R507在工業制冷系統設計需要注意的問題

林良影

摘要：在目前環保政策與要求下，作為R507過渡階段的制冷工質，在目前新建冷庫、冷鏈配送應用上仍然主要的制冷劑。本文針對R507作為制冷劑在工業制冷系統設計時需要注意的問題進行探討。

關鍵詞：環保R507；能耗；靈活應用；系統設計

1、R507在制冷工業應用設計需要注意的問題

1.1首先根據業主方的要求建設規模及功能使用情況進行負荷計算，包括冷庫庫體的外圍護結構負荷、貨物的放熱量、裝載貨物工具進出冷庫的熱負荷、庫內冷風機電機、照明等熱功當量、進出冷庫時新風與庫內冷氣的熱交換等負荷計算。

1.2根據冷庫規模及庫體冷間尺寸進行布置冷風機；根據庫體長度、高度，是否有結構梁等，選型時綜合考慮，冷風機的射程情況，是否需要設計風管；如果需要風管的吹風，冷風機考慮機外余壓，例如80Pa或100Pa的機外余壓；多層土建庫內有側吹配置風管的冷風機（因庫體較長，冷風機的射程達不到要求）、立體庫則選用貨倉式冷風機、低溫穿堂考慮到作業人員舒適性，則選用兩側吹風的冷風機。

1.3根據冷風機負荷進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計選型。

根據R507的特性，在管道與自控閥門的選型時，特別是熱氣融霜的管路上，R507質量流量大引起的壓差（壓損）大，很容易造成冷風機熱氣融霜時效果不理想，融霜壓力（溫度）過低等問題。如果按《冷庫設計規范》GB50072-2010規定的熱氣融霜用的熱氣管，應從壓縮機排氣管除油裝置以后引出，并應在起端裝設截止閥和壓力表，熱氣融霜壓力不得超過0.8Mpa（表壓）。根據這一條規范來計算選型管道與自控閥門，如果是單臺大負荷的冷風機，將是很難做到熱氣融霜的要求。由此可以判定，當時制定的《冷庫設計規范》熱氣融霜的熱氣管限壓在0.8Mpa（表壓）是針對R717工質。而制冷工質R717在相同的冷風機負荷下，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，飽和壓力對應的飽和溫度已經降得很低，甚至是零下的溫度；則融霜效果不理想；但R717得出的狀態是打開，即滿足設計需求。

1.4 R507的液體管道相對于R717的液體管道要大幾個級別，這也是在設計選型時，一定要根據制冷負荷進行計算，不可按以前的R717制冷系統經驗來估算；并且在桶泵設計時，留意冷凍機油的回油問題。

1.5 R507制冷系統，利用壓縮機經濟器旁路負荷的設計

不同廠家壓縮機的經濟器旁路負荷不同，且對應的蒸發溫度（吸汽口溫度）也不相同。

1.6低壓循環桶系統的設計：根據壓縮機的旁路負荷，設計成閃發式經濟器（低溫機組不需要自帶經濟器）兼低溫穿堂（高溫庫）的低壓循環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（閃發式經濟器、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，供液的液位更穩定，閃發氣體更小，更加節能，特別是在R507制冷系統的應用更加明顯。經過實踐可以看出，R507在閃發式經濟器應用中，R507比其它的制冷劑更加節能。桶泵供液的管路及自控閥件都要大幾個級別，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，還要考慮泵的進液流速，最好控制在0.3m/s以下，這樣泵的自動上液就得到保證，為制冷系統的全自動運行保駕護航。

1.7 制冷系統提高蒸發溫度的意義

在制冷系統設計中，我們經常按10℃溫差來設計，這是不節能的，從以下的表一數據分析可以看出來：設計冷風機的溫差為8K時，當蒸發溫度在最高-25℃及最低-31℃時，通過能效比計算可知節省17%，在此工況下，并不影響冷庫貯藏貨物的品質。即在高峰用電時，保持庫溫在-17、-18℃時，制冷壓縮機組可達到最大制冷量，基本維持庫溫的情況下，是最節能的；在低俗用電時，將庫溫降至-23℃，利用庫體的保溫緩慢回升，這樣的運行操作也是最節省電費。用電量相同的情況下，電費節省不少。

2 結束語

從以上分析可知：R507在制冷系統局部應用時要注意的一些問題，特別是熱氣融霜時，經過閥組及管道設計選型時，要留意熱氣融霜的壓力及壓損后的融霜壓力對應的飽和溫度，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，若設計選型的閥門太小，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，則大大會影響到壓縮機的蒸發溫度。蒸發溫度的提高，對整個制冷系統的節能比在高壓側降低冷凝壓力幅度更大，且更容易達到令人滿意的結果，但這個結論很多同行設計人員往往忽略的問題。特別是直膨系統，制冷系統的蒸發溫度會降得更低，往往干式制冷系統設計的（壓縮機、膨脹閥、冷風機）不匹配則是能耗增加的一大部分。所以制冷系統的節能不僅僅是某部件的節能，而是整個制冷系統的匹配、合理優化：包括壓縮機、自控閥件、管道、冷風機應用的溫度環境要求時相應的翅片片距、制冷系統集成等綜合設計，做到性價比高、節能減排的制冷系統。

參考文獻

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[2]丹佛斯選型軟件Coolselector 2 中的閥門與管路部件

[3]比澤爾選型軟件BITZER Software V6.9.0 rev2049

[4]雪人股份選型軟件Snowkey SRM V3.3

（作者單位：廣州市粵聯水產制冷工程有限公司）