[制冷網(wǎng)]制冷技術(shù)的發(fā)展水平是衡量一個國家國民經(jīng)濟和人民生活水平的重要標(biāo)志。近年來隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人均生活水平的不斷提高，制冷行業(yè)獲得了極其迅猛的發(fā)展，但長期以來我國經(jīng)濟增長仍是以資源高消耗和犧牲環(huán)境為代價的粗放型經(jīng)濟增長模式。統(tǒng)計資料表明，我國現(xiàn)階段總能源利用率僅達(dá)歐美日等發(fā)達(dá)國家上世紀(jì)八十年代水平。制冷行業(yè)是國民經(jīng)濟中大耗能行業(yè)之一，制冷裝置的能耗在我國總耗能中的比重還在逐年上升。因此，制冷裝置的節(jié)能就成為了我國節(jié)能工作中的重要一環(huán)，也成為我們制冷行業(yè)內(nèi)重要的研究課題之一。
通過研究和生產(chǎn)實踐運用，我們認(rèn)為：對制冷裝置進行科學(xué)合理的設(shè)計與匹配組成，并通過對系統(tǒng)主要運行參數(shù)進行精心、正確合理地的操作控制，就能使制冷裝置在最經(jīng)濟合理的工況條件下安全可靠地運行，同時達(dá)到產(chǎn)冷量最大，耗功最省，運行效率最高的目的。
下面即簡略地談幾點在制冷設(shè)備的設(shè)計選型及運行控制中的節(jié)能技術(shù)方法，拋磚引玉，使廣大的制冷用戶，更經(jīng)濟、合理、安全、節(jié)能地設(shè)計和使用制冷設(shè)備。
一、制冷設(shè)備主要組成配件的節(jié)能選型
1.1 制冷壓縮機的選擇
1.1.1溫度范圍
制冷設(shè)備設(shè)計中選擇壓縮機，首先應(yīng)考慮制冷設(shè)備對制取溫度的要求，同時對用戶的用冷情況也應(yīng)進行深入的調(diào)查了解，選擇適應(yīng)溫度要求的中高溫壓縮機或低溫壓縮機。在第二代活塞式制冷壓縮機中，充分考慮了不同工況領(lǐng)域電機功率與氣體流量的不同，相同排量的中高溫壓縮機與低溫壓縮機是分別采用不同電機與閥板組合優(yōu)化設(shè)計制造的。低溫壓縮機是決不允許應(yīng)用于蒸發(fā)溫度大于-5℃以上的場合，以避免壓縮機電機過載;反之，在低溫領(lǐng)域若采用相同排量的高溫壓縮機，往往會因為電機效率下降、功率因素
降低、閥板余隙影響等造成制冷設(shè)備制冷量明顯減少、功耗增大，也是很不經(jīng)濟的。
1.1.2制冷量
制冷量的大小將直接關(guān)系到工程設(shè)計的一次性投資、占地面積、能量消耗和運行經(jīng)濟效果。通常制冷量的大小是根據(jù)用戶的熱負(fù)荷而定的。生產(chǎn)實際中情況千差萬別，通常應(yīng)綜合優(yōu)化考慮一次性投資與運行經(jīng)濟效果。應(yīng)當(dāng)注意到，不同用戶的用冷規(guī)律不同，各地的能源價格不同，以及其它一些因素，都將影響設(shè)備的一次性投資與運行經(jīng)濟效果所占的設(shè)計比重。因此，設(shè)計人員一定要充分調(diào)查當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，進行系統(tǒng)經(jīng)濟性技術(shù)分析，做出全面經(jīng)濟合理的選擇，切不可只簡單地套用有關(guān)的公式數(shù)據(jù)來選擇確定。設(shè)計選擇上考慮不周，不僅會給制冷設(shè)備的操作維護造成困難、導(dǎo)致效率降低、能耗增大，而且可能造成事故產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失。
1.1.3能量調(diào)節(jié)
