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制冷设备的节能设计与优化——访基伊埃博客压缩机

时间:2017-09-01 编辑:witcold
在冷库运营成本中,制冷系统的能耗成本很高,制冷设备的耗电量成为衡量冷库运行成本的最直观的指标之一。数据显示,制冷系统的耗电量占据冷库耗电量的80%,而制冷系统耗电量的60%来自于其关键设备——压缩机。因此,压缩机的节能设计至关重要,成为降低冷库制冷能耗的重要技术手段,也是降低冷库运营成本的途径之一。近日,本刊记者采访了基伊埃博客压缩机(总部)有限公司(下称“GEA”)技术应用经理何静梅,请她介绍了冷库制冷设备的选型、节能技术及措施,分享了GEA商用压缩机在节能与稳定运行方面的技术优势,以及GEA未来的发展规划。

记者:请您结合我国冷库建设运营成本现状,谈一下制冷设备节能与质量可靠的意义。
何静梅:目前,中国的冷链行业正面临巨大的发展机遇,各地兴起冷库建设的热潮。冷库的建设运营成本居高不下,成为业内关注的话题。其中冷库的耗电量成为冷库运营方最为关注的成本构成之一。
对于冷库制冷设备,冷库投资方和运营方不仅关注设备的初期投资成本,并且越来越关注投资回报率ROI。采用节能的制冷设备,可以减少冷库投入运行后的日常电费;采用质量可靠的制冷设备,可以减少冷库投入运行后的维护成本,这是节能可靠的制冷设备为冷库投资方和运营方带来的最直接的收益。

另一方面,制冷设备节能意味着减少消耗电能,节约社会能源和资源,减少碳排放,有利于环境保护,是冷链行业为社会可持续发展应承担的一份社会责任。

记者:为实现冷库运营成本控制,制冷设备在选型设计时需考虑哪些因素,采用哪些技术手段和有效措施?
何静梅:冷库制冷设备选型设计要考虑满足冷库最大负荷需求,例如货物满仓、夏季白天最高环境温度等。但在实际运行中,冷库只有部分时间需要最大负荷制冷能力。比如,在春季、秋季和冬季,或在夜间,以及根据储存货物的实际所需温度要求,冷库的制冷设备实际只需要部分负荷运行。制冷设备的实时制冷能力与实时制冷负荷需求越接近,冷库的电费就越节约。
为了满足这样的节能运行需求,除了要求压缩机、风机、泵、换热器等具有单机高效率并尽量减少管路能量损失以外,制冷设备往往还采取一些节能设计,如采用多台压缩机并联的并联机组,其中一台压缩机可以通过能调阀或变频器进行单机能量调节,根据吸气压力随时调整制冷设备的供冷能力,以满足实时冷库负荷需求,实现节能运行。另一方面,还可以减少库温波动,保证货物储存品质。
此外,根据现场工艺条件,在压缩机的排气管设置一定的热回收装置,利用这部分废热加热热水,可以用于清洗工艺、洗浴或采暖等。这一节能措施已经在屠宰场、食品加工生产和商超等制冷设备中得到推广应用。
记者:针对不同的冷库需求,基伊埃研发了哪些制冷设备,采用了哪些节能技术或解决方案?与业内同类产品相比,有哪些竞争优势?

何静梅:针对各种不同的冷库需求,GEA可以提供满足使用需求的多种压缩机产品。
例如,对于中小型冷库,GEA提供了新一代高效吸气冷却半封闭活塞式压缩机HG…e系列,该系列产品包括2缸、4缸、6缸、8缸,50Hz排量从5.4m3/h到281.3m3/h共26个排量等级。为满足冷库节能的需求,新一代活塞压缩机HG…e系列采用新型高效阀板、新一代高效内置电机、新一代电机保护模块、气流进一步优化等技术,与优化前产品系列相比,可提升节能效率达15%。与市场上其他品牌同类产品对比,GEA新系列HG…e产品的特点如下:缸径比更合理、全压比范围内效率更高、全部标配内置油泵、配置耐磨损长寿命传动机构、GEA独特的活塞环结构设计等。此外,GEA还采用更安全可靠的润滑系统解决方案,无需更换标配电机就可实现变频运行,与市场上同容量等级其它压缩机比较,允许的变频运行范围更宽广,可提供更多节能可能性。GEA新系列HG…e产品为制冷行业设定了新的效率和性能方面的标杆。

