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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(min)生活水平的重(zhong)要标志。近年來(lai)随着我國經濟(jì)的快速發展和(he)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(fa)展，但長期以來(lái)我國經濟增長(zhǎng)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(yòng)率🔴僅達歐美日(rì)等發達國家上(shàng)世👄紀八十年代(dài)水❗平。制冷行業(ye)是國民經濟中(zhōng)大耗能行業之(zhi)⭐一，制冷設備的(de)能😍耗在我國總(zǒng)耗能中的比重(zhòng)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(gong)作中的重要一(yi)環，也成爲我們(men)制冷行業内重(zhòng)要的研究課題(tí)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(jìn)行科學合理的(de)設計與匹配組(zǔ)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(shǐ)其在最經濟合(he)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(zhu)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(shǒu)先應考慮制冷(leng)😍設備對制取溫(wen)度的要求，同時(shí)對用戶的用冷(lěng)情況💜也應進行(hang)深入🔴的調🌏查了(le)解，選擇适應溫(wēn)度要求的中高(gao)溫壓縮機或低(di)溫壓縮機⛱️。在活(huo)塞式制冷壓縮(suo)機中，充分考慮(lü)了不同工況領(ling)域電機功🔴率與(yǔ)氣體流量的不(bu)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(pan)組合優化設計(ji)制造的。低溫壓(yā)縮機是決不允(yǔn)許應用于蒸發(fa)溫度❌大于-5℃以上(shàng)的場合，以🚩避免(mian)壓縮機電機💛過(guo)載；反之，在低溫(wen)領域若采用相(xiàng)同排量的高溫(wēn)壓縮機，往🔞往會(huì)🍉因爲電機效率(lü)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(liang)明顯減少❤️、功耗(hào)增大，也是很不(bu)經濟的。
1.1.2制冷量(liang)
制冷量的大小(xiǎo)将直接關系到(dào)設備設計的一(yī)次性投資、占地(dì)面積、能量消耗(hào)和運行經濟效(xiào)果。通常制冷量(liàng)的大小是根據(jù)🐉用戶👌的熱負荷(he)而定的。生産實(shí)際中情☂️況千差(cha)萬别，通常應綜(zōng)合優化考慮一(yi)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(gui)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(xìng)🥰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(ding)要充分調查當(dāng)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(shi)數據來選擇确(què)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(jiang)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(tōng)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(tiáo)件而經常變化(huà)的，這就提出了(le)對壓縮機應進(jin)行相應有效地(dì)調節，使其制冷(lěng)量與♍外界熱負(fu)荷始終保持平(píng)衡，減少系統💋蒸(zheng)發溫度與壓力(li)的波動，從而相(xiang)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(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(ji)又将重新起動(dòng)運轉。顯然這種(zhǒng)方法隻用于小(xiǎo)型壓縮機，因爲(wei)對于功率大于(yu)10kW的🔞壓縮機，壓縮(suō)機電機的頻繁(fan)啓動會引起供(gòng)電回路的電壓(yā)波動，影響其它(tā)設備的正常工(gōng)作，同時壓縮機(jī)即🌈使不很頻繁(fán)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(shi)踐，我們逐步認(rèn)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(hé)兩套獨立制冷(lěng)系🔞統并聯替代(dài)單台大功率壓(yā)縮機和單一制(zhi)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(fǎ)，能保證🔞制冷設(she)備在部分負荷(hé)下運行的高效(xiao)率，實現節能運(yun)行，這對較大冷(leng)量的系統尤💛爲(wei)有利。同時系統(tong)中雙機的逐✍️台(tai)啓動，避免了對(duì)電網過大的波(bo)動沖👌擊，綜合💋提(tí)高了制冷裝置(zhì)運行的經濟性(xing)、安全性，而當某(mǒu)台壓縮機發生(sheng)❤️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(zai)工業冷水機設(she)計中，确定壓縮(suō)機配置的台數(shu)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(gong)業冷水機在部(bù)分負荷下運行(háng)的時間，占有相(xiàng)當大⛱️的比例，因(yin)此，采用雙機并(bìng)聯型系統對運(yùn)行的節能也就(jiu)具有相🏒當大的(de)優勢。