商超制冷系统的选型与安装要点.pdf

43第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology商超制冷系统的选型与安装要点吴腾飞 李成祥 陈颖颖(海尔开利冷冻设备有限公司 青岛 266000)摘 要 本文总结了商超制冷系统的机组选型、管路设计、施工安装和设备调试等方面应注意的问题，并结合实际工程案例中出现的问题提出解决方案。制冷系统是一个集各种设备部件于一体的集成系统，从设备前期勘察选型到中期施工，调试运行，任一环节出现问题都将影响系统的正常运行。关键词 压缩冷凝机组；负荷；隐患；匹配The Selection and Installation Points of Supermarket Refrigeration SystemWu Tengfei Li Chengxiang Chen Yingying(Qingdao Haier-Carrier Refrigeration Equipment Co.Ltd.,Qingdao,266000,China)Abstract This paper summarizes the problems that should be paid attention to unit selection,pipeline design,installation,equipment debugging,etc.At the same time,the solutions are proposed combining with the problems in practical engineering cases.Refrigeration system is an integrated system that integrates various equipment components.From the preliminary investigation and equipment selection to installation and equipment debugging,any problem in any link will affect the normal operation of the system.Keywords compressor condensing unit;load;hidden;danger;matching通讯作者：吴腾飞，女，工程师，从事冷链制冷系统设计。随着人们购物方式的改变和生活品质的提升，小型社区便利店和线上生鲜团购变得越来越普遍，导致小型制冷系统中风冷式压缩冷凝机组的应用也随之增多。风冷式压缩冷凝机组是将压缩机、管路阀件、冷凝器、储液罐、远程电控监控等集成在一起的设备，是整个制冷系统的核心。当前冷凝机组行业存在的弊端也很突出，如技术储备不足、稳定性差、施工工艺不规范、缺乏售后保障、大马拉小车等现象，不仅可能会给客户带来经济损失，还会扰乱市场环境1。本文主要探讨风冷式压缩冷凝机组在小型商超冷链系统的应用及存在的问题。1 机组选型和匹配风冷式压缩冷凝机组按照压缩机种类分为：涡旋式、转子式和活塞式；按照功能分为冷暖型和单冷型。目前社区商店和生鲜冷库，主要应用机型为单冷型机组。夏季，当室外环境温度升高时，机组冷凝温度升高，制冷能力下降，耗功增加，同时夏季也是末端冷量需求最高的季节。而在冬季，室外环境温度降低，机组冷凝温度降低，制冷能力增加，耗功减少，但相对夏季来讲，冬季末端需求负荷相应降低，机组配置过大会出现大马拉小车现象。冬季应用条件下当环境温度低到一定程度，系统高压过低，无法建立供液压差，导致机组无法正常启动。因此选取合适的设备对于小型制冷需求应用和节能来说有重要意义。机组选择既要满足高负荷需求，又要注意低负荷的应用状况。通常情况下，制冷系统一般根据可能出现的最大制冷负荷匹配机组，并在设计过程中留一定的安全裕量，因此最终匹配的制冷系统即使在最大负荷工况下还有一定的余量2。正常情况下制冷系统在夏季或化霜之后会出现高负荷工况，其他时间均在部分负荷下运行，尤其是冬季或晚上，末端需求负荷会更低，对于此种应用的系统，需要考虑系统的能量调节。目前对于风冷式压缩冷凝机组来说，能量调节分为以下方式：一是机组自身调节，如电机变频、数码等；二是系统调节，如热气旁通、增加末端虚负荷等。从节能角度来说，机组自身优化大于系统调节。