)了不同工況領(ling)🔴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(jī)與低溫壓✨縮機(jī)是分别采🏃♀️用不(bú)同電機與閥闆(pǎn)組合優化📱設計(ji)🚩制造的。低溫壓(ya)縮機是決不允(yǔn)許應用于蒸發(fā)溫度🚩大于-5℃以上(shang)的場合，以避免(miǎn)壓縮機電機過(guò)載；反之，在低溫(wen)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(sù)
降低、閥闆餘隙(xì)影響等造成制(zhì)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(dào)設備設計的一(yi)次性投資、占地(dì)面積、能量消耗(hao)和運行經濟效(xiào)果。通常制冷量(liang)的大小是根據(ju)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(ying)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(tong)，以及其它一些(xiē)因素，都将影響(xiǎng)🏃♂️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(kuàng)，進行系統經濟(ji)性技術分析，做(zuò)出全面經濟合(hé)理的選擇，切不(bú)可隻簡單地套(tao)用有♻️關的公式(shì)數據來選擇确(què)定。設計選擇上(shang)考慮不周♋，不僅(jǐn)會給設備的操(cāo)作維護造成困(kun)難、導緻效率降(jiàng)低、能耗增大，而(ér)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(chan)實際中，熱負荷(he)是随着外界條(tiao)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(fù)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(que)對象的溫度波(bō)動。
對于單台壓(yā)縮機，最簡單的(de)能量調節方式(shi)就是間✏️歇☔運行(háng)，即當達到規定(ding)的溫度時，壓縮(suo)機停止運轉🐆；當(dāng)溫度升到規定(dìng)上限時🈲，壓縮機(jī)又将重新起動(dòng)運轉。顯然這種(zhong)方法隻用于小(xiao)型🌏壓縮機，因爲(wèi)對于功率大于(yú)10kW的壓縮機，壓縮(suō)機電機的頻繁(fan)啓動會引起供(gong)電回路的電壓(ya)波動，影⭕響其它(ta)設備的正常工(gong)作，同時壓縮機(jī)即使不很頻繁(fan)的✊多次重複啓(qi)動也總會對壓(yā)縮機産生緻命(mìng)的損傷隐患🔞。
通(tōng)過生産運用實(shi)踐，我們逐步認(ren)識到雙機系統(tǒng)并聯型，即在同(tóng)♈一設備中采用(yong)兩台壓縮機和(he)兩套獨立制冷(lěng)系⁉️統并聯替代(dai)單台大功率壓(yā)縮機和單一制(zhi)冷系統，是實現(xian)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(she)備在部分負荷(hé)下運行的高效(xiào)率，實現節能運(yun)行🚶，這對較大冷(lěng)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(duì)電網過大的波(bo)動沖🤞擊，綜合提(ti)高了制冷裝置(zhi)運行的經濟性(xing)、安全性，而當某(mǒu)台壓縮機發生(shēng)故🐆障時，還可以(yǐ)進行單台維修(xiu)而系統仍然可(kě)以維持運行。
在(zai)工業冷水機設(she)計中，确定壓縮(suō)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(shì)生産實際中工(gōng)業冷水🙇🏻機在部(bu)分🍓負荷下運行(hang)的時間，占有相(xiang)當大的比例，因(yīn)此，采用雙機并(bing)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(ying)根據實際情況(kuang)全面衡量後再(zai)确定最佳合理(lǐ)的設計選型方(fang)案。
1.2換熱器的選(xuan)擇
1.2.1冷凝器
風冷(lěng)翅片冷凝器，由(you)于空氣的傳熱(re)較差，其冷凝溫(wen)✉️度常較🧑🏽🤝🧑🏻高，使冷(leng)凝壓力升高，制(zhi)冷機效率降低(dī)，耗能增加。因此(ci)，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(dī)的制冷劑🏃🏻。其最(zui)大的優點是不(bu)需要冷卻水，使(shǐ)用方便。特别适(shi)宜于缺水地區(qū)或供🧡水困難地(di)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(dī)，這對壓縮機的(de)制冷能✉️力和運(yùn)行的經濟性都(dou)比較有利，目前(qián)在工業制冷系(xì)統中得到了廣(guǎng)泛應用，爲節約(yue)🌍水資源，普遍采(cai)用冷卻水塔裝(zhuang)置，使冷凝器的(de)出水得到冷卻(què)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(shè)計選型中的另(lìng)一重要内容🈚，設(she)計中應充🤟分考(kǎo)慮用戶在使用(yòng)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(ji)組制冷效率也(yě)較高。
