R507在工業(yè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要注意的問題

林良影

摘要：在目前環(huán)保政策與要求下，作為R507過渡階段的制冷工質(zhì)，在目前新建冷庫、冷鏈配送應(yīng)用上仍然主要的制冷劑。本文針對R507作為制冷劑在工業(yè)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：環(huán)保R507；能耗；靈活應(yīng)用；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、R507在制冷工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)需要注意的問題

1.1首先根據(jù)業(yè)主方的要求建設(shè)規(guī)模及功能使用情況進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，包括冷庫庫體的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷、貨物的放熱量、裝載貨物工具進(jìn)出冷庫的熱負(fù)荷、庫內(nèi)冷風(fēng)機(jī)電機(jī)、照明等熱功當(dāng)量、進(jìn)出冷庫時(shí)新風(fēng)與庫內(nèi)冷氣的熱交換等負(fù)荷計(jì)算。

1.2根據(jù)冷庫規(guī)模及庫體冷間尺寸進(jìn)行布置冷風(fēng)機(jī)；根據(jù)庫體長度、高度，是否有結(jié)構(gòu)梁等，選型時(shí)綜合考慮，冷風(fēng)機(jī)的射程情況，是否需要設(shè)計(jì)風(fēng)管；如果需要風(fēng)管的吹風(fēng)，冷風(fēng)機(jī)考慮機(jī)外余壓，例如80Pa或100Pa的機(jī)外余壓；多層土建庫內(nèi)有側(cè)吹配置風(fēng)管的冷風(fēng)機(jī)（因庫體較長，冷風(fēng)機(jī)的射程達(dá)不到要求）、立體庫則選用貨倉式冷風(fēng)機(jī)、低溫穿堂考慮到作業(yè)人員舒適性，則選用兩側(cè)吹風(fēng)的冷風(fēng)機(jī)。

1.3根據(jù)冷風(fēng)機(jī)負(fù)荷進(jìn)行配置管道及自控閥門，包括供液管道及自控閥門；回汽管道及自控閥門；熱氣融霜管道及自控閥門；融霜排管道及自控閥門等設(shè)計(jì)選型。

根據(jù)R507的特性，在管道與自控閥門的選型時(shí)，特別是熱氣融霜的管路上，R507質(zhì)量流量大引起的壓差（壓損）大，很容易造成冷風(fēng)機(jī)熱氣融霜時(shí)效果不理想，融霜壓力（溫度）過低等問題。如果按《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50072-2010規(guī)定的熱氣融霜用的熱氣管，應(yīng)從壓縮機(jī)排氣管除油裝置以后引出，并應(yīng)在起端裝設(shè)截止閥和壓力表，熱氣融霜壓力不得超過0.8Mpa（表壓）。根據(jù)這一條規(guī)范來計(jì)算選型管道與自控閥門，如果是單臺(tái)大負(fù)荷的冷風(fēng)機(jī)，將是很難做到熱氣融霜的要求。由此可以判定，當(dāng)時(shí)制定的《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》熱氣融霜的熱氣管限壓在0.8Mpa（表壓）是針對R717工質(zhì)。而制冷工質(zhì)R717在相同的冷風(fēng)機(jī)負(fù)荷下，相同的降壓后的熱氣供給壓力與除霜壓力，兩者選型的自控閥門及管道明顯不同。R507得出的狀態(tài)是壓差大于最大有效壓差，即通過閥門組及管道后壓降值，飽和壓力對應(yīng)的飽和溫度已經(jīng)降得很低，甚至是零下的溫度；則融霜效果不理想；但R717得出的狀態(tài)是打開，即滿足設(shè)計(jì)需求。

1.4 R507的液體管道相對于R717的液體管道要大幾個(gè)級別，這也是在設(shè)計(jì)選型時(shí)，一定要根據(jù)制冷負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，不可按以前的R717制冷系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)來估算；并且在桶泵設(shè)計(jì)時(shí)，留意冷凍機(jī)油的回油問題。

1.5 R507制冷系統(tǒng)，利用壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)器旁路負(fù)荷的設(shè)計(jì)

不同廠家壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)器旁路負(fù)荷不同，且對應(yīng)的蒸發(fā)溫度（吸汽口溫度）也不相同。

