一種大型超市空調制冷系統的節能新方案擬議

[摘要] 近年來，國內超市業發展迅速，超市的環保節能也逐漸得到重視，大型超市的節能更是如此。筆者在本文中介紹了一種大型超市空調制冷系統的節能新方案，即通過過冷器將大型超市的商用制冷系統和空調系統聯合起來，利用空調系統的冷凍水給商用制冷系統提供過冷，以提高商用制冷系統的COP值，進而降低整個空調制冷系統的運行能耗，減少了大型超市整體的電能消耗。因此，如果該方法得以實施，將會收到良好節能環保效益與經濟效益。

[關鍵詞] 大型超市制冷系統節能 空調

一、引言

隨著科學技術的進步與全球經濟的不斷發展，能源問題給成為了制約經濟發展的瓶頸之一。世界各國都在致力于對“開發新能源與節約能源”此兩大問題的研究。近年來，隨著國內超市業發展迅速，超市的環保節能也逐漸得到重視，大型超市的節能更是如此。那么大型超市要如何節能呢?筆者以為最重要的是要分析各大型超市當前的能耗具體情況，一般大型超市中的耗能主要是由照明系統、制冷系統、空調系統等幾大部分構成，其中商用制冷系統包括冷凍機與制冷陳列柜(包括冷庫)，根據科學統計與調查分析，整個超市能耗的60%都是被該系統所消耗。因此，大型超市商用制冷系統的節能極為重要，同時，該系統也是整個超市中最具節能潛力的部分之一。筆者在本文中介紹了一種大型超市空調制冷系統的節能新方案，即通過過冷器將大型超市的商用制冷系統和空調系統聯合起來，利用空調的冷凍水給商用制冷系統提供過冷，以提高商用制冷系統的COP值，進而降低整個空調制冷系統的運行能耗，減少了大型超市整體的電能消耗。因此，如果該方法得以實施，將會收到良好節能環保效益與經濟效益。

二、新方案在技術上的可行性分析

在一定的冷凝溫度和蒸發溫度下，通過通過過冷器將大型超市的商用制冷系統和空調系統聯合起來，形成過冷循環，在理論上是較為成熟的，且過冷度愈大，其對循環就愈有利。當然，值得注意的是如果僅僅依靠冷凝器本身來過冷液體，其過冷度是極為有限的。若能再輔以過冷器來過冷、制冷，可大大的提高制冷循環的效率，收到更為良好的節能環保效益。

具體到大型超市的空調制冷系統來說，我國大型超市都已具有兩大制冷系統，即商業制冷系統和空調系統，當前，此兩大系統多數仍處在獨立工作階段。其中空調系統多采用冷水機組作冷源，通常只在夏季啟動，由冷水機組供冷凍水，一般供水溫度為7℃，回水溫度為12℃，整個空調制冷系統的蒸發溫度為3℃，COP值約為4;而商業制冷系統多用并聯機組，一年四季都需要運行制冷，其蒸發溫度一般分別維持在-35℃(低溫系統)或者-12℃(中溫系統)，該系統的冷凝溫度是隨室外環境氣溫的變化而改變的。當室外溫度高時，商用制冷系統的冷凝溫度也高，而蒸發溫度卻較低。因此，在夏季，商用制冷系統的COP值要遠低于空調系統的COP值。如果在這兩個系統之間增設一個過冷器，將商業制冷系統和空調系統聯合起來，便就可以使空調系統中的冷凍水導入過冷器，使其用于商用制冷系統的制冷劑節流前過冷，以提高商用制冷系統的COP值，從而實現超市空調制冷系統的整體節能。為了更形象的分析該系統，現將該系統的具體流程表述為圖1:

三、以某超市為例對兩種方法的數據比較

某大型超市，其空調總負荷為532KW。該超市中商用冷凍設備包括若干冷藏加工間、冷場陳列柜、冷庫等，其低溫制冷制冷負荷為55KW(蒸發溫度為-35℃)，中溫制冷制冷負荷為150KW(蒸發溫度為-12℃)，在現筆者將在一定的冷凝溫度和蒸發溫度情況下，當前方案與新方案的計算數據匯總，詳見表1:

(1)空調系統的耗能(PAC)=冷水機組的制冷量(Qwater)÷空調系統的能效比(COPAC)，其中Qwater=過冷所需的制冷量(QSC)+空調負荷(QAC);而QSC=過冷器中冷凍水質量流量(mwater1)×過冷器進、出口冷凍水比頷差;

(2)商用制冷系統的耗能=商用制冷系統的總負荷(PRE)÷商用制冷系統的能效比(COPRE);

(3)采用新方案的節能量=(當前空調系統的耗能+商用制冷系統的耗能)-(新方案空調系統的耗能+商用制冷系統的耗能)。

四、討論

通過分析數據，可以看出，通過過冷器以后，雖然空調系統的功率有所增加(7%)，但是商用制冷系統的壓縮機功率的降低幅度要更為明顯(24%～28%)。因此，從總體來說，整個超市的空調制冷系統的功率還是降低了不少，本案例中的新方案比當前方案降低了10%(降低電功率27KW)，新方案的節能效果顯著。若以夏季該大型超市空調系統制冷運行4個月，平均運行16H/D來計算，電價為0.90元/KWH，采用新方案后可節省的耗電量約為46800元，相當于節約標煤約18T(T為噸)，減少二氧化碳排放約9T。

此外，從設備的初投資角度來分析，雖然新方案中需添加一個“過冷器”以及相關的水管路系統，但是在大型超市空調制冷系統設計與選型時，冷凝器、壓縮機組和系統管路的容量都可以大幅減少，其節約的成本也要明顯大于新增加的成本。所以，筆者以為從整體工程的初投資來看，實際上成本未增反降，且在施工上也要更加簡單。

五、結論

在大型超市中采用過冷器將商用制冷系統和空調系統聯合起來的節能方法，利用空調系統的冷凍水給商用制冷系統提供過冷，可提高整個大型超市制冷系統的效率，降低其的電功率，收到良好的節能環保效益與經濟效益。

參考文獻:

[1]北京制冷學會.制冷與空調設備手冊[M].北京:國防工業出版社，1992

[2]吳業正:制冷與低溫技術原理[M].北京:高等教育出版社，2004

[3]中國國家標準化委員會.GB19577—2004.冷水機組能效限定值及能源效率等級[s].北京:中國標準出版社，2005

[4]宋桂梅:超市空調制冷系統節能的一種新方法[J].節能，2008(8)

[5]陳亞俊:制冷技術與應用[M].北京建筑工業出版社，1992