超市冷柜用壓縮機(jī)組節(jié)能的研究

王福春

摘 要：對(duì)超市制冷機(jī)組采用變頻控制能夠很好地應(yīng)對(duì)超市冷凍冷藏負(fù)荷波動(dòng)大的特點(diǎn)，節(jié)能的同時(shí)合理控制壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，減少了電力線路電壓波動(dòng)、壓縮機(jī)機(jī)械部件的磨損，降低了用戶的維護(hù)成本并延長(zhǎng)了機(jī)組的使用壽命。本文重點(diǎn)就超市冷柜用壓縮機(jī)組節(jié)能進(jìn)行了研究和分析。

關(guān)鍵詞：超市冷柜；壓縮機(jī)組；節(jié)能效果

超市多機(jī)并聯(lián)壓縮機(jī)使用變頻器后，可以很好地和超市制冷負(fù)荷變化較大特點(diǎn)匹配。筆者在實(shí)際測(cè)試中3臺(tái)機(jī)組可以變頻后節(jié)能3.97%～16.7%，具體的節(jié)能效果需要看原來機(jī)組的能量調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)；變頻壓縮機(jī)使用后減少了壓縮機(jī)的啟停次數(shù)，一定程度上可以減少壓縮機(jī)的故障率；減少了壓縮機(jī)啟動(dòng)對(duì)外部電網(wǎng)的影響；降頻運(yùn)行時(shí)機(jī)組的噪音震動(dòng)都有改善；使用變頻機(jī)組后壓縮機(jī)的吸氣壓力有了提高，機(jī)組運(yùn)行的COP有提高；陳列柜的柜內(nèi)溫度波動(dòng)更小，更符合食品安全要求；使用變頻機(jī)組后陳列柜的換熱溫差更小，冷柜結(jié)霜量更小，除霜的能耗會(huì)更小，結(jié)霜量的減少也意味冷柜換熱效果更好。

1.超市定頻制冷機(jī)組運(yùn)行特性

一般情況下，超市的整體制冷系統(tǒng)根據(jù)冷柜使用溫度分為冷凍（-22℃）、冷藏（0℃）系統(tǒng)兩部分，根據(jù)冷凍和冷藏系統(tǒng)負(fù)荷的大小和經(jīng)濟(jì)性考慮，通常配冷凍和冷藏用半封閉活塞并聯(lián)機(jī)組各一套。而超市制冷系統(tǒng)與工業(yè)制冷和家用制冷相比，末端冷柜側(cè)的負(fù)荷波動(dòng)較大，因?yàn)槌蟹譃闋I(yíng)業(yè)時(shí)間和閉店時(shí)間，同一天內(nèi)冷柜在這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)的負(fù)荷最大相差達(dá)70%以上；而且超市機(jī)組多為風(fēng)冷冷凝，受室外冷凝溫度的影響，冬季和夏季同一臺(tái)壓縮機(jī)組制冷量會(huì)最大相差30%以上；冷柜所處的室內(nèi)賣場(chǎng)溫度也夏季空調(diào)設(shè)計(jì)溫度25℃，濕度65%，冬季室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)溫度20℃，濕度50%，冷柜所處環(huán)境溫濕度度的不同也會(huì)使冷柜需求的冷量也不同，冬季和夏季負(fù)荷最大會(huì)相差40%以上；而且中國(guó)國(guó)內(nèi)超市人流在節(jié)假日會(huì)比平常高2倍以上，同一季節(jié)內(nèi)因節(jié)假日關(guān)系，冷柜內(nèi)物品的取放次數(shù)，補(bǔ)貨次數(shù)也會(huì)相差巨大，也會(huì)導(dǎo)致冷柜冷量負(fù)荷相差巨大。以上各種因素的疊加造成同一超市賣場(chǎng)，同一組冷柜、制冷機(jī)組設(shè)備，因?yàn)闀r(shí)間因季節(jié)氣候、早晚溫差和賣場(chǎng)內(nèi)人流、物流等因素影響，系統(tǒng)熱負(fù)荷在15%～100%變動(dòng)，所以整個(gè)制冷系統(tǒng)要不斷地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷量以適應(yīng)負(fù)荷變化，普通的并聯(lián)制冷機(jī)組一般通過壓縮機(jī)的開停個(gè)數(shù)調(diào)節(jié)來分級(jí)滿足不同冷量需求，對(duì)制冷機(jī)組要求高的超市會(huì)要求在壓縮機(jī)側(cè)增加能量調(diào)節(jié)閥使壓縮機(jī)頭的冷量達(dá)到原來的33%或50%的以增加制冷能級(jí)調(diào)節(jié)數(shù)量。對(duì)應(yīng)超市制冷負(fù)荷變化時(shí)制冷機(jī)組需要通過開關(guān)不同的壓縮機(jī)，或者開停壓縮機(jī)上的能量調(diào)節(jié)閥，機(jī)組上的壓縮機(jī)數(shù)量越多或能量調(diào)節(jié)閥的數(shù)量越多，意味著冷量可調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)愈多，機(jī)組與負(fù)荷變化的匹配越好。但是這種調(diào)節(jié)畢竟是有級(jí)的能調(diào)，在特定的工況的冷量需求下，還會(huì)有機(jī)組冷量與冷柜需求冷量不匹配的情況，會(huì)造成冷柜的溫度波動(dòng)巨大，而且為保證冷柜側(cè)溫度，壓縮機(jī)會(huì)頻繁啟停。

