制冷系統(tǒng)主要運行參數(shù)的節(jié)能控制調(diào)節(jié)

在實際的制冷設(shè)備及系統(tǒng)工程運行中，不僅應(yīng)該把制冷系統(tǒng)調(diào)整到合理的運行范圍，滿足制冷工藝的要求，維持其安全正常運行，而且還應(yīng)該并可以進(jìn)一步將制冷系統(tǒng)調(diào)整到最佳運行狀態(tài)，實現(xiàn)高效節(jié)能的運行目的，提高制冷設(shè)備運行的節(jié)能水平。

　　一、蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力

　　在制冷設(shè)備的設(shè)計中，提高蒸發(fā)溫度將使制冷系統(tǒng)的壓縮比降低、功耗減少，這對節(jié)能是十分有利的。問題是蒸發(fā)溫度取決于被冷卻對象，調(diào)整蒸發(fā)溫度必須以不影響被冷卻對象的制冷工藝要求為前提。但在制冷裝置的操作調(diào)節(jié)中，應(yīng)注意觀察，及時采取相應(yīng)措施，如適當(dāng)除霜、適當(dāng)增大供液量、對蒸發(fā)器進(jìn)行放油除污垢清理、對壓縮機實施有效能量調(diào)節(jié)等，使蒸發(fā)溫度穩(wěn)定在設(shè)計溫度，避免蒸發(fā)溫度不必要地過低還是非常必要的。

　　從節(jié)能的角度來講，適當(dāng)?shù)靥岣哒舭l(fā)溫度是經(jīng)濟合理的，計算表明，當(dāng)用-25℃的庫溫代替-30℃庫溫時，由于蒸發(fā)溫度升高，將節(jié)約電能達(dá)9.8%。因此，對于貯存期較短，質(zhì)量對低溫要求不高的情況，可以適當(dāng)?shù)靥岣哒舭l(fā)溫度，達(dá)到節(jié)能的效果。另外一般制冷裝置都按滿負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計，而實際在滿負(fù)荷運行的時間并不長，大部分時間是在小于設(shè)計負(fù)荷的條件下運行。在部分負(fù)荷即耗冷量減少時，提高蒸發(fā)溫度，可以利用減小蒸發(fā)器的傳熱溫差，達(dá)到同樣的降溫效果。

　　例如，當(dāng)冷凝溫度為38℃時，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度-33℃；當(dāng)耗冷量減少為原設(shè)計的50%，原蒸發(fā)器傳熱溫差由10℃減少為5℃，庫房仍利用原有設(shè)備，使庫溫維持在-23℃，但此時蒸發(fā)溫度提高為-28℃，計算表明節(jié)能效果可達(dá)15%。

　　二、冷凝溫度和冷凝壓力

　　冷凝溫度過高，將引起壓縮機排氣壓力過高，排氣溫度升高，這對壓縮機的安全運行十分不利，容易造成事故；同時使制冷裝置效率降低，能耗增加。從節(jié)能角度，在制冷設(shè)備設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)選取較高的冷凝溫度，即配置較大的冷凝換熱面積，達(dá)到實際節(jié)能運行的目的。

　　從操作調(diào)節(jié)的角度，應(yīng)控制制冷設(shè)備在盡可能低的冷凝溫度下運行，以提高制冷效率，降低運行費用。冷凝溫度決定于冷卻介質(zhì)的溫度、流量、流速、冷凝面積、壓縮機的排氣量以及空氣濕度、油污、水垢等影響冷凝器傳熱效率的各種因素。

　　要使冷凝溫度盡量低，主要從兩方面入手：

　　保持換熱面積的清潔，消除影響熱交換的因素，即及時除垢、放油、排除不凝結(jié)氣體；

　　控制冷卻介質(zhì)的流量、流速，保證冷卻介質(zhì)均勻地流過換熱面積；還要特別注意冷卻水在冷凝器中分配的均勻性。

　　在系統(tǒng)設(shè)備部分負(fù)荷下運行時，應(yīng)特別注意同時對應(yīng)控制調(diào)節(jié)冷凝系統(tǒng)的水泵或風(fēng)機負(fù)荷，避免無效的換熱功耗。因為制冷設(shè)備的總能耗包括了壓縮機的能耗和換熱器水泵和風(fēng)機的能耗。

　　三、液體過冷度和吸氣過熱度

　　在一定的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度下，采用使節(jié)流前制冷劑液體過冷的方法可達(dá)到減小節(jié)流后制冷劑干度的目的，提高制冷循環(huán)的制冷量。

通常情況下，假定冷凝器出水溫度比冷凝溫度低3~5K，冷卻水在冷凝器中的溫升為3~8K，因而冷卻水的進(jìn)口溫度比冷凝溫度低5~13K，這就足以使制冷劑出口溫度達(dá)到一定的過冷度。在臥式殼管冷凝器中，如果冷凝后的液體不立即從冷凝器的底部排出，而是積存在冷凝器內(nèi)部，這部分液體將繼續(xù)把熱量傳給管內(nèi)的冷卻水和周圍介質(zhì)，排出時便可獲得一定過冷度。過冷度的獲得產(chǎn)生并不產(chǎn)生壓縮機耗功的增加，這就意味著過冷度必定導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)制冷系數(shù)的增加，提高制冷設(shè)備運行的經(jīng)濟性。

　　研究計算表明，在冷凝溫度40℃，蒸發(fā)溫度5℃工況條件下，5K的過冷度，會使R22制冷設(shè)備制冷量增加4.27%，輸入功率無變化，COP值提高4.27%。

　　吸氣過熱度在有效改善提高壓縮機的容積效率和系統(tǒng)單位質(zhì)量制冷量的同時，亦不可避免地增加了壓縮機吸氣的比容、排氣溫度、耗功和冷凝器的熱負(fù)荷。盡管其綜合影響還是會使制冷量隨著過熱度的增加有所增加，但設(shè)備系統(tǒng)的制冷系數(shù)則是隨之降低的。

　　這雖似與設(shè)備的節(jié)能運行有相駁之處，但在制冷設(shè)備，特別是在低溫制冷設(shè)備中，吸氣溫度過低會使壓縮機產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)霜，潤滑條件惡化。在濕沖程下，壓縮機運行的容積效率大幅降低，指示效率、機械效率及電效率均會有所減低，從而使壓縮機的COP值會有更大幅度的下降。更為甚者，濕沖程極易產(chǎn)生液擊對壓縮機產(chǎn)生致命的機械損傷。

　　除此之外，充分利用晝夜溫差引起的夜間熱負(fù)荷降低，冷凝溫度降低及夜間低谷電網(wǎng)，盡可能使制冷設(shè)備在夜間運行；在制冷環(huán)境中優(yōu)化設(shè)計均勻的氣流組織；采用多級分段制冷工藝使制冷設(shè)備在各個時段中采用不同的運行參數(shù)，降低傳熱溫差，利用連續(xù)變溫調(diào)節(jié)時制冷系數(shù)大的原理，以不增加投資實現(xiàn)實際制冷凍結(jié)過程的節(jié)能也都具有較為明顯的經(jīng)濟效益。