提高蒸發(fā)溫度對超市制冷系統(tǒng)經濟性的影響

陳力 張劍 馬剛

(天津商業(yè)大學,天津 300134)

提高蒸發(fā)溫度對超市制冷系統(tǒng)經濟性的影響

陳力 張劍 馬剛

(天津商業(yè)大學,天津 300134)

在當前我國的節(jié)約型社會建設如火如荼的發(fā)展過程中,對設備的利用率進行提高以及延長設備的使用壽命已經顯得愈來愈重要。在現(xiàn)階段我國現(xiàn)有的超市當中通常都設有夏季供冷空調系統(tǒng)以及冬季供熱采暖系統(tǒng)和視頻儲存制冷系統(tǒng),最為常用的是冷水機所提供的冷源,用鍋爐來提供熱源,在冷水機組以及制冷系統(tǒng)在運行的過程當中會排除大量的冷凝熱,倘若是這些熱量在通過冷卻水系統(tǒng)排向大氣就會對室外空氣造成污染,環(huán)境溫度的升高也會對空調系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)的工作環(huán)境造成惡化。本文主要就是對超市的制冷系統(tǒng)在提高蒸發(fā)溫度上所造成的經濟性影響進行研究,希望通過此次努力對實際起到一定的指導作用。

蒸發(fā)溫度 超市制冷系統(tǒng) 經濟性

在超市的制冷系統(tǒng)當中主要就是由冷凝器以及壓縮機等多個相互獨立的陳列柜做構成，在各陳列柜的溫度控制器通常是采取滯環(huán)控制的方法，而這一方法比較容易趨于一致，從而導致系統(tǒng)呼吸壓力在大范圍內產生波動，在壓縮機組以及相應閥門出現(xiàn)同步現(xiàn)象，這樣就增加了壓縮機組的負載以及在使用壽命方面也大大的降低。

1 超市制冷系統(tǒng)的基本概述

1.1 超市制冷系統(tǒng)的結構、原理分析

在當前最為常用的制冷原理是通過某些低沸點液態(tài)制冷劑在不同壓力下，汽化時吸熱的性質來實現(xiàn)的，在結構上主要分為壓縮機以及冷凝器和蒸發(fā)器等，在壓縮機吸入蒸發(fā)制冷之后的低溫低壓制冷劑氣體之后，就會被壓縮成高溫高壓氣體輸送到冷凝器，在進行冷卻后變?yōu)槌馗邏阂后w，在經過熱力膨脹閥的時候，經過節(jié)流的作用就會形成低溫低壓蒸汽流入蒸發(fā)器，再從四周進行吸熱，在風道系統(tǒng)的作用下就會使得制冷空間的溫度得以冷卻，而蒸發(fā)后的制冷劑在回到壓縮機當中，這樣就形成了一個循環(huán)的制冷過程，進而達到制冷的效果[1]。

1.2 超市制冷系統(tǒng)的特點分析

在大型的超市當中，為了能夠使得商品的保質期加以有效的演唱，有些商品就需要進行冷藏儲存，超市的制冷系統(tǒng)也是采用了蒸汽壓縮式制冷，其自身有著比較鮮明的特點，在制冷的需求方面較大，負荷變化也比較大，不同的類型商品在儲存的條件也會有著一定的差異，在陳列擺放也會有著一定的要求[2]。超市的制冷系統(tǒng)通常都是采取分布式控制方法，壓縮機組配備吸氣壓力控制器，冷凝器單元配備有冷凝壓力控制器，每個陳列柜也會配備過熱度控制器以及溫度控制器，冷凝壓力控制以及吸氣壓力控制兩者基本相似，但是也有采用一個變頻使用一個風扇在轉速上產生變化的。

圖1

圖2

2 超市制冷系統(tǒng)仿真模型建立探究

2.1 超市制冷系統(tǒng)中陳列柜模型建立

在陳列柜的動態(tài)變量主要能夠分為儲存物的溫度以及蒸發(fā)器壁的溫度和流經蒸發(fā)器的制冷劑質量、陳列柜內空氣的溫度，在陳列柜的模型方面主要包括蒸發(fā)器以及儲存物和兩者間的風幕，根據(jù)三者間的能量守恒定律推出以下三個方程式：

在制冷劑在蒸發(fā)器當中發(fā)生了變化的同時，根據(jù)每個狀態(tài)的表達式就能夠通過MATLAB/SIMUUNK制作出相對應的模塊(圖1)，在每個狀態(tài)量的表達式做成了封裝之后，然后就將它們作為子系統(tǒng)加以封裝，這樣就能夠得到比較簡單的一個陳列柜子模塊，最后將這些子模塊進行并列，加上輸入輸出和相應的擾動得到以下的模塊(圖2)[3]。

