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低温陈列柜的节能——系统技术的改善

2022-04-04260

1.并联机组商家一般按照夏季的最大负荷选择冷凝机组,在春、秋、冬季节以及24内,随者室外温度降低,风冷机组制冷能力增大;另外,由于室内温度下降、柜内无照明或陈列柜夜间加盖或加罩,将引起陈列柜冷冻负荷减少。对于单台压缩冷凝机组,一觳夏季仅中午和下午满负荷运行,早晚可能开停机运行,而春秋冬季间断运行。假设在夏季陈列柜的最大冷冻负荷值是100%,在冬季根据陈列柜使用温度的不同,负荷将相应减少20%~60%。

若采用多机并联机组,则能根据负荷的不同,依次停止压缩机,提高运转效率。运行表明,用2台并联机组可以节能17%,而用合理设计的三台并联机组,节能可达20%。至于机组的控制问题,通常2台并联机组可使用压力控制来实现,而对于3台以上的并联机组则必须使用微电脑控制。其优点在于:①节能方面看,通过电子压力传感器监测吸气压力,使多台压缩机在最佳状态下运转,中温场合节能10%一15%,低温场合节能5%~10%;②从使用寿命看,多台压缩机的交替运转,各台运转率平均,可使整个机组的寿命提高;③从窗口功能看,运转数据、设定压力、压缩机启停、除霜等都能通过液晶显示盘确认,一目了然。

2.采用混合制冷剂过冷系统在一定的冷凝温度和蒸发温度下,采用过冷循环理论上总是有利的,而且过冷度越大,对循环越有利。

但是仅仅依靠冷凝器本身来使液体过冷,其过冷度总是有限的。若采用辅助循环过拎主循环中冷凝器出口到节流阀人口的液体制冷剂,可提高制冷循环的效率,达到节能的目的。

图13-2是带混合制冷剂过冷的循环系统图,在铺助循环中使用了一个三支流的热交换器,去变温过冷主循环中的液体制冷剂。选配合适的混合制冷剂可较好地实现其变温过冷过程。表13-2列出了辅助循环采用不同制冷剂进行过冷时主循环性能的改善情况,主循环采用制冷剂R507,轴助循环分别采用R22、混合制冷剂1和混合制冷剂2进行过冷。

由图13-2和表13-2可以看出,采用合适的混合制冷剂,辅助循环过冷主循环制冷剂液体能够显著提高制冷循环的制冷量和COP(能效比)值。采用辅助循环后增加的制冷量可以给更多的陈列柜提供冷量,或者在保持原来制冷量的基础上,选用较小功率的制冷机组。实验证明,带辅助过冷循环的制冷系统,虽然系统复杂,设备增加了,但采用合适的混合制冷剂后,系统进行的制冷效率可提高40%以上,是采用常规冷凝器机械制冷过冷效率的两倍;同时采用结构紧凑的三支流过冷器,省去了原冷凝器机械过冷的体积,在制冷量不变时,使由主辅循环做成的机组整体体积大小甚至比原机组降低30%。

3.合理的融霜方式及融霜控制方式陈列柜融霜的方式有许多,如自然融霜、热蒸汽融霜、电加热融霜等。

自然融霜不需要额外的融霜热源,因此节能控制也简单。但是提供融霜热量少,融霜时间长,目前在超市陈列柜系统使用较少。

电加热融霜是目前大多陈列柜所采用的融霜方式,适用于中低温陈列柜。

用于融霜的热量中仅仅有15%有效,其余85%用于加热蒸发器盘管,耗散在陈列柜内部,又增加了制冷负荷。由于加热时,空气与蒸发器盘管上的霜层进行的是对流换热,由外到内,所以换热较慢,融霜时间较长,柜内温升快,影响了食品品质。这种融霜方式简单可行,融霜可靠,控制回路也简单;但需要额外的热量,并且热量利用率较低。

热汽融霜方式多应用于两台以上陈列柜的集中供冷系统,融霜时,一部分高温压缩机排气引入需要融霜的蒸发器。与电加热融霜不同,热蒸汽融霜没有引入额外的热源(电源),而是利用压缩机高温排气融霜,高温气体和蒸发器盘管进行对流换热,盘管再和管外霜层进行传导换热,由内及外,换热效果好,融霜时间短,柜内温升小,能耗相对较小。但是,系统融霜控制比较复杂,同时高压蒸汽流过蒸发器,对蒸发器盘管耐压性要求较高。

融霜控制方式对陈列柜能量效率和柜内温度波动影响很大,目前大多采用定时融霜和温控融霜。作为新的融霜方式,即时融霜还未普遍被采用定时融霜简单易行,但是无法准确控制融霜效果。因为受陈列柜结构、柜内要求温度、周围环境温湿度、陈列柜前人流量以及季节变化等诸多因素的影响,蒸发器结霜量有所变化,每次所需时间不一定相同。如果采取较长的时间来保证彻底融霜,则会导致能量消耗增加,柜内温升较快,融霜后还要除去过多的无效热量。

温控融霜,是用温控器来采集融霜时陈列柜内温度或者出风口温度,并进行合理的换算,当达到设定温度时就结束。因为要保证不超过柜内某一温度,这种方式可能会导致融霜不彻底。即时融霜可以缩短融霜时间,降低制冷系统的能耗,并且提高陈列柜内温度控制的精确度,保证了柜内食品的品质。即时融霜技术已投入研究多年,其中包括测量流过蒸发器前后的空气压差、温差以及利用纤维视觉传感器来测量霜层厚度等。但是因为流过蒸发器前后空气的压差、温差等受很多因素的影响,如翅片间距、翅片形状、蒸发器结构、霜层厚度、霜层均匀性等,使得压差、温差的测量存在一点雅度,另外测量霜层厚度的高灵敏度传感器的开发也是难题,所以即时融霜技术还需进一步完善、改进。

随着大型超市的不断发展,冷冻冷藏陈列柜的使用量越来越大,陈列柜的节能越发显得重要。陈列柜的节能一方面要求本身结构和技术的改进,如优化设计风幕、蒸发器结构、防露加热器的控制等;另一方面与陈列柜使用运行的一系列配套技术也必须发展,如并联机组的应用、新工质的采用、截冷剂系统的使用等;同时对超市空调环境的温湿度也有一定的要求。只有综合考虑各种相关因素,才能最大限度降低冷冻冷藏陈列柜的能量消耗。

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