专利名称：提高制冷机效率的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高中央空调制冷机制冷效率的方法。
背景技术：
随着科技和经济迅猛发展，人民生活水平不断提高，对生活质量需求也再不断提高，以中央空调来说，我国中央空调全面发展时期在1980年前后到2000年，那时不管学校、宾馆、医院、单位办公楼、各类公司，只要有经济条件都设施了中央空调或是空调器。这个时期是空气调节粗放型发展时期，在这个时期人们的需求是，要达到冬季不冷，夏季不热就可以满足了。随着科技发展，人民生活水平提高，提出了质量要求。如医院各类病人对空气质量提出不同的要求；病人需求空气质量提高，单位运行成本就得提高，因此摆在科技人员面前的重大任务是，以技术创新，向质量型转变，向节能型转变。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种可提高制冷机耗能比，能延长制冷机使用寿命，并可降低冷却水中军团菌滋生率的提高制冷机效率的方法。
本发明的技术解决方案一种提高制冷机效率的方法，其特征在于将中央空调的制冷机冷却水进水温度降低4℃，同时改变中央空调的制冷机的运行工况，增加10-15％的制冷剂，使制冷机效率提高50-60％。
本发明方法确定降低冷却水4℃，使制冷机耗能比由1∶5提高到1∶8.5以上。以1250万Kcal中央空调制冷系统为例，每年夏季节约运行费用200万元左右，对制冷机安全运行，延长制冷机使用寿命，特别是对全封闭和半封闭制冷机的电机有着重要安全保护作用。同时降低冷却水中钙、镁离子聚集成垢机遇，降低冷却水中军团菌滋生率。冷却水降低4度，对中央空调的制冷机安全运行大有好处，它降低了电机运行电流，对制冷机电机有着安全保护作用，特别是对半封闭和全封闭制冷机电机安全保护更大。同时，它能延长制冷机运行寿命3-5年，降低运行故障率，降低维修费用，对于1250万千卡中央空调制冷系统每年维修费(包括冷冻油、制冷剂、配件及人工费)用不足10万元。冷却水降低4度，对军团菌繁殖有所克制，冷却水中钙、镁离子与水分离成垢速度减慢作用。综合它们的个性和共性提出解决方法，冷却水温度下降4度，对军团菌繁殖率降低，对冷却水中钙、镁离子与水分离成垢速度减慢作用；确保制冷机冷却水流与流速，流速在2m/s左右时(制冷机厂规定冷却水进机流速在1.5-2.5M)，冷却水钙、镁离子难于聚集成垢。同时冷却水流速在2m/s时，军团菌滋生机遇减少，如俗话所说；“流水不腐，户枢不蠹”。为解决冷却水中溶质不断升高，和军团菌滋生的数量，采取定期排污放水，一般两天(50小时)排污放水一次。冷却水降低4度，制冷机效率提高已成为事实；设有湿蒸发器的制冷机效率提高70％左右，设有干蒸发形式的制冷机效率提高40％左右。如1250万千卡的中央空调制冷系统，采用本发明方法后，经济效益显著，每年夏季节约运行费用200万元左右。同时对中央空调的发展、节约能源、节约运行成本开柘了一条新路。
图1是本发明的冷却水温度高低与制冷机制冷效率影响关系示意图。
具体实施例方式
本发明的提高制冷机效率的方法是，将中央空调的制冷机冷却水进水温度由32℃降低4℃改为28℃，同时改变中央空调的制冷机的运行工况，增加10-15％的制冷剂，使制冷机效率提高50-60％。
本发明根据制冷四大循环原理及相互之间的特点与特性，进行综合研究分析，确定降低冷却水4℃，使制冷机耗能比由1∶5提高到1∶8.5以上。
从事制冷专业者都知道这样一个原理，制冷机制冷时，冷凝温度越低，制冷机制冷量越大。冷凝温度降低，制冷机排气压力就下降，使制冷机的压缩比减小，电机运行电流就下降，电机功率消耗就下降。