1.6低壓循環(huán)桶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：根據(jù)壓縮機(jī)的旁路負(fù)荷，設(shè)計(jì)成閃發(fā)式經(jīng)濟(jì)器（低溫機(jī)組不需要自帶經(jīng)濟(jì)器）兼低溫穿堂（高溫庫）的低壓循環(huán)桶及冷庫熱氣融霜的排液桶，即做到一桶三用。高壓貯液桶向-3℃低壓桶（閃發(fā)式經(jīng)濟(jì)器、低溫穿堂氟泵供液、熱氣融霜排液）供液，-3℃低壓桶再-30℃低壓桶供液；即中壓供液，壓差更小，供液的液位更穩(wěn)定，閃發(fā)氣體更小，更加節(jié)能，特別是在R507制冷系統(tǒng)的應(yīng)用更加明顯。經(jīng)過實(shí)踐可以看出，R507在閃發(fā)式經(jīng)濟(jì)器應(yīng)用中，R507比其它的制冷劑更加節(jié)能。桶泵供液的管路及自控閥件都要大幾個(gè)級別，為了泵更容易上液，除了考慮泵的倒灌高度、汽蝕高度、泵吸入管路損失外，還要考慮泵的進(jìn)液流速，最好控制在0.3m/s以下，這樣泵的自動(dòng)上液就得到保證，為制冷系統(tǒng)的全自動(dòng)運(yùn)行保駕護(hù)航。

1.7 制冷系統(tǒng)提高蒸發(fā)溫度的意義

在制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常按10℃溫差來設(shè)計(jì)，這是不節(jié)能的，從以下的表一數(shù)據(jù)分析可以看出來：設(shè)計(jì)冷風(fēng)機(jī)的溫差為8K時(shí)，當(dāng)蒸發(fā)溫度在最高-25℃及最低-31℃時(shí)，通過能效比計(jì)算可知節(jié)省17%，在此工況下，并不影響冷庫貯藏貨物的品質(zhì)。即在高峰用電時(shí)，保持庫溫在-17、-18℃時(shí)，制冷壓縮機(jī)組可達(dá)到最大制冷量，基本維持庫溫的情況下，是最節(jié)能的；在低俗用電時(shí)，將庫溫降至-23℃，利用庫體的保溫緩慢回升，這樣的運(yùn)行操作也是最節(jié)省電費(fèi)。用電量相同的情況下，電費(fèi)節(jié)省不少。

2 結(jié)束語

從以上分析可知：R507在制冷系統(tǒng)局部應(yīng)用時(shí)要注意的一些問題，特別是熱氣融霜時(shí)，經(jīng)過閥組及管道設(shè)計(jì)選型時(shí)，要留意熱氣融霜的壓力及壓損后的融霜壓力對應(yīng)的飽和溫度，是否能夠滿足熱氣融霜的要求；同樣供液、回汽管路上的選型也需要注意壓損（壓降）問題，若設(shè)計(jì)選型的閥門太小，特別是自控閥門壓降更大，所有的閥門及管道壓降累加起來，則大大會(huì)影響到壓縮機(jī)的蒸發(fā)溫度。蒸發(fā)溫度的提高，對整個(gè)制冷系統(tǒng)的節(jié)能比在高壓側(cè)降低冷凝壓力幅度更大，且更容易達(dá)到令人滿意的結(jié)果，但這個(gè)結(jié)論很多同行設(shè)計(jì)人員往往忽略的問題。特別是直膨系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度會(huì)降得更低，往往干式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的（壓縮機(jī)、膨脹閥、冷風(fēng)機(jī)）不匹配則是能耗增加的一大部分。所以制冷系統(tǒng)的節(jié)能不僅僅是某部件的節(jié)能，而是整個(gè)制冷系統(tǒng)的匹配、合理優(yōu)化：包括壓縮機(jī)、自控閥件、管道、冷風(fēng)機(jī)應(yīng)用的溫度環(huán)境要求時(shí)相應(yīng)的翅片片距、制冷系統(tǒng)集成等綜合設(shè)計(jì)，做到性價(jià)比高、節(jié)能減排的制冷系統(tǒng)。

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（作者單位：廣州市粵聯(lián)水產(chǎn)制冷工程有限公司）