2.超市多機(jī)并聯(lián)變頻機(jī)組運(yùn)行分析

本文中實(shí)際使用變頻機(jī)組的項(xiàng)目是沈陽的一家超市，共計(jì)3臺(tái)機(jī)組，低溫系統(tǒng)冷柜溫度-22℃冷凍機(jī)組型號(hào)LTA，中溫系統(tǒng)冷柜溫度0℃冷藏機(jī)組MTB， 高溫系統(tǒng)冷庫溫度10℃冷機(jī)組MTC，變頻前冷柜溫度。3臺(tái)機(jī)組均配置工頻、變頻切換開關(guān)，可以根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要進(jìn)行工頻、變頻切換，并在變頻故障時(shí)自動(dòng)切換到工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，考慮到并聯(lián)機(jī)組本身結(jié)構(gòu)，避免某些頻率產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振，所以本項(xiàng)目壓縮機(jī)的變頻頻率在28～55Hz。對(duì)比的運(yùn)轉(zhuǎn)過程取使室外環(huán)境溫度、室內(nèi)環(huán)境溫度相當(dāng)，客流量相當(dāng)時(shí)，從而冷柜側(cè)的負(fù)荷相當(dāng)，機(jī)組側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)具備可比性。運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)為工頻和變頻交替記錄的方式，記錄儀器為系統(tǒng)自帶的DANFOSS公司SC255型監(jiān)控系統(tǒng)，溫度探頭、壓力探頭分別為DANFOSS自帶的AKS系列 PT1000型溫度探頭和AKS-33型壓力傳感器，分別記錄冷柜的柜溫，壓縮機(jī)組側(cè)的吸氣壓力、吸氣溫度、電功率表采用正泰DT-666型進(jìn)行實(shí)際消耗能量的記錄。取其中MTB制冷系統(tǒng)中的一組對(duì)比數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以系統(tǒng)中冷柜代號(hào)為MTB-10的一組冷柜為例，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在機(jī)組變頻后，冷柜的吸氣壓力在同樣的時(shí)間段內(nèi)波動(dòng)更小，波動(dòng)次數(shù)也更少，并且在機(jī)組變頻運(yùn)行后吸氣壓力在比工頻運(yùn)轉(zhuǎn)更高了。冷柜在使用溫度不變的條件下，實(shí)現(xiàn)了平均換熱溫差的降低，溫差低后冷柜的結(jié)霜量會(huì)更少，除霜的功耗會(huì)更小。而吸氣壓力的提高意味壓縮機(jī)平均運(yùn)行平均蒸發(fā)溫度的提高，機(jī)組的COP值提高，而且冷柜側(cè)吸氣壓力的平穩(wěn)意味著機(jī)組吸氣壓力平穩(wěn)，壓縮機(jī)的啟停次數(shù)會(huì)更少。從SC255記錄的壓縮機(jī)啟停次數(shù)顯示，變頻前壓縮機(jī)的啟停次數(shù)每天平均在82次，變頻后同臺(tái)壓縮機(jī)的啟停次數(shù)下降為12次每天，明顯減少了壓縮機(jī)的啟停次數(shù)。變頻后LTA制冷系統(tǒng)的整體能耗降低了約3.97%，變頻后MTB制冷系統(tǒng)的整體能耗降低了約6.4%，變頻后MTC制冷系統(tǒng)的整體能耗降低了約16.7%。多機(jī)并聯(lián)機(jī)組變頻節(jié)能雖然不象單機(jī)的節(jié)能效果那么巨大可以達(dá)到30%以上，但是實(shí)際測(cè)量也能達(dá)到4%～17%的節(jié)能效果。LTA機(jī)組節(jié)能比率最小，因?yàn)楣ゎl機(jī)組上裝了1個(gè)能調(diào)閥，已經(jīng)具備6級(jí)冷量調(diào)節(jié)，MTC機(jī)組節(jié)能最大因?yàn)樵瓉頇C(jī)組只有2個(gè)能級(jí)，所以變頻后節(jié)能比率也大。

3.結(jié)束語

從實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行分析中，可以看出超市并聯(lián)系統(tǒng)使用變頻后，與常規(guī)的活塞并聯(lián)機(jī)組相比，有以下特點(diǎn)：壓縮機(jī)組在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，相比工頻運(yùn)轉(zhuǎn)可以達(dá)到3%～17%的節(jié)能效果。變頻壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)組始終運(yùn)行在最佳點(diǎn)，機(jī)組吸氣壓力得到提升，從而提高壓縮機(jī)的COP減少耗能。另外，變頻啟動(dòng)時(shí)，逐步升頻啟動(dòng)減小了啟動(dòng)時(shí)能耗。變頻機(jī)組使陳列柜和冷庫溫度波動(dòng)幅度更小，冷柜的柜內(nèi)溫度更加恒定，使儲(chǔ)存食品更加符合存儲(chǔ)條件，更加滿足食品安全要求。

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