以玻璃钢冷却塔为例，生产的冷却塔出水温度为32度，进水为37度，是根却塔通常标准冷却工况(即干球温度32度，湿球温度28度)而设计的。对于冷却塔来说选32-37度温度与温差是比较节能的，如果制冷机选用28-33℃进出水，与32-37℃出水，制冷机制冷效率是怎么样？两者关系怎样，那种方式更节能。图1即为冷却水温度高低与制冷机制冷效率的影响关系示意图，通过图1分析就可以得出，当冷却水为32℃进入制冷机时，制冷机效率为100％(A点)，当冷却水为28℃进入制冷机时，制冷机效率为140％(B点)。根据图1，冷却水在额定流量时，进口温度与制冷机效率的关系，制冷效率随着冷却水的进口温度降低而直线上升，为提高制冷机效率，似应尽量使冷却水的温度降低。温度不能低于厂家规定的要求(一般要求不低于19℃)。
实施例1选用美合资马利SC---150L冷却塔塔型，每4台组装成一台，型号为TSC---500ML冷却塔(一共组装6台TSC---500ML冷却塔)，同时加以改进，冷却塔内填料增高约10％，风机由5.5KW改为7.5KW，排风量由330000M3/h增大到392000M3/h，约增大17.5％风量。TSC---500ML型冷却塔在不同天气下运行良好，参数见表1TSC--500ML型冷却塔在不同天气下运行参数表1 在已定塔型冷却工况下，空气中湿度与温差决定冷却塔出水温度。空气中湿度越大，湿球温度就越高，冷却塔冷凝效率就越差，冷却塔出水温度就高。如表1中，7月4日15时，小雨，气温24-27℃，冷却塔出水27.9℃，冷却塔进水32℃，由于天气阴有小雨，空气中湿度大，温差小，冷却塔出水温度就高。而7月15日15时，睛天，气温29-38.5℃，冷却塔出水温度为26.8℃，进冷却塔水温为29.8℃。这说明当日天气温差大(9.5℃)，空气中湿度小，冷却塔出水温度就低。
冷却塔出水降低4℃，对制冷机的制冷效率有什么影响？下面通过YT离心机在各个介段运行参数进行分析，详情见表2YT离心机运行参数对照表表2YT离心机运行参数对照表表2 注国内常用热量单位为千卡(Kcal)，国外常用热量单位为冷吨(TR)，便于用户了解，常用KW作对照，以KWKW了解制冷效率提高。
从表2中数据分析得出结论，制冷机冷凝水温度降低，制冷机的制冷量就提高，电动机运行电流就下降，这己定事实无何非议。在制冷机满载运行时，运行参数1耗能比达到1∶9.72，而运行参数5中耗能比达到1∶7.48，运行参数5冷却水温度比运行参数1冷却水温度低1.8度，但是能量调节、电动机运行电流相等，而耗能比值差23％。分析运行参数1，可看出，A、制冷机刚投入运行时，冷冻水温度高，制冷剂蒸发温度与冷冻水温差大，热量传递速度快，制冷机效率就高。B、由于蒸发器内蒸发温度提高，蒸发压力也就提高，气态制冷剂密度就高，制冷剂循环量就大，使制冷机效率提就高。C、刚投入运行，冷冻水温度高，热量传递速度快，使制冷剂蒸发压力提高，造成蒸发器与冷凝器之间压差小，所以压缩比就小，运行电流就低。分析参数5，可看出，A、冷冻水出口温度低(7.2度)，蒸发压力和蒸发温度就低，蒸发压力与冷凝压力之间压差就大，制冷机电机消耗功率增大。B、由于蒸发压力低，气态制冷剂密度就低，制冷剂循环量小，制冷机效率就下降。
从表2中运行参数2-4看出这样一个问题，蒸发器出口冷冻水温度都是6℃，比运行参数5蒸发器出口冷冻水温度低1.2℃，反而耗能比运行参数5高出1.2--1.6KW，这就要从制冷机热量转换系统中来分析。当记录运行参数5时，观看蒸发器液面镜时，液态制冷剂占镜面1/6，当记录运行参数2-4时，观看蒸发器液面镜时，液态制冷剂占镜面4/6。这说明蒸发器内液态制冷剂多少，是影响热量传递速度的，因为采用高效满液式蒸发形式蒸发器，所以液态制冷剂占镜面面积大，占蒸发器内传热管面积就大，热量传递效率高，制冷机效率就高。只是传热系数(液态制冷剂与冷冻水传热系数，气态制冷剂与冷冻水传热系数)不同，决定制冷机效率也不同。