2.2 超市制冷系統(tǒng)中壓縮機模型建立

在諸多的超市制冷系統(tǒng)當中，對于系統(tǒng)總壓縮能力最為主要的就是依靠壓縮機組當中的壓縮機的工作個數(shù)，其模型是通過容積效率以及總位移容積進行描述的，在冷凝器當中的動力學狀態(tài)是能夠進行忽略不計的，故此這樣就能夠依次連接模塊的輸入以及輸出，從而得到完整的超市制冷系統(tǒng)關于MATLAB/SIMUUNK的模型[4]。在壓縮機處理體積流率的功率以及總壓縮率則可以通過以下的方程式進行表述：

2.3 超市制冷系統(tǒng)中吸氣管匯模型建立

在這一模型的建立方面，可以根據(jù)質量守恒定律進行建立方程式如下：

在吸氣壓力的基礎上根據(jù)這一方程式進行建立MATLAB/SIMUUNK的表達式，而后再賦以相對應的初值，封裝為子系統(tǒng)，那么就能夠將吸氣管的壓力模塊封裝通過圖3進行表示。

3 提高蒸發(fā)溫度對超市制冷系統(tǒng)經濟性的具體影響分析

3.1 提高蒸發(fā)溫度對超市制冷系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的經濟性影響分析

在超市的制冷系統(tǒng)正常運轉下，對其蒸發(fā)的溫度進行提高能夠對多方面的設備產生影響從而影響經濟性發(fā)生的變化。

首先，對蒸發(fā)溫度的提高對超市制冷系統(tǒng)中的壓縮機產生的影響，制冷壓縮機在能效比方面會隨著蒸發(fā)溫度的提高而升高，而在冷凝溫度沒有發(fā)生變化的情況下，蒸發(fā)的溫度在進行提升之后就會使得制冷量得以增加。同時也會對蒸發(fā)器產生影響，在這一影響過程中以冷凍柜作為例子進行講述，根據(jù)冷卻定律的方程式能夠得知，冷凍柜的柜溫是零下二十攝氏度，蒸發(fā)的溫度是零下四十攝氏度，在標準的換熱溫差方面是二十攝氏度，在具體的變化規(guī)律方面，在蒸發(fā)的溫度保持不動情況下，標準的換熱溫差是二十攝氏度，將其應用到冷卻公式中就是Q=20hF，而在蒸發(fā)的溫度升高的i時，其標準的溫差就是20-i攝氏度，從而就能夠得出公式Qy=(20-iy)hFy，這樣就能夠通過Q=Qy，h的值保持不變從而建立Fy=(20/20-iy)F，在這一方程式當中是iy表示蒸發(fā)溫度升高了y攝氏度，而F則是表示20攝氏度的陳列柜蒸發(fā)器的面積，F(xiàn)y是表示蒸發(fā)的溫度升高了y攝氏度之后的陳列柜蒸發(fā)器的面積[5]。

圖3

表1

表2

其次，在蒸發(fā)溫度溫度進行提高之后會對超市制冷機組的成本造成很大的影響，這其中就有對低溫壓縮機成本的影響以及冷凍島柜蒸發(fā)器成本的影響和對超市冷藏柜綜合成本的影響。其中在低溫壓縮機的成本方面造成的影響可以通過實際的例子進行分析，以一組兩米寬十米長的冷凍島柜作為例子進行分析，在超市的環(huán)境溫度達到二十七攝氏度的時候，其濕度在百分之七十，而冷凍島柜如果是按照零下四十攝氏度的蒸發(fā)溫度進行選配壓縮機，那么柜溫就會在零下十八攝氏度到零下二十攝氏度，在負荷上將會達到7.32千瓦[6]。通過進行計算選擇某一品牌的三十匹壓縮機就能夠對制冷系統(tǒng)的要求得以滿足。而把蒸發(fā)溫度進行提高到零下三十五攝氏度的時候，冷凍島柜的數(shù)量不變的情況下，這一品牌的十五匹壓縮機就能夠滿足超市制冷系統(tǒng)的需求，在成本上能夠大大的得到節(jié)約，在將蒸發(fā)溫度提高到零下三十五攝氏度采取十五匹的壓縮機就能夠節(jié)約成本就能夠節(jié)約七千多元的資金。

另外，在蒸發(fā)溫度提高的同時對超市制冷系統(tǒng)中的冷凍柜蒸發(fā)器的成本也產生了很大的影響，在單臺的冷凍島柜蒸發(fā)器換熱面積方面可以通過下表1進行簡要的了解，當把蒸發(fā)溫度進行提高的時候在十米長的冷凍島柜蒸發(fā)器的成本增加如表2。

