并聯(lián)壓縮機(jī)在冷凍冷藏中應(yīng)用及冷庫并聯(lián)壓縮機(jī)組節(jié)能1冷庫并聯(lián)壓縮機(jī)組近幾年來的發(fā)展隨著國際物流業(yè)巨頭及零售業(yè)巨頭大舉投資中國市場，以及國內(nèi)民用冷庫設(shè)施的改造和國內(nèi)零售商的崛起，中國的低溫物流業(yè)和零售業(yè)正在經(jīng)受著從傳統(tǒng)制冷設(shè)備和系統(tǒng)向國外先進(jìn)制冷系統(tǒng)和設(shè)備過渡的過程。 在整個冷鏈當(dāng)中，大型冷庫、低溫物流中心以及超市制冷系統(tǒng)耗能幾乎占了冷鏈系統(tǒng)的一半以上；對于低溫物流中心和超市自身來說，制冷系統(tǒng)又占了其營運(yùn)成本的很大比例：例如超市制冷系統(tǒng)占超市設(shè)備總投資的40%左右，且平均每年消耗接近50%的總電能。因此大型冷庫、低溫物流中心和超市制冷系統(tǒng)的完善與否對中國民眾生活品質(zhì)的提高，中國社會經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展以及構(gòu)建和諧社會有著非常深遠(yuǎn)的影響。 這個新的潮流對制冷技術(shù)提出了一個非常緊迫的且具有挑戰(zhàn)性的課題：如何為中國快速發(fā)展大型商用制冷設(shè)施提供高效節(jié)能、穩(wěn)定可靠且成本較低的制冷系統(tǒng)。
2 大型直接蒸發(fā)式冷庫設(shè)備系統(tǒng)簡介由于消除了與載冷劑的換熱溫差，直接蒸發(fā)式制冷被認(rèn)為是大型制冷應(yīng)用中為節(jié)能的方案?？偟膩碚f，大型直接蒸發(fā)式制冷系統(tǒng)有如下幾個的特點(diǎn)： 1）制冷量要求較大，通常需要使用5至50臺20馬力左右的制冷壓縮機(jī) 2）終年運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷峰谷差大，部分負(fù)荷明顯 3）冷凍、冷藏對象是易腐爛變質(zhì)的新鮮食品，對溫度和濕度的控制要求嚴(yán)格 4）蒸發(fā)器需要除霜，且除霜周期后系統(tǒng)的負(fù)荷很大 我國商用制冷系統(tǒng)在向大型化發(fā)展的過程中，單機(jī)系統(tǒng)已漸漸的不能適應(yīng)大型制冷應(yīng)用的需求，這主要表現(xiàn)在： 1）臺數(shù)較多，成本較高，且占地太大，影響美觀和商用地規(guī)劃 2）調(diào)峰能力弱，通常壓縮機(jī)按照大負(fù)荷配置，在部分負(fù)荷下壓縮機(jī)由于能量調(diào)節(jié)(熱氣旁通等)在部分負(fù)荷情況下效率低下。為了防止在部分負(fù)荷情況下頻繁啟動，常常使用延時器，但這樣做常常造成壓縮機(jī)在惡劣工況運(yùn)行，效率下降，如果不加裝延時器又會造成壓縮機(jī)頻繁啟停降低壓縮機(jī)壽命 3）對溫度和濕度自動控制較困難，一般采用壓力控制器，吸氣壓力波動較大 4）為了在蒸發(fā)器除霜后很快把溫度拉下來，通常會進(jìn)一步放大壓縮機(jī)馬力，通常進(jìn)一步加劇“大馬拉小車”的情況
