小型風冷型裝配式冷庫熱回收改裝

賴偉彬，劉文利，陳偉群

(廣東省機械技師學院，廣州 510450)

隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，小型風冷型裝配式冷庫在蔬菜、肉類市場和中小型飯店應用越來越普遍。通常蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)都是采用壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器及輔助設備串聯(lián)而成；低溫低壓的制冷劑蒸汽通過吸氣管被吸入至壓縮機中，經(jīng)過壓縮產(chǎn)生高溫高壓的制冷劑蒸汽，通過冷凝器把制冷劑冷凝成中溫高壓的液體，再經(jīng)過節(jié)流閥進行節(jié)流降壓成低溫低壓的液體，液體制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)吸收熱量從而達到制冷的目的。

在冷凝過程中，冷凝器向環(huán)境中釋放了大量的熱能污染周邊環(huán)境。同時小型風冷型裝配式冷庫的使用者往往也是居住在冷庫的附近，他們經(jīng)常需要通過使用電或燃氣來加熱水作為生活用水。針對這兩個問題，可以通過對小型風冷型裝配式冷庫冷凝器的冷凝熱進行回收；一來可以減少周邊環(huán)境的“熱污染”，二來可以提供生活熱水，減少用戶的經(jīng)濟開支。

1 小型風冷型裝配式冷庫熱回收改裝

1.1 小型風冷型裝配式冷庫制冷系統(tǒng)的改裝

(1)改裝前單溫單庫傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)(見圖1)。

圖1 改裝前傳統(tǒng)單溫單庫的制冷系統(tǒng)

圖4 改裝前單溫單庫小型風冷式冷庫的控制電路

圖2 改裝后單溫單庫的制冷系統(tǒng)

圖3 壓力風速控制器

傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)主要是由蒸汽壓縮式制冷的四大部件和相應的輔助元件組成，制冷劑在系統(tǒng)中不斷的循環(huán)變化從而達到對庫溫降溫的目的。

(2)改裝后單溫單庫的制冷系統(tǒng)(見圖2)。

改裝后的制冷系統(tǒng)是在原來的基礎上增加了一套回熱裝置(回熱盤管、保溫水箱)和冷凝器出口端增加了壓力風速控制器(見圖3)與其它輔助器件。其工作過程：設備剛開始工作時水溫較低，高溫高壓的制冷劑蒸汽從排氣管進入回熱器盤管對水進行加溫后再進入冷凝器，此時冷凝器風機處于停止狀態(tài)；一段時間后隨著水溫的升高冷凝壓力也隨之升高，在此同時壓力風速控制器接通冷凝器風機，使一部分熱量從冷凝器中散出以保持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定(冷凝器風機分高、中、低三個檔位，通過壓力風速器的壓力的設定來控制風速的檔位)。

1.2 電氣控制的改裝

(1)改裝前單溫單庫小型風冷式冷庫的控制電路(見圖4)。

圖5 改裝后單溫單庫小型風冷式冷庫的控制電路

圖6 簡易實驗裝置

傳統(tǒng)的小型風冷型裝配式冷庫電控系統(tǒng)主要是采用溫控器來同時控制壓縮機和冷凝風扇電機的運轉(zhuǎn)；風扇電機只有一個檔位，制冷時通過風機把冷凝器的熱量散出，來達到制冷系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。

(2)改裝后單溫單庫小型風冷式冷庫的控制電路(見圖5)。

改裝后的控制電路是在原來傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基礎上增加了壓力風速控制器PA，及把原有的冷凝器單速電機改為三速電機。其工作原理是：當制冷系統(tǒng)運行一定時間后高壓壓力稍微高于制冷系統(tǒng)正常運行的壓力，此時、壓力風速控制器接通冷凝風機低速檔把多余的熱量從冷凝器散出，隨著水溫的不斷升高使冷凝風機的檔位也隨之發(fā)生變化，以保證冷庫在正常的壓力下運行制冷(注：壓力風速控制器可以根據(jù)三種不同溫度設置相對應不同的三種壓力)。同時為了減少成本投入，不另設水溫溫控器，水溫控制直接通過壓力風速控制器溫度相對應的壓力來設定在50～60℃之間；另一種方案也可以加裝溫控器來監(jiān)測水箱里的水溫，以便更直觀的掌握水溫加熱的情況。

1.3 簡易實驗裝置(見圖6)

2 熱回收效果及經(jīng)濟價值分析

通過一個常見的小型風冷型裝配式冷庫來確定增加熱回收系統(tǒng)后帶來的經(jīng)濟效益。假如一個15m3并采用R404A制冷劑的某品牌2P壓縮機(性能參數(shù)如表1)小型風冷型裝配式冷藏庫，并按照10個人每人40升/天的洗浴熱水量來計算。

(1)所需熱量：

年平均水溫取15℃，熱水溫度設定55℃；

日用熱水量:40×10=400L=400(kg)

則所需熱負荷:

Qn=CM△T=1×400×(55-15) =66880(kJ/天)

(2)冷凝器的熱量：

因ZB19KQE為固排式壓縮機，查得壓縮排氣量為6.8m3/h；在壓焓圖中查出壓縮機吸氣比容為0.0466.8m3/kg。

表1 某品牌ZB19KQE壓縮機制冷量與輸入功率

型號 HP冷凝溫度(℃)制冷量(W)輸入功率r(W)蒸發(fā)溫度(℃) 蒸發(fā)溫度(℃)-25-20-15-10-5055-15ZB19KQE2.030289035504350525063007500890014701480 40249030503750455054506500770018401880 5025403100375045505450645023002370

則系統(tǒng)中制冷劑流量為：

L=6.8÷0.046=147.83(kg/h)

同時在壓焓圖中查得h2=400kJ/kg、h3=250kJ/kg，

則冷凝器的熱量為：

Qk=(400-250)×147.83=22173.9(kJ/h)

(3)回收的熱量把水從15℃加熱至55℃所需要的時間：

66880kJ÷22173.9kJ/h =3.02h

(4)投資成本估價(如表2)：

表2 投資成本估價

材料估價400L保溫水箱1個1800～2500元壓力風速控制器1個1000元三速電機1個150元管材、人工1000元合計4650元

按照冷庫使用壽命15年來計算，增加熱回收系統(tǒng)不但沒有改變原有冷庫的冷凍、冷藏功能，還同時在投資成本較小的情況下帶來顯著的經(jīng)濟效益。在平時生活用水方面我們除了要購買昂貴的熱水器還要每年支付不少的燃氣費或電費。從安全的角度出發(fā)，熱回收裝置實現(xiàn)了人機分離，比燃氣熱水器、電熱水器更加安全、可靠。

3 結(jié)束語

本文介紹的小型風冷型裝配式冷庫改造回收冷凝熱，提供生活熱水，具有節(jié)能環(huán)保的意義和顯著的經(jīng)濟效益。節(jié)能環(huán)保，資源的合理利用一直以來作為當今中國的一個重要問題，冷庫節(jié)能是我們制冷技術(shù)發(fā)展的一種趨勢，其中冷藏庫熱回收型熱泵管道機組有系統(tǒng)簡單、投資少、節(jié)能環(huán)保等獨特的優(yōu)越性，在長期使用冷庫制冷設備的場合，無論大、中、小型設備在新建和改造工程項目中都具有廣泛的應用前景。

[1] 李明忠，孫兆禮.中小型冷庫技術(shù)[M].上海：上海交通大學出版社， 1997:7-313-01334-5

[2] 宋玉明.冷庫技術(shù)[M].北京:中國勞動社會保障出版社(2版)，2008:978-7-5045-7128-1