當然，對制(zhi)冷量需求較小(xiao)的工業冷水機(ji)，是否選用兩台(tái)壓縮機系統，應(yīng)根據實際👣情況(kuàng)全面衡量後再(zài)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(rè)較差，其冷凝溫(wen)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(yu)夏季室外溫度(du)不太高地區，或(huò)冷凝壓力較低(di)的制冷劑✍️。其最(zuì)大㊙️的優點是不(bú)🤩需要冷卻水，使(shi)用方便。特别适(shi)🌂宜于缺水🌈地區(qu)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(rè)性能優良，故水(shui)🈲冷冷凝🔱器的冷(leng)凝溫度比較低(di)，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(xi)統中得到了廣(guang)泛應用，爲節約(yue)水資源，普遍采(cǎi)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(shè)計中應充分考(kǎo)慮用戶在使用(yòng)中維護管理意(yi)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(zhong)冷凝器各有其(qi)優缺點。對于一(yi)定的應用場合(hé)😘，選🥰用不同冷凝(níng)器的直接後果(guo)是冷凝溫度與(yu)壓力💋不同，制冷(leng)機運行的經濟(ji)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(yun)行能耗的差異(yi)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(wo)們的📧高度重視(shì)！在設‼️備的設計(jì)中應對采用不(bú)同冷⚽凝器🏃♂️的不(bu)同方⛱️案進行全(quan)面的技術經濟(ji)分析，綜合考慮(lǜ)初期投資、安裝(zhuang)位置環境、操作(zuo)維護等🐕各方面(miàn)因素，然後選擇(zé)最佳合理方案(an)。
1.2.2蒸發器
在工業(yè)冷水機設計中(zhong)，蒸發器的選擇(zé)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(yu)換㊙️熱器的設計(ji)選型有一個一(yī)緻的傾向，即采(cǎi)用較小的傳熱(rè)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(ji)，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(qiu)，并采取了相應(yīng)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(hào)，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(jiā)的投資㊙️回收期(qi)也将逐漸縮短(duǎn)，最終得到較高(gao)的經濟效益。換(huàn)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(zhong)新型高效換♻️熱(rè)器正在不斷被(bèi)應用。
1.3節流裝置(zhi)的選擇
節流裝(zhuāng)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(zhuāng)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(mian)積利用率下降(jiàng)，制冷裝置的效(xiào)率降低，能耗增(zeng)加等，甚至産🌐生(shēng)濕沖程對壓縮(suo)機産生緻命的(de)損壞。
正确地選(xuan)擇調節膨脹閥(fa)是制冷裝置節(jie)能中的重要🏃一(yī)環。熱☎️力膨脹閥(fa)的容量是随工(gong)況而變的，選擇(zé)容量時應根據(jù)生産💔廠家提供(gòng)的熱力膨脹閥(fá)性能表進行選(xuǎn)擇，但必須注👨❤️👨意(yi)，還應🏃🏻該全面考(kǎo)慮熱力膨💯脹閥(fa)的平衡方式，蒸(zheng)發溫度、閥前後(hòu)壓差和閥進口(kou)🌈液體溫度等因(yin)素對膨脹閥容(róng)量的影🙇🏻響進行(háng)修正👉，這樣才能(neng)保證熱力膨脹(zhàng)閥與制冷裝置(zhi)很好✌️地匹配，使(shi)制冷裝置處于(yu)最佳💛的運行狀(zhuàng)态，達到高效節(jiē)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(ye)冷水機實際運(yun)行中，我們認識(shí)到不僅應該把(bǎ)制冷系統調整(zhěng)到合理的運行(háng)範圍，滿足制冷(leng)工藝的要求，維(wei)持其安全正常(cháng)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(yun)行狀态，實現高(gao)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(jī)的設計中，提高(gāo)蒸發溫度将使(shi)制冷系統的壓(ya)縮比降低、功耗(hao)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(que)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(yì)要求💃🏻爲前提。
從(cong)節能的角度來(lái)講，适當地提高(gāo)蒸發溫度是經(jing)濟合理的，計💘算(suan)表明當用-25℃的出(chū)液溫度代替-30℃出(chu)液溫度時，由于(yu)蒸發溫度升♈高(gao)，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(dāng)地提高出液溫(wēn)度，用于提高制(zhì)效率并達到節(jie)能的效果。
