螺桿式低溫制冷機組節能技術分析

董學方+++孔憲梅

摘 要：螺桿式壓縮機近年來被應用于各行各業中，尤其在煤炭凍結、化工、制藥、速凍等領域，都取得了一定的進展。文章將對市面上常見的幾種螺桿式低溫制冷壓縮機組進行對比，并深入研究螺桿式低溫制冷壓縮機組中壓縮機和機組的節能技術，以供相關從業人員借鑒學習。

關鍵詞：螺桿式壓縮機；雙級壓縮；雙機壓縮；單級壓縮

隨著全球變暖的日益嚴重，環境問題成為業界面臨的主要問題之一，因此如何節約能耗，減少資源的浪費，成為各行各業共同關注的問題。螺桿式壓縮機應用廣泛，是許多領域不可缺少的制冷設備，因此提高螺桿式低溫制冷機組的環保性能夠有效的減少能量的消耗，環節臭氧層破壞等環境問題。文章將通過對螺桿式低溫制冷機組不同制冷劑的應用分析，探討螺桿式低溫制冷機組的節能技術。

1 常見的螺桿式低溫制冷機組

1.1 帶經濟器螺桿式低溫制冷機組

這種帶經濟器螺桿式低溫制冷機組十分常見，其特點是結構簡單，適用于低溫工況，但制冷效果十分有限，無法應付大規模的制冷工作，一般來說，可通過簡化該螺桿式低溫制冷機組的系統設計，來達到節能環保的目的。[1]

1.2 螺桿式雙級壓縮制冷機組

該系統應用最為廣泛，可應付不同溫度工況的工作，并且節能，中間完全冷卻系統的COP值較中間不完全冷卻系統的COP值高，這在一定程度上減少了該螺桿式低溫制冷機組油量的使用，即使在封閉的環境下增加該螺桿式低溫制冷機組的油量，也不會影響該螺桿式低溫制冷機組的油分離器的效果，是一種能夠隨著蒸發溫度而改變壓縮機油泵的螺桿式低溫制冷機組。此外，螺桿式雙級壓縮制冷機組具有良好的容積比，能夠根據冷凝溫度，將蒸發溫度調整到最佳，因此該螺桿式低溫制冷機組能在不增加油量消耗的前提下，保證冷卻排氣，性能遠遠優于帶經濟器螺桿式低溫制冷機組。

1.3 單機雙級壓縮制冷機組

相比螺桿式雙級壓縮制冷機組，單機雙級制冷機組的性能要稍差一點，系統也存在著一些不足。相比其他螺桿式低溫制冷機組，單機雙級壓縮制冷機組的占地面積大，這在一定程度上增加了單機雙級壓縮制冷機組的成本，并且這種類型的螺桿式低溫制冷機組的管路閥門復雜，給維修人員的工作提出了一定的挑戰，也給日常的維護工作增加了一定的難度。但在某些情況下，單機雙級壓縮制冷機組也彌補了其他種類螺桿式低溫制冷機組的不足。主要體現在單機雙級壓縮冷卻機組能夠調節內容積比，考慮到螺桿式低溫制冷機組要一年四季不間斷的運行，該功能會增加單機雙級壓縮制冷機組的運行效率，從而省去大量的額外功耗。[2]從這個角度講，單機雙級壓縮制冷機組具有其他螺桿式低溫制冷機組不具備的節能功能。此外，這種類型的螺桿式低溫制冷機組只采用一臺壓縮機和一臺電機，并且該機組的油路系統較為簡單，結構緊湊，大大方便了操作人員的日常操作。

2 螺桿式低溫制冷機組節能技術

上述幾種螺桿式低溫制冷機組都是常見的制冷機組，在所從事工作中，主要使用單級螺桿式低溫制冷機組，制冷的最低溫度為-7℃，因此，就單級制冷機組的節能技術進行研究。

2.1 應用環保制冷劑

2.1.1 R22制冷劑

R22制冷劑是當前使用最為廣泛的一種中低溫制冷劑，應用范圍包括家用空調、商用空調、食品冷凍設備、冷凍冷凝機組、工業制冷等，對于滿足大范圍的制冷需求起到了重要的促進作用。

2.1.2 R134a制冷劑

R134a也是一種使用非常廣泛的中低溫環保型制冷劑，此種制冷劑不僅具有節能性，還具有良好的綜合性能，因此當前其已經成為一種安全有效的R12替代品，在R12制冷劑應用的多數領域也有著廣泛使用，如中央空調、冰箱、冷柜、冷庫、商業制冷、冷凍冷凝機組等。

R134a的化學穩定性較強，但其溶水性高于R22，因此容易出現對制冷系統不利的情況，即使只存在少量的水分，一旦受到潤滑油的影響，就會產生一氧化碳、二氧化碳、酸等氣體，從而對金屬產生腐蝕作用，不利于制冷機組的運行效率提升。因此，在使用R134a制冷劑時，應當保證制冷機組的干燥和清潔。

2.2 螺桿式單級壓縮制冷機組節能技術

首先，螺桿式單級壓縮制冷機可以應用壓差供油方法，相比于傳統的強制供油法，可以避免油泵常開，由此也就能夠大大節省油泵功耗，減小磨損。另外，通過根據壓差合理的供給壓縮機油量，還能夠在很大程度上避免附加攪拌功耗，減小磨損，從而達到節能目的。

其次，當內壓和外壓比相同時，螺桿式壓縮機的能耗最低，尤其是應用低溫螺桿機。根據實踐研究顯示，制冷機組的內容積比合理調節，最大可以節省功率達14.7%。如果制冷機組是全年運行，當蒸發溫度低于-25℃時，可以將內容積比固定為5.0，不再調節，仍可以保證節能效果。

最后，螺桿式低溫制冷機組的節能指標主要表現為單位制冷量的耗電量，也就是壓縮機制冷系統指標（COP）。影響COP指標的因素有壓縮機轉子型線、孔口設計、潤滑油量、零部件間隙等，因此，為了保證節能效果，應科學設計轉子型線，如采用雙邊不對稱型線，優化孔口的位置和大小，合理應用潤滑油，根據有限元方法科學計算零部件間隙等。通過采用上述措施，既可以延長壓縮機使用壽命，還能夠達到理想的節能效果。

3 結束語

綜上所述，在制冷行業大力推行節能的制冷劑是節能減排的最好方法，相關企業要注意螺桿式低溫制冷機組盡量有節制的使用，從而避免螺桿式低溫制冷機組讓環境問題更加嚴重。

參考文獻

[1]盧允莊，張為民，周海峰，等.用于低溫復疊式制冷的CO2螺桿式壓縮機組的性能實驗[J].制冷與空調，2011，05：93-97.

[2]古宗敏.商用空氣源熱泵機組級端環境氣溫下運行性能分析及系統改進實驗研究[A].南昌大學[C].中國制冷學會、全國商業冷藏科技情報站，2013.

[3]卓存真.螺桿制冷壓縮機組的節能技術探討[A].中國制冷學會、全國商業冷藏科技情報站.第六屆全國食品冷藏鏈大會論文集，2010：4.