排热量控制技巧

控制排热量意味着^[1]减少冷凝器的排热量。为什么应该降低冷凝器的排热量？当冷凝器全速运转时，冷凝温度会随湿球温度的下降而降低，因此压缩机功率也会降低。冷凝器运行模式一般推荐的是满负荷运行，直到冷凝温度下降到出现下列一个或多个现象：

1）冷凝压力太低，不能满足膨胀阀的供液。

2）融霜压力太低，不能满足融霜效果。

3）如果冷冻厂使用的是螺杆压缩机，通过直接喷入制冷剂冷却油，制冷剂液体的压力必须足够高，以强制足够的液体喷入压缩机。这种压缩机在国内的应用不多。

4）进一步降低冷凝温度导致压缩机所节约的功率，可能小于泵与冷凝器风扇电动机所节约的功率之和。

5）如果使用的是不带油泵（利用压差上载）的螺杆压缩机，冷凝压力太低会导致无法建立足够的压差，而使压缩机无法正常开机。

如果供液的压力太低，膨胀阀将无法通过足够的制冷剂，使蒸发盘管的能力下降。

为了融霜，盘管的融霜气体的饱和温度必须高于0℃。对氨的蒸发盘管的测试^[10]表明，成功的融霜案例，融霜气体的饱和温度应达到15℃以上，使产生在蒸发盘管内的饱和温度约为10℃。欧美国家的冷库无人操作时，工厂操作人员会设定最低冷凝温度在15℃。

上述冷凝压力过低的情况一般出现在冬季，特别是在我国的北方和西北地区。在这种情况下，需要适当提高冷凝压力，对于不同品牌的螺杆压缩机和不同的制冷工质都会有不同的要求。对于氨制冷系统，笔者参考了国外的一些设计图样^[11]和要求，一般设置在8～10bar（表压），而氟利昂系统根据不同的制冷剂一般控制在冷凝温度22～25℃所对应的冷凝压力。对于要求具有热气融霜功能的系统，需要设置在较高的冷凝压力。笔者在北京和山东以及上海地区所设计建造的制冷系统都是按这种方式设置的。

适当提高冷凝压力的方法有以下几种：

1）在制冷系统的排气总管设置压力调节阀（保证阀前压力）。当冬季来临，当地气温下降到某个温度，压力调节阀的电磁导阀关闭，让排气系统进入排气压力恒定的范围。这种方法用于解决不带油泵的螺杆压缩机压差上载问题，和热气融霜压力过低问题。

2）在制冷系统的高压系统设置压力控制器（即在高压贮液器安装压力表的位置并联压力控制器），同时蒸发式冷凝器的风机电动机使用变频电动机（通常蒸发式冷凝器的风机电动机功率大于水泵电动机功率）。在气温高于0℃时，降低风机转速甚至只是开水泵淋水，风机停止运行；当气温低于0℃时，停止水泵运行，只开风机。这种方法解决供液压力过低的问题，而且还很节能，如图5-12所示。

图5-12 制冷系统的排气总管设置压力调节阀以及设置压力控制

①—压力调节阀 ②、④—截止阀 ③—压力控制器

3）减少蒸发式冷凝器的运行数量。

减少冷凝器排热量的两种主要方法是减少循环喷淋水流量或风机循环气流的流量。

通过调节阀减少喷淋水流量，或减少泵电动机的速度将降低冷凝器的传热能力。测试表明^[12]它的正常运行点附近的冷凝能力，随着水流量的0.22次方变化，即(www.xing528.com)

冷凝器排热能力=（常数）（喷淋水流量）^0.22 （5-6）

因此如果流量减少20%，冷凝器的排热量将降至原始值的95%。在较低流速，排热量的下降更为急剧，直到完全中断喷淋水流量，干燥运行的冷凝器的排热量显著下降。

通常不推荐减少喷淋水流量。如果流量下降远低于设计值，管道表面可能会交替干燥和潮湿。结果是管的金属表面过度收缩与膨胀。避免过度收缩与膨胀可以避免循环泵的反复开停循环。频繁的水泵停机和起动会加速电动机的磨损。

排热量控制与风量变化：

空气流速方程^[13]与水流量的速率方程式（5-6）相似，即

冷凝器排热能力=（常数）（循环气流量）^0.48 （5-7）

这个方程与其他数据的关系如图5-13所示。例如，如果气流量减少了50%，在给定的冷凝温度和湿球温度的基础上，冷凝器的排热能力是原来值的72%。另一方面，冷凝器制造商之一^[14]提供的数据表明气流速度的减小将导致只有原来额定排热量的58%。可以调节气流速度的方式有：

1）变频驱动的风机电动机。

2）双速风机电动机。

3）伺服电动机。

4）风机调速器。

5）单级风机循环。

6）有多台风机的蒸发式冷凝器，关闭其中一台风机。

图5-13 湿球温度下风量对蒸发式冷凝器排热量的影响

但是，上述这种情况随着蒸发式冷凝器技术的发展，原来部分不可能的事情变得可能了。最新研究的带翅片的蒸发式冷凝器就是采用部分喷淋、部分风冷的形式，甚至完全风冷的形式，解决在缺水地区的蒸发式冷凝器的使用问题。