2.2冷凝(ning)溫度和冷凝壓(ya)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(shēng)高📧，這對壓縮機(ji)的安全運行十(shí)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(jia)。從節能角度，在(zai)工業冷水機設(she)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(jì)節能運行的目(mu)的。
從操作調節(jie)的角度，應控制(zhi)制冷設備在盡(jìn)可能低的🔴冷🈲凝(níng)🐪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(su)、冷凝面積、壓縮(suo)機的排氣量以(yi)及空氣濕度、油(you)污、水垢等影響(xiang)冷凝器傳熱效(xiao)率的各種因素(su)。要使冷凝溫度(dù)盡量低，主要從(cong)兩方面入手：一(yi)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(chú)垢清洗；另一方(fang)面，就是控制冷(leng)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(yún)性。在系統設備(bei)部分負荷下運(yùn)行時，應特别注(zhu)意同時對應控(kong)制調節冷凝㊙️系(xì)統的水泵或風(feng)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(néng)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(du)越小，其在蒸發(fa)器中氣化時的(de)吸熱量即🌈制冷(leng)💯量越大，循環的(de)制冷⭕系數亦越(yue)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(ye)體過冷的方法(fǎ)可達到減小節(jiē)流後制冷劑幹(gan)度的目的📱，提高(gāo)制冷循環的制(zhì)冷量。
通常情況(kuàng)下，假定冷凝器(qi)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(kou)溫度🌐比冷凝溫(wēn)🔅度低5~13K，這就足以(yǐ)使制冷劑出口(kǒu)溫度達到一定(dìng)的過💁冷度。在卧(wò)式殼管冷凝器(qi)中，如果冷凝後(hòu)的液體不立即(ji)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(ti)将繼續把熱量(liang)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(lěng)度。
過冷度的獲(huo)得産生并不産(chǎn)生壓縮機耗功(gōng)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(lěng)設備運行的經(jīng)濟性。研究計算(suàn)表⁉️明，在冷凝溫(wēn)度🤩40℃，蒸發溫度5℃工(gong)況條件下，5K的過(guò)冷度，會使R22制冷(lěng)設備制冷量💃增(zeng)加4.27%，輸入功率無(wú)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(dao)節流閥間的管(guǎn)道中發生部分(fèn)氣化造成制冷(lěng)量下降和📧膨脹(zhàng)閥故障。
在低溫(wen)工業冷水機設(shè)備中，吸氣溫度(du)過低會使壓縮(suō)機産生嚴💋重結(jié)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(fú)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(yā)縮機的COP值會有(yǒu)更大幅度的下(xià)降。更爲甚者，濕(shi)沖程極易産生(sheng)液💛擊對壓縮機(jī)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(zhì)冷設備更爲安(ān)全可靠、高效節(jiē)能地經濟運行(hang)。
除此之外，充分(fen)利用晝夜溫差(chà)引起的夜間熱(rè)負荷降低，冷凝(níng)溫度降低及夜(yè)間低谷電網，盡(jìn)可能使制♍冷設(she)備在夜間運行(háng)；在制👅冷環境中(zhōng)優化設計均勻(yun)的氣流組織；采(cai)用多級分段制(zhì)冷工藝🈲使工業(yè)冷水機在各個(gè)👈時段中采用不(bu)同的運行參數(shù)，降低傳熱溫差(cha)，利用連續變溫(wēn)調節時制冷系(xì)數大的原理，以(yǐ)不增加投資實(shí)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(yīng)制定了新的能(néng)源經濟✏️政策措(cuo)施，我國政府也(ye)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(mu)标。因此，總體上(shàng)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(dá)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(ji)思✊想。随着能源(yuán)價格緻使設備(bèi)運行費用的上(shàng)升，由于節能使(shǐ)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(ji)效益。
參 考 文 獻(xiàn)
〔1〕吳業正，韓寶琦(qí). 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(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(bei)京：機械工業出(chū)版社，2009
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