蒸发器内液态面减少的原因主要是冷却水温度低，使冷凝器压力就低，冷凝后的液态制冷剂流向蒸发器速度减慢，造成蒸发器内液态制冷剂量不足，使液位面下降，制冷机的制冷效率就低。当制冷机运行时，能量调节在70％左右时，蒸发器内的制冷剂(在满液式蒸发内沸腾与蒸发同时进行)沸腾蒸发速度减慢，蒸发器液面就不断升高，热量传递速度就不断提高。制冷机效率由运行参数5的1∶7.48，上升到运行参数2-4的1∶8.5以上。
要解决在28度冷却水工况下使制冷机效率提高的问题，制冷机空调运行工况参数就得改变，见表3。要使制冷机满载运行的制冷效率提高，就要充加一定量的制冷剂。
28度冷却水工况下，制冷机空调运行工况参数确定表3
实施例2给五台YTH3C1E25CMJ离心制冷机充加制冷剂，把进入制冷机冷却水温度控制在28度，能量调节在100％充加制冷剂，同时观察蒸发器液镜面中液态制冷剂升高，等到液态制冷剂上升到镜面5/6时，停止充加制冷剂，观察制冷机运行各阶段的参数如下，见表4。
制冷机补充10-15％制冷剂后运行参数表4 从表2同表4中的参数比较后，确定对第一次创新中存在问题判断和解决问题的方法是正确的。如表2中运行参数5，其冷却水进机温度为22.8℃，耗能比为1∶7.48，而表4运行参数6中，冷却水温进机温度为28℃，耗能比为1∶8.25，冷却水温度相差5.2℃，制冷机效率提高(8.25-7.48)/7.48＝10.3％。同时表4运行参数2中，冷却水进机温度为32℃时耗能比为1∶7.56，比厂方规定的冷却水进机为32℃时耗能比为1∶5.37提高了(7.56-5.37)/5.37＝40.8％。这说明制冷剂在蒸发器内液面升高，传热管在液态制冷剂中的面积增大，使媒水传递热量速度加快，制冷机效率也就提高了。通过以上参数分析，说明第二次创新取得了成功。
通过对表4的运行参数分析，冷却水温度降低4℃，制冷效率就提高(8.25-5.37)/5.37＝53.6％，通过几年运行记录数据分析，夏季冷却水进入制冷机平均为27℃，耗能比为1∶9.08，整个夏季制冷机效率提高(9.08-5.37)/5.37＝69％。运行费用照28℃进水计算，其创新前后制冷系统运行消耗见对照表5。
创新前后制冷系统运行对照表5 注电价每度为0.776元，水价每M3为2元计算的。
从表5可看出，制冷机冷却水温度降低4℃，制冷机效率提高，运行费用下降。
权利要求
1.一种提高制冷机效率的方法，其特征在于将中央空调的制冷机冷却水进水温度降低4℃，同时改变中央空调的制冷机的运行工况，增加10-15％的制冷剂，使制冷机效率提高50-60％。
全文摘要
本发明涉及一种提高中央空调制冷机制冷效率的方法，它将中央空调的制冷机冷却水进水温度降低4℃，同时改变中央空调的制冷机的运行工况，增加10－15％的制冷剂，使制冷机效率提高50－60％。本发明方法确定降低冷却水4℃，使制冷机耗能比由1∶5提高到1∶8.5以上，对制冷机安全运行，延长制冷机使用寿命，特别是对全封闭和半封闭制冷机的电机有着重要安全保护作用。同时降低冷却水中钙、镁离子聚集成垢机遇，降低冷却水中军团菌滋生率。
文档编号F28C1/00GK1412514SQ02148468
公开日2003年4月23日 申请日期2002年12月10日 优先权日2002年12月10日
发明者蔡春余 申请人:蔡春余