綜上，各種(zhong)冷凝器各有其(qí)優缺點。對于一(yi)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(qian)國内大多用戶(hù)在實際選擇冷(lěng)凝器🈲時，往往對(dui)不同冷凝器運(yùn)行能🌈耗的差異(yì)影響考慮很少(shao)。實際上，冷凝器(qì)的選擇對制冷(lěng)裝置能耗的影(ying)響，必須引起我(wǒ)們的高度重視(shì)！在設備的設計(ji)中應對采用不(bu)同冷凝器的不(bu)同方案進行全(quan)面的技術經濟(jì)分析，綜合考慮(lü)初期投資、安裝(zhuāng)位置環境、操作(zuò)維護等🐆各方面(miàn)因素，然後選擇(zé)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(fā)器類型和傳熱(re)面積兩方面因(yin)素。近年來，對于(yú)換熱器的設計(jì)選型有一個♊一(yī)緻的傾向，即采(cai)用較小的傳熱(re)溫差，當🔱傳熱量(liàng)一定時，傳熱溫(wēn)差減少就必🌍須(xū)增大傳📱熱面積(jī)，傳熱面積增大(dà)就意味着增加(jiā)投資和減少運(yun)行費用。随着❌能(néng)源短缺矛盾的(de)突出，世界各國(guó)都對💃節能提出(chū)了更高🚶的要求(qiu)，并采取了相應(yīng)的政策🐅措施，因(yīn)👉此，适當增加投(tou)資🈲，可以減少常(chang)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(you)于節能而增加(jia)的投資回收期(qi)也将逐漸縮短(duǎn)，最終得到較高(gāo)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(shì)換熱器等各種(zhǒng)新型高效換熱(rè)器正在不斷被(bei)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(leng)性能，影響到裝(zhuang)置運行的效率(lǜ)和能耗水平。熱(re)力膨脹閥選擇(zé)不當，将造成蒸(zheng)發器的蒸發面(miàn)積利用率下降(jiang)💔，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(jie)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(gong)的熱力膨脹閥(fa)性能表進行選(xuan)擇，但必須注意(yi)，還應該全面🈲考(kǎo)慮熱力膨脹閥(fá)的平衡方式，蒸(zheng)發溫度、閥前後(hou)壓差和閥進口(kou)液體溫度等因(yin)素對膨脹閥容(rong)量的影響進行(hang)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(yu)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(háng)參數的節能控(kòng)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(zheng)到合理的運行(hang)範圍，滿足制冷(leng)工藝的要求👨❤️👨，維(wéi)持其安全正常(cháng)運行，而且還應(yīng)該并可以進一(yi)步将制冷系統(tǒng)調整到🔅最佳運(yun)🏃行狀态，實現🈲高(gao)效節能的運行(hang)目🐅的，提高制冷(lěng)設備運行的節(jie)能🛀🏻水平。
2.1蒸發溫(wēn)度和蒸發壓力(li)
在工業冷水機(ji)的設計中，提高(gāo)蒸發溫度将使(shǐ)制冷系統的壓(ya)縮比降低、功耗(hào)減少，這對節能(neng)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(fā)溫度必須以不(bú)影響被冷卻對(dui)象的制冷工藝(yi)要求爲前提。
從(cong)節能的角度來(lái)講，适當地提高(gao)蒸發溫度是經(jīng)濟合理的，計算(suan)表明當用-25℃的出(chu)液溫度代替-30℃出(chū)液溫度時，由于(yú)蒸發溫度升高(gāo)，将節約電能達(da)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(wēn)度，用于提高制(zhi)效率并📧達到節(jie)能的效果。
2.2冷凝(níng)溫度和冷凝壓(yā)力
冷凝溫度過(guò)高，将引起壓縮(suō)機排氣壓力過(guo)高，排氣溫度✏️升(shēng)高，這對壓縮機(ji)的安全運行十(shi)分不利，容易造(zào)成事故；同時使(shi)制冷裝置效率(lǜ)降低，能耗增加(jiā)。從節能角度，在(zai)工業冷水機設(shè)計時應适當選(xuan)取較低的冷凝(ning)溫✌️度，即配置較(jiao)大的冷凝換熱(re)面積，達到實際(ji)節能運行的目(mù)的。
