浅谈制冷机效率的改善
原创 朱虹
在很多的工厂、酒店、写字楼、购物中心、数据中心等，都安装有大量的制冷机，用以调节空气的温度、湿度或提供低温换热介质。制冷机在绝大多数使用单位中都是用电大户，甚至是最大的能耗单元。随着夏季来临，气温迅速升高，制冷机的运行负荷也将达到一年中的最高，如何满足制冷需求并保持制冷机高效运行，对制冷机的运营管理将是很大的挑战。接下来将从制冷效率的评估、影响制冷效率的因素以及运营优化等三个方面浅析制冷机效率的改善。
1、制冷机效率的简单评估
在制冷机运行的过程中，很容易因各种原因导致系统运行效率的下降，首先，我们先来看看如何简单评估制冷机运行效率的好坏。在蒸发器或冷凝器，都设有很多的仪表，我们可以通过这些仪表，对热量平衡进行计算，做初步判断：
冷冻水温差x冷冻水流量x (1.15-1.2)=冷却水温差x冷却水流量
在系统满载、运行良好，且仪表准确的情况下, 等式两边数据的差值应该小于7.5%. 如果大于7.5%, 则表明系统存在问题，需要进行排查。
2、在了解了如何判断制冷机运行效率的好坏后，我们来看看哪些因素会影响制冷机的运行效率
1）换热器的污堵
这是造成制冷机换热效率大幅下降进而降低冰机运行效率的主要因素。一般用“趋近温度”（或小温差）这个指标来衡量换热器换热效率，对制冷机的换热器来说，“趋近温度”定义为蒸发器或冷凝器中制冷剂的饱和温度与出水温度间的差值。通常，在相同工况情况下（负荷、进水温度等条件相当），趋近温度每上升1 摄氏度将导致2-3%能耗的损失。
管路污堵的主要原因就是水处理出了问题。在冷凝器的水侧，由于冷却水是开放式的循环系统，水在系统中不断循环使用，不断蒸发，原水中带入的各种无机物离子和有机物离子持续浓缩，同时冷却塔和接水盘在阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的等影响下，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会造成冷却水水质恶化，从而产生结垢、腐蚀、沉积、微生物等问题。这些问题将会导致冷凝管路的污堵。而在蒸发器的水侧，冷冻水是在封闭的管路中循环，通常不会浓缩，一般不会有结垢的风险，但如果处理不当，仍会出现腐蚀、微生物的问题，导致蒸发器水侧的污堵。
无论是冷凝器还是蒸发器，只要出现这些问题，都意味着管路不再保持清洁，换热效率、流量等都会受到不利的影响，导致制冷机运行效率的降低，因此做好水处理，是维持制冷机高效运行的一项重要管理手段。
也有一些人认为，水处理花费高，没有必要做，只要每年做做清洗就好了，殊不知，频繁的清洗不但会对设备、管路带来伤害，而且在污垢慢慢形成的过程中，制冷机运行效率也逐渐降低，大量的电费在此过程中也被白白浪费了。
2）制冷剂量是否合适
其次，合适的制冷剂液位，是维持制冷机运行效率的重要因素。如果制冷剂太多，会导致蒸发器内制冷剂气液共腾或冷凝器中存有大量制冷剂液体，如果制冷剂太少，会降低蒸发器换热效率，限制热交换能力，增加排气压力 (冷凝压力)，导致能耗的增加，通常，冷凝压力每增加1psig，会导致能耗上升1-2%。
在其它运行工况正常的情况下，制冷剂的量是否合适可以通过以下三个方面来查看：一是可以从蒸发器趋近温度升高来判定，蒸发器的趋近温度升高，表明制冷剂不足，二是通过确定蒸发器与冷凝器表的读数与温度/压力曲线是否吻合，三是直接从视孔中检查油内是否有泡沫。
3）空气、水气渗漏
在制冷机的低压侧，随着设备的运行，可能会有不可冷凝的气体泄露并逐渐积累在高压侧, 导致冷凝压力的上升，造成能耗的上升、制冷量的降低。通常认为，每500g空气的渗入将导致2-3%的能耗损失。
一般可以通过把冷凝器的温度对应的冷媒的饱和蒸汽压与冷凝器的压力做对比来判断是否有空气渗漏。通过查表，可以看到在一定的温度下，实际的压力与冷媒饱和蒸汽压相差的部分就是空气增加的。需要定期检查来排除空气的措施是否有效。
4）油渗漏的影响
制冷机的运行中，偶尔会出现润滑油泄露的情况，润滑油泄露会导致蒸发器、冷凝器的换热效率降低、增加趋近温度、增加冷凝器与蒸发器制冷剂的温差。制冷剂中含有1%的油将会导致制冷机效率下降2%。
3、运行操作的改善
另外，除上述影响制冷机运行效率的因素外，也可通过对运行操作的优化来提升制冷机的运行效率，比如，
1）提高冷冻水水温
在满足需求的条件下，尽可能提高冷冻水水温，升高1摄氏度冷冻水，可以节约2-3%（定频）或3-5%（变频）的电能。
2）降低冷却水供水水温
降低冷却水供水水温，可以通过增加冷却塔风机开启数量及频率、改善冷却塔的运行状况等来实现。冷却水供水水温每升高1摄氏度会导致制冷机能耗上升2-3%。
3）确保合适的冷凝器水流量
配合合适的水流量，可以把制冷机的效率提升到最佳，根据制冷机厂家给出最小和最大的流量范围来合理调整实际流量大小，防止系统因为水处理问题，例如结垢、沉积、微生物造成过滤器堵塞，影响冷却水流量。
4）最佳运行负荷
根据制冷机厂家给出的最佳运行负荷，来评估部分负荷和满负荷时的效率，决定合适的负荷，达到制冷机的最佳运行状态。大功率设备长时间低负荷运行，不如通过不同功率设备的组合运行更为高效。