3 大型冷庫制冷的并聯(lián)壓縮機(jī)組系統(tǒng)介紹在大型商擁制冷系統(tǒng)中，通常將傳統(tǒng)的單機(jī)系統(tǒng)合并成大型的中央冷凍站一并聯(lián)壓縮機(jī)系統(tǒng)(在國外行業(yè)內(nèi)俗稱為Rack)即將多臺壓縮機(jī)并聯(lián)連接在一個公共的機(jī)架上，共享吸排氣集管、冷凝器及儲液器等部件，從而向整個制冷系統(tǒng)的各蒸發(fā)末端提供制冷劑。 該系統(tǒng)流程圖原理見圖1，圖中除虛線所連接的冷凝器和蒸發(fā)器外，實線所代表的部件及管路全部位于并聯(lián)機(jī)組上。系統(tǒng)說明流程如下： 制冷劑過熱蒸氣從回氣總管流入氣液分離器和過濾器，然后進(jìn)入回氣集管并均勻進(jìn)入每臺壓縮機(jī)，壓縮機(jī)的排氣通過減振管進(jìn)入排氣集管，進(jìn)入公用油分離器。油氣混合物中99%的潤滑油應(yīng)被分離并落在油分離器的底部并經(jīng)過回油系統(tǒng)均勻分配到每臺壓縮機(jī)，而含油量較少的排氣排入遠(yuǎn)置在室外的風(fēng)冷冷凝器(或其它形式的冷凝器)經(jīng)過冷凝以后回到儲液器。儲液器底部所排出的液體進(jìn)入供液集管，并流經(jīng)各支路上的電磁閥和膨脹閥，進(jìn)入所對應(yīng)的蒸發(fā)器(吊頂冷風(fēng)機(jī)或冷柜)，經(jīng)蒸發(fā)后經(jīng)過各支路球閥進(jìn)入吸氣集管，從而完成封閉循環(huán)。 圖2是該并聯(lián)壓縮機(jī)組的實物照片，該機(jī)組已經(jīng)成功運(yùn)用在中國國內(nèi)的大型冷庫，物流中心和大型超市中。
4 并聯(lián)壓縮機(jī)組的優(yōu)勢節(jié)能 并聯(lián)壓縮機(jī)組更好的匹配了制冷系統(tǒng)的動態(tài)冷負(fù)荷。通過調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)中壓縮機(jī)的開停避免了“大馬拉小車”的情況，例如冬季制冷量需求少的時候少開壓縮機(jī)，夏季制冷量需求大的時候多開壓縮機(jī)等等。使得壓縮機(jī)組的吸氣壓力保持恒定，大大提高了系統(tǒng)的效率。Rasmasson[1]曾經(jīng)對同一套系統(tǒng)做過單機(jī)與并聯(lián)機(jī)組的對比實驗，并聯(lián)機(jī)組系統(tǒng)可節(jié)能18%?！ ∷袑τ趬嚎s機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器的控制都可以集中在系統(tǒng)電控箱中，可以使用電腦控制器大限度的優(yōu)化系統(tǒng)的使用效率，基本上可以作到完全無人操作和遠(yuǎn)程操作。由于系統(tǒng)富余量較大(一部分蒸發(fā)器除霜的同時另一部分蒸發(fā)器在制冷)，除霜后空閑的壓縮機(jī)立刻參與制冷，一般5分鐘內(nèi)就可以把冷庫或冷柜的溫度降到規(guī)定要求。采用并聯(lián)壓縮機(jī)組可以大大降低設(shè)備成本，降低安裝工程量，縮短工期，減小機(jī)房面積，因此對于終端用戶來講，采用該技術(shù)后，綜合初投資可以降低20%左右。
5 并聯(lián)壓縮系統(tǒng)的節(jié)能方向并聯(lián)壓縮系統(tǒng)采用的是一種“為客戶定制”的設(shè)計模式，的系統(tǒng)方案設(shè)計本身往往大限度的體現(xiàn)了并聯(lián)壓縮系統(tǒng)節(jié)能的特點(diǎn)。例如，在冷藏工況下，往復(fù)式壓縮機(jī)往往效率較高，而在低溫冷庫工況下(蒸發(fā)溫度－25℃－35C)，螺桿壓縮機(jī)組帶經(jīng)濟(jì)器(圖3)往往效率較高，而在超低溫工況下，雙級壓縮機(jī)組的優(yōu)勢就體現(xiàn)了出來。 