從操作調節(jie)的角度，應控制(zhì)制冷設備在盡(jin)可能低的冷凝(níng)溫度下運行，以(yǐ)提高制冷效率(lǜ)，降低運行費用(yòng)。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(suō)機的排氣⁉️量以(yi)及空氣濕度、油(you)污、水垢等影響(xiǎng)冷凝器傳熱效(xiao)率的各種因素(su)。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(leng)卻介質的流量(liàng)、流速，保證冷卻(què)介質均勻地流(liu)過換熱面積；還(hai)要特别注意冷(leng)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(zhu)意同時對應控(kòng)制調節冷凝🌏系(xì)統的水泵或風(fēng)機負荷，避免無(wú)效的換熱功耗(hào)。因爲制💋冷設備(bèi)的總能耗包💯括(kuo)了👨❤️👨壓縮機的能(neng)耗和換熱器水(shui)泵和風機的能(neng)耗。
2.3液體過冷度(dù)和吸氣過熱度(dù)
液态制冷劑節(jie)流後進入兩相(xiang)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(lěng)凝溫度、蒸發溫(wēn)度下，采❗用使節(jie)♍流前制冷劑液(ye)體過冷的方法(fa)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(zhì)冷量。
通常情況(kuang)下，假定冷凝器(qi)出水溫度比冷(lěng)凝溫度低3~5K，冷卻(que)水在冷凝器中(zhong)的溫升爲3~8K，因而(er)冷卻水的進口(kǒu)溫度比冷凝溫(wēn)🔞度低5~13K，這就足以(yǐ)使制冷劑出口(kou)溫度達到一定(ding)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(di)部排出，而是積(jī)存在冷凝器内(nei)部，這部分🌈液體(ti)将繼續把熱量(liàng)傳給🏃♂️管内的冷(lěng)卻水和周圍介(jie)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(chan)生壓縮機耗功(gōng)的增加，這就意(yi)味着過冷度必(bi)定導緻設備系(xì)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(wen)度40℃，蒸發溫度5℃工(gōng)況條件下，5K的過(guò)冷度，會使R22制冷(leng)設備制冷量增(zēng)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(suō)機産♉生嚴重結(jie)霜，潤滑條件惡(e)化。在濕沖程下(xià)，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(dian)效率均會有所(suǒ)減低，從✔️而使壓(ya)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(sheng)液擊對壓縮機(ji)産生緻命的機(ji)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(ān)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(rè)負荷降低，冷凝(níng)🛀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(zhong)優化設計均勻(yun)👈的氣流組織；采(cǎi)用多級分段制(zhi)冷工藝使工業(ye)冷水機在各個(gè)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(wēn)調節🐇時制冷系(xì)數大的原理，以(yi)🌈不增加投資實(shí)現實際制冷凍(dòng)結過程的節能(néng)也都✨具有較爲(wei)明顯的💚經濟效(xiao)🤟益。
綜上所述，随(sui)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(zuò)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(shang)講，在制冷設👌備(bèi)的設計施工中(zhōng)，适當增加初期(qī)一次性投資，以(yi)降低制冷設備(bèi)運行的能耗，達(da)到📐高效節能的(de)目🆚的，降低設備(bei)運🔴行費用，是應(yīng)當采用的設計(jì)思想。随着✨能源(yuan)價格緻使設備(bei)運行費用的上(shang)升，由于節能使(shi)增🙇🏻加的初期投(tou)資回收期逐漸(jian)縮短，可獲得⚽較(jiao)高的綜合經濟(jì)效益。
參 考 文 獻(xian)
〔1〕吳業正，韓寶琦(qí). 制冷原理與設(shè)備（第2版）. 陝西：西(xī)安交通大學🔞出(chū)版🏃🏻社，1997
〔2〕盧士勳 周(zhou)祖毅. 實用制冷(lěng)與空調工程手(shou)冊. 北京：機🔞械工(gōng)業出版社，2001
〔3〕逯紅(hong)傑. 制冷技術. 北(běi)京：機械工業出(chu)版社，2009
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