然后是對超市的冷藏柜的綜合成本所帶來的影響，在蒸發(fā)溫度進行提高的同時會使得機組的壓縮機在成本上得到降低，但是蒸發(fā)器的成本則會隨之而增加，在這兩者之間有著對應的關系，在蒸發(fā)溫度得以變化的同時壓縮機的成本以及冷柜成本之間的關系也會隨之而發(fā)生變化。當蒸發(fā)溫度提高1攝氏度的時候冷凍島柜的成本在27287元，在2攝氏度時綜合成本在25385元，在4攝氏度時綜合成本在20867元，在5攝氏度時綜合成本是81155元，在10攝氏度時綜合成本在59471元，14攝氏度時綜合成本在19095元，總體來說，在蒸發(fā)溫度的提高量保持在1—14攝氏度的時候，冷凍島柜制冷系統(tǒng)在綜合成本方面是降低的，在蒸發(fā)溫度處在5攝氏度的時候，在綜合成本上的降低是最大的，而在14攝氏度則是最低，當蒸發(fā)溫度超過了14攝氏度的時候綜合成本則處在上升的趨勢[7]。

3.2 對其經濟性影響的理論分析

針對以上的實例繼續(xù)進行分析，當蒸發(fā)溫度達到5攝氏度的時候，壓縮機的成本的降幅達到最大，對于超市的陳列柜制冷系統(tǒng)來說，在對其數(shù)量得以確定之后，對其蒸發(fā)的溫度要能夠合理的進行提升，同時選擇的制冷壓縮機的匹數(shù)也會變小，而機組的輸入功率也會變小，在制冷設備的日常運轉方面所產生的費用也會得到有效的降低，這樣對超市的利潤就能夠得到最大化的增加，在超市的蒸發(fā)溫度提高到十五攝氏度的時候，采取15匹機組能夠一年節(jié)省十五萬元左右的資金。對蒸發(fā)溫度的提高可能夠將蒸發(fā)器翅片的表面結霜量得以有效的減少，這就在除霜上的耗電量得到了大幅度的減少，從而達到了節(jié)能節(jié)約成本的目的。

3.3 超市制冷系統(tǒng)的新技術性能優(yōu)勢

在并聯(lián)機組的技術應用上能夠提供比較多的能量調節(jié)級數(shù)，也就是三臺壓縮機所組成的并聯(lián)系統(tǒng)，能夠提供多達七級能量的調解能力，所以采取并聯(lián)機組在超市的制冷系統(tǒng)中進行應用能夠從整體上提高效率，降低電能的消耗。這一系統(tǒng)對啟動電流也在很大程度上得到了降低，從而減少了對電網的沖擊，在并聯(lián)機組這一技術上能夠使得集中控制的實現(xiàn)變得有可能，在對解調器以及電話線進行調制的過程中，超市的連鎖商能夠進行實時的監(jiān)控，這樣就能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題并加以有效的解決，在維護的效率方面得到了提高，也能夠對由于出差而帶來的高額費用得到了有效的降低。

另外還能夠有效的將可靠性得到有效的增強，對壓縮機的頻繁啟動以及停止得到了避免，這樣就延長了電機的使用壽命，當其中的某臺壓縮機發(fā)生了故障之后也不會影響其它的壓縮機正常運行，這樣就能夠有效的對制冷系統(tǒng)的連續(xù)制冷有了保證[8]。

同時也能夠對冷凍柜的溫度波動起到了降低的作用，在食品的保險品質方面得到了有效的提高，在超市的食品保存需要恒定的溫度，倘若是溫度的波動超過了一個標準，那么食品就會很容易發(fā)生變質，在壓縮機實施了實時的匹配動態(tài)負載之后，蒸發(fā)器內的蒸發(fā)壓力平穩(wěn)，就會對溫度的控制有著保障，這樣對食品的保存品質也能夠得到有效的提高。

4 結語

綜上所述，通過對超市制冷系統(tǒng)在提高蒸發(fā)溫度對其經濟性的影響的分析可以看出，要對其進行系統(tǒng)的優(yōu)化才能夠更有效的為超市的收益得以最大化的體現(xiàn)，另外在制冷系統(tǒng)的運行過程中要能夠對同步現(xiàn)象的發(fā)生進行避免，以此來降低系統(tǒng)的損耗，這也是在今后需要進行研究的一個重點。在對其蒸發(fā)溫度進行提高的過程中也要能夠合理的實施，這樣才能夠有效的實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的高效運行。

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[3]張文慧,聶雪麗,龔毅,呂彥力.陳列柜冷輻射對超市空調系統(tǒng)設計參數(shù)的影響[J].鄭州輕工業(yè)學院學報(自然科學版),2011,(05).

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