图1 GEA半封闭活塞式压缩机HG…e系列

对于低温库和速冻库,GEA提供了独创的风冷半封闭单级压缩机HA系列和高效的双级压缩机HGZ系列,允许低温运行范围更宽广。低温运行条件下,HA系列无需额外增加辅助冷却装置(缸头风扇、水冷缸盖、喷液等),就可解决R22、R404A、R407F等制冷剂低温下排气温度高的问题。
对于有特殊防爆需求的冷库,GEA还可提供防爆压缩机EX-HG系列,该系列通过ATEX认证,部分型号还通过了IECEx认证。
记者:请您结合案例说明GEA商用压缩机在冷库运行中的节能效果。

何静梅:GEA商用压缩机节能效果显著,这里介绍两个应用案例。
一个案例是位于辽宁海城的南国梨冷藏库,此项目一共包括70多个480立方米小冷库,在2015年6月参与竞标的有包括GEA商用半封活塞压缩机在内的四个品牌压缩机。甲方让各个投标方提供一台15HP机组,都同样采用DD160冷风机,在相同的环境和条件下对空库进行降温,冷库温度同样从30°C降低到-2°C。通过测试,采用GEA压缩机组,降温时间25分钟,而其他三个品牌最快的降温时间为45分钟。另外通过实测耗电比较,采用GEA压缩机耗电2kW,其它三个品牌产品最少耗电为4kW。可以说,在现场测试环节,GEA压缩机取得了优异的表现,GEA半封活塞压缩机的性能甚至超越了市场上普遍认为效率比较高的涡旋压缩机。
另一个案例是图2介绍的WeiblerConfiserie巧克力工厂的冷库改造项目,此项目共9间冷库,根据工艺要求,库温分别在18° ~ 22°C不等,以前采用R22制冷。经改造,冷库改用R134a制冷,设计冷凝温度为+40°C,蒸发温度为+10°C,采用带EC风扇的蒸发式冷凝器,蒸发器采用EC风扇及电子膨胀阀,压缩机采用由3台GEA活塞式压缩机组成的并联机组,型号分别为1台 HGX34P/380-4 S变频控制,2台 HGX4/650-4 S,该并联机组冷量可在10~100%范围内可调,也就是其制冷能力可调范围位于12 ~116 kW之间。

改造前后能效对比,原来R22系统的COP(能效比)为1.695,采用并联机组压缩机全部开关控制的系统COP为 3.03,可节约电费29%,其中一台压缩机加装变频控制后达到系统COP 4.328,每年可节约运行电费58%。此外,改造后实测库内温度波动大幅减小,控制更精确,巧克力产品品质得到进一步保障。

记者:如何看待未来节能优化技术在制冷系统中的应用趋势?基伊埃如何满足这一市场需求?

何静梅:我们预测,随着“十三五”规划以及政府在节能环保安全方面的引导,未来制冷系统会更多采用节能的压缩机以及其他节能制冷配件,并且会更多采用环保制冷剂。
对于有进一步环保要求的冷库,GEA提供适用低GWP值的压缩机,例如R407F、碳氢制冷剂、R717、R744等。其中,亚临界和跨临界CO2压缩机运行平稳,低噪音,低振动,停机时允许维持压力高,亚临界压缩机允许吸气压力最高达40 bar,跨临界压缩机允许吸气压力最高达100 bar。经过相关机构测试,GEA亚临界和跨临界CO2压缩机效率高于业内同类产品,且获得ASERCOM认证,可变频运行范围广,在外界气温较低时CO2压缩机可20Hz 部分负荷运行,提供更多节能可能;压缩机排气带油率极低,有利于换热器节能运行;采用GEA压缩机变频运行可为系统额外节能25%,是未来节能冷库的理想选择。

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