通常壓縮機總是根據(jù)系統(tǒng)最大制冷量需求來選定的。在生產(chǎn)實際中，熱負(fù)荷是隨著外界條件而經(jīng)常變化的，這就提出了對壓縮機應(yīng)進行相應(yīng)有效地調(diào)節(jié)，使其制冷量與外界熱負(fù)荷始終保持平衡，減少系統(tǒng)蒸發(fā)溫度與壓力的波動，從而相應(yīng)減少被冷卻對象的溫度波動。
對于單臺壓縮機，最簡單的能量調(diào)節(jié)方式就是間歇運行，即當(dāng)達(dá)到規(guī)定的溫度時，壓縮機停止運轉(zhuǎn);當(dāng)溫度升到規(guī)定上限時，壓縮機又將重新起動運轉(zhuǎn)。顯然這種方法只用于小型壓縮機，因為對于功率大于10kW的壓縮機，壓縮機電機的頻繁啟動會引起供電回路的電壓波動，影響其它設(shè)備的正常工作，同時壓縮機即使不很頻繁的多次重復(fù)啟動也總會對壓縮機產(chǎn)生致命的損傷隱患。
對于4缸以上的多缸系列壓縮機，多采用每檔關(guān)閉2缸的能量調(diào)節(jié)方式，基本上可以滿足實際生產(chǎn)中的調(diào)節(jié)要求，但從節(jié)能的角度看，這種調(diào)節(jié)方式顯然是不理想的，因為卸載缸雖不產(chǎn)生制冷壓縮工作了，但其活塞連桿仍在運動，仍存在機械運動磨耗，壓縮機的耗功幾乎保持不變，而非理想的隨制冷量同幅降低，這就使壓縮機在能量調(diào)節(jié)的部分負(fù)荷下運行并不能保持滿負(fù)荷下高效的COP值，尤其在50%負(fù)荷以下運行，壓縮機將更不經(jīng)濟節(jié)能。
若采用熱氣旁通調(diào)節(jié)方式，即隨著系統(tǒng)熱負(fù)荷下降，吸氣壓力降低，當(dāng)其低于旁通閥設(shè)定壓力差時，旁通閥打開使部分高壓制冷劑氣體直接旁通到吸氣管路，這樣既能防止吸氣壓力進一步降低，又能使壓縮機的凈制冷量下降。由于旁通能量調(diào)節(jié)中旁通的制冷劑，壓縮機對其做了功而其沒有產(chǎn)生有效冷量，何況旁通時吸氣溫度升高會造成壓縮機排氣溫度過高，可能還要通過損失制冷劑對吸氣管路進行噴液來消除，又進一步造成了壓縮機制冷量的損失，因此，從節(jié)能角度不提倡采用這種調(diào)節(jié)方法，這是很不經(jīng)濟的。
另還有采用變頻調(diào)速裝置進行能量調(diào)節(jié)，從壓縮機使用的三相異步電機角度能很好解決制冷量與電機功率始終高效匹配的問題，但在一定高、低轉(zhuǎn)速范圍，活塞式壓縮機存在氣閥的開啟運動規(guī)律、潤滑油量等問題，且變頻調(diào)速裝置產(chǎn)生的一次性投資成本的增加也不易被接受。
通過生產(chǎn)運用實踐，我們逐步認(rèn)識到多機并聯(lián)型系統(tǒng)，即在同一系統(tǒng)中采用多臺壓縮機并聯(lián)替代單臺大功率壓縮機，是實現(xiàn)制冷設(shè)備制冷量調(diào)節(jié)較為合理可靠的方法，能保證制冷設(shè)備在部分負(fù)荷下運行的高效率，實現(xiàn)節(jié)能運行，這對較大冷量的系統(tǒng)尤為有利。表1顯示了同樣系統(tǒng)分別采用1臺壓縮機與4臺壓縮機系統(tǒng)耗能的實驗研究對比結(jié)果。
表1 單臺與4臺壓縮機系統(tǒng)運行耗能的比較
100% 負(fù)荷75% 負(fù)荷50% 負(fù)荷25% 負(fù)荷
單臺系統(tǒng)耗能100%86%77%67%
4臺系統(tǒng)耗能100%75%50%25%
4臺系統(tǒng)節(jié)能0%11%27%42%
可見，當(dāng)部分負(fù)荷越小，采用壓縮機的臺數(shù)越多時，則運行節(jié)能效果也將越顯著。同時系統(tǒng)中多機的逐臺啟動，避免了對電網(wǎng)過大的波動沖擊，綜合提高了制冷裝置運行的經(jīng)濟性、安全性，而當(dāng)多臺中的某臺壓縮機發(fā)生故障時，還可以進行單臺維修而系統(tǒng)仍然可以維持運行。
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