在可能的范圍內(nèi)降低冷凝壓頭也可以較大的提高系統(tǒng)的效率(提高1%～15%)。此外還可以提高系統(tǒng)的供液過冷度。在中溫系統(tǒng)和低溫系統(tǒng)并存的冷庫和超市中，中溫系統(tǒng)對低溫系統(tǒng)的供液進(jìn)行過冷可以提高系統(tǒng)效率(5%左右)，對冷凝器附加過冷的模塊也可以提高系統(tǒng)效率(5%左右)。 排氣的廢熱回收也是一項很好的節(jié)能手段，尤其是對于需要熱水的超市、肉食加工冷庫等尤為有效。對于一臺300馬力的低溫螺桿并聯(lián)機(jī)組來說，其產(chǎn)生的排氣廢熱可以每小時提供0.7噸50。 電除霜是整個系統(tǒng)運(yùn)行中耗電的另一個“大戶”，以去年我公司在北京中標(biāo)的一個大型冷庫項目為例，該項目冷庫凈面積8500平方米，庫高5.3米，有低溫冷庫10間，高溫冷庫24間，其中僅低溫冷庫電化霜每年消耗的電費(fèi)就高達(dá)25萬多度。如果采用熱氣化霜的方案，這個消耗就可以基本避免。因此由于采用熱氣化霜產(chǎn)生的成本增加一般在1到2年內(nèi)就可以收回。并聯(lián)機(jī)組由于分時化霜的特點(diǎn)，在一部分蒸發(fā)器需要化霜時可以使用其余蒸發(fā)器正常運(yùn)行時產(chǎn)生的熱氣，故并聯(lián)機(jī)組是非常適合熱氣化霜方案應(yīng)用的。圖4是我公司Priority I熱氣化霜方案的原理圖。通過6個閥門的共同作用，使得壓縮機(jī)的排氣反方向進(jìn)入蒸發(fā)器，冷卻(或冷凝)后進(jìn)入儲液器。
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除此以外，在超市的制冷系統(tǒng)中，還存在著其它的一些能源浪費(fèi)現(xiàn)象。如在低溫系統(tǒng)中，通常是把整個低溫機(jī)組的蒸發(fā)溫度拉到溫度低的冷柜的蒸發(fā)溫度，而對于不需要那么低蒸發(fā)溫度的冷庫風(fēng)機(jī)和制冰機(jī)等，通常是利用蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥的節(jié)流作用人為提高其蒸發(fā)壓力以滿足現(xiàn)場的需要，這樣就大大增加了電能消耗。多吸氣壓力(multi-suction)是一種比較滿意的解決方案，它通過把不同蒸發(fā)溫度的壓縮機(jī)組組合在一個框架上并公用高壓系統(tǒng)以達(dá)到節(jié)能且降低成本的作用圖5顯示的是一臺多吸氣壓力并聯(lián)機(jī)組。 6 并聯(lián)壓縮機(jī)組結(jié)論在美國、歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)，并聯(lián)壓縮技術(shù)已經(jīng)成為商用制冷市場的主要產(chǎn)品。目前我國的大型冷庫、低溫物流配送中心和超級購物中心正在飛速的發(fā)展當(dāng)中，并聯(lián)壓縮系統(tǒng)正以其無可比擬的優(yōu)勢成為市場的主流。針對這一現(xiàn)象，我們對這項技術(shù)進(jìn)行了深入的討論，無論從理論上還是從實踐上都證明了其先進(jìn)性。但目前它的很多節(jié)能方面的優(yōu)勢還沒有完全被挖掘出來，其更多的優(yōu)點(diǎn)將在以后的工作中逐漸被我們所認(rèn)識和應(yīng)用。
