哪些因素會(huì)影響制冷設(shè)備能耗
蒸發(fā)溫度對能耗的影響
制冷機(jī)的壓縮比會(huì)隨著蒸發(fā)溫度的降低而增大,這直接導(dǎo)致單位產(chǎn)冷量所需的能耗增加。令人意外的是,蒸發(fā)溫度每降低 1℃,就可能額外消耗 3% - 4%的電能。這一數(shù)據(jù)清晰地表明,蒸發(fā)溫度的微小變化都會(huì)對能耗產(chǎn)生較為顯著的影響。
從原理上來說,蒸發(fā)溫度降低,制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)壓力下降,壓縮機(jī)需要消耗更多的能量來壓縮制冷劑,以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。鑒于此,我們應(yīng)盡可能縮小蒸發(fā)溫度的波動(dòng)范圍,適當(dāng)提高蒸發(fā)溫度。
冷凝溫度對能耗的影響
冷凝溫度的升高同樣會(huì)使壓縮機(jī)的壓縮比增大,進(jìn)而增加單位產(chǎn)冷量的能耗。在 25℃ - 40℃的溫度區(qū)間內(nèi),冷凝溫度每升高 1℃,大約會(huì)額外消耗 3.2%的電能。冷凝溫度受多種因素影響,如冷卻介質(zhì)的溫度、流量以及冷凝器的換熱效率等。
當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度升高時(shí),冷凝器與冷卻介質(zhì)之間的溫差減小,換熱效果變差,冷凝溫度隨之升高。例如,在夏季高溫環(huán)境下,冷卻水的溫度較高,如果冷凝器的冷卻水流量不足,冷凝溫度就會(huì)顯著上升,導(dǎo)致壓縮機(jī)能耗增加。
換熱表面油層的影響
若冷凝器和蒸發(fā)器的換熱表面被油層覆蓋,會(huì)引發(fā)一系列不良后果。冷凝溫度會(huì)升高,蒸發(fā)溫度會(huì)降低,這不僅會(huì)減少壓縮機(jī)的產(chǎn)冷量,還會(huì)增加其耗電量。
油層的存在會(huì)阻礙熱量的傳遞,因?yàn)橛偷膶?dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于金屬。例如,當(dāng)冷凝器內(nèi)表面存在 0.1mm 厚的油層時(shí),壓縮機(jī)的產(chǎn)冷量會(huì)下降 16.6%,耗電量則會(huì)增加 12.4%。同樣,若蒸發(fā)器內(nèi)表面有 0.1mm 厚的油層,為維持所需的低溫,蒸發(fā)溫度會(huì)下降 2.5℃,耗電量也會(huì)隨之增加 9.7%。
冷凝器內(nèi)空氣聚集的影響
當(dāng)冷凝器內(nèi)聚集了空氣,會(huì)導(dǎo)致冷凝壓力升高。空氣是一種不凝結(jié)氣體,它在冷凝器內(nèi)占據(jù)一定的空間,阻礙制冷劑的凝結(jié),使冷凝器的有效換熱面積減小,從而導(dǎo)致冷凝壓力上升。當(dāng)不凝結(jié)氣體的分壓力達(dá)到 1.96×10?Pa 時(shí),壓縮機(jī)的耗電量會(huì)增加 18%。
冷凝器管壁水垢的影響
冷凝器的管壁若結(jié)水垢達(dá)到 1.5mm,冷凝溫度會(huì)比無水垢時(shí)上升 2.8℃,耗電量也會(huì)增加 9.7%。水垢的形成主要是由于冷卻水中含有鈣、鎂等礦物質(zhì),在高溫下這些礦物質(zhì)會(huì)沉淀析出,附著在冷凝器管壁上。
水垢的導(dǎo)熱性能極差,它的存在會(huì)大大降低冷凝器的換熱效率。隨著水垢厚度的增加,冷凝溫度會(huì)不斷升高,壓縮機(jī)能耗也會(huì)持續(xù)上升。
蒸發(fā)器表面結(jié)霜的影響
若蒸發(fā)器表面覆蓋了一層霜,其傳熱系數(shù)會(huì)減小。尤其是當(dāng)翅片管外表面結(jié)霜時(shí),不僅增加了傳熱熱阻,還會(huì)阻礙翅片間的空氣流動(dòng),從而降低外表的傳熱系數(shù)和散熱面積。當(dāng)室內(nèi)溫度低于 0℃,且蒸發(fā)器管組兩側(cè)溫差為 10℃時(shí),蒸發(fā)器工作一個(gè)月后,其傳熱系數(shù)大約僅為結(jié)霜前的 70%。
壓縮機(jī)吸入氣體過熱度的影響
壓縮機(jī)的吸入氣體允許存在一定的過熱度,但過熱度過大時(shí),吸入氣體的比容會(huì)增加,導(dǎo)致產(chǎn)冷量降低,相對耗電量也會(huì)上升。吸入氣體過熱度是指壓縮機(jī)吸入氣體的溫度高于其飽和溫度的差值。
適當(dāng)?shù)倪^熱度可以防止壓縮機(jī)吸入液態(tài)制冷劑,避免液擊現(xiàn)象的發(fā)生,保護(hù)壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。然而,過熱度過大則會(huì)使吸入氣體的密度減小,單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流量減少,從而導(dǎo)致產(chǎn)冷量下降。同時(shí),壓縮機(jī)需要消耗更多的能量來壓縮相同體積的氣體,相對耗電量也會(huì)上升。
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