在社区商超冷链系统中，末端设备为玻璃门展示柜和敞口展示柜，社区店内环境工况、空调出风口位置、展示柜布局、机组位置等因素都会影响系统正常运行。机组配置偏小，会出现夏季制冷系doi:10.20094/j.issn.1674-0548.2023.02.04344第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology统无法降至所需温度的情况；配置偏大，需要考虑冬季低压报警，这种现象在冬夏温差大地区会比较明显。对于不同区域，不同散热条件和不同使用方式，机组的配置不大相同，需根据实际情况具体分析。案例1：深圳某便利店，店内三台展示柜分开布置且陈列商品较少，其中一台位于便利店门口，从配置、室内温湿度、机组通风温度、管路等方面核算，机组均能满足要求，但现场调试末端柜体温度均不达标，机组长时间运行不停机。现场勘察发现，白天营业期间，便利店店门为常开，店员会开启门上方的风幕机。当调试人员关闭店门和风幕机时，展示柜温度能达到设计温度，机组运行也恢复正常。从这个案例可以看出，风幕机的出风影响了靠近门口展示柜的风幕，导致展示柜的需求负荷大大增加。案例2：武汉某便利店有两台相同的冷藏立柜。根据夏季工况，制冷系统匹配了一台定频压缩机，夏季安装运行正常，到冬季后压缩机出现故障。现场勘察发现，店内制冷仅开启一台冷藏立柜，另一台做常温柜使用。按照当时的应用工况分析，末端负荷减小一半，同时冬季室外环境温度较低，制冷系统处于“大马拉小车”的状态，压缩机出现频繁启停和冷冻油不足的现象，最终使压缩机失效。针对此类应用，建议采用能量可调节制冷机组，使机组能同时满足高负荷和低负荷需求。因此，针对不同的应用场景和使用方式，选配机组需综合权衡。尤其是夏季温度偏高，应用场景复杂、施工水平参差不齐等情况下，制冷机组的选型十分重要。2 制冷管路设计制冷管路设计是制冷系统设计的重要组成部分。管路设计的好坏直接影响制冷系统的设计质量，关系到制冷系统运行的安全可靠性、经济合理性和安装操作的方便性3。在工程应用中，采用限定管段流动阻力损失来确定管径规格，管段阻力损失对应的饱和压降约为0.51。对卤代烃制冷系统，要求制冷剂的流速满足系统的回油要求，水平管路需设有一定坡度，以便于系统中冷冻油能顺利返回压缩机。在制冷管路设计时，回气立管需保证末端的回油要求，同时结合管路压降要求和现场实际情况确定管径。管径设计过大，制冷剂充注量增加，材料成本上升；管径过小，系统压降偏大。在供液管路设计中要避免制冷剂闪蒸和液锤现象发生，同时对于多蒸发器系统需注意各蒸发器间供液阻力平衡，避免局部蒸发器出现供液不足的问题。在系统末端设备温度不达标的案例中，通过仪器检测发现蒸发器末端到机组的压降通常比较大，导致温降大，最大温降可达十几摄氏度。这就需要压缩机运行在更低的温度来满足末端的负荷需求，偏离设计工况，负荷需求较大时制冷系统表现为压缩机能力不足。制冷系统中管径选择需要考虑制冷剂种类和管路长度的不同，计算选取不同的管路管径，管径的不合理选取会给系统运行带来很大隐患。3 施工安装在小型商超制冷系统中，很多系统隐患问题源于安装不规范。制冷系统安装包括制冷机组安装、管路布管焊接、管路保温、末端蒸发器安装、抽真空、充注冷冻油和制冷剂等。每一个流程都有各自的规范操作要求。3.1 机组和管路的安装风冷式压缩冷凝机组根据现场勘察情况选择安装形式，需考虑承重、安装空间、通风条件及噪音等因素，优先考虑吊架安装的形式。机组不能直接置于地面或在机组包装木托之上运行使用，需采用吊架或安装在相应的机组基础上，避免压缩机运行过程中振动引起管路断裂和噪音过大。同时应注意机组安装的距离要求。在夏季出现高压报警的案例中，冷凝器进风侧狭小和冷凝器脏堵现象较为普遍，尤其是直接安装在地面上的机组。图 1 蒸发器阀件安装顺序Fig.1 Evaporator valve installation sequence制冷管路的安装应从管道布管、管道焊接（充氮焊接）、管路加工（去铜屑毛刺）等施工细节中严格按规范操作。如图1某项目在安装过程中，由45第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology于蒸发器供液管阀件安装位置错误引起管道脏堵，导致电磁阀失效，末端到达设定温度时依然在制冷，调整供液管阀件顺序后系统恢复正常运行。分支路管路要采用三通与主管相连接，供液管分支路必须从主管的底部分出，回气管分支路必须从主回气的顶部接入。某项目在现场检查时发现，分支路未使用铜配件连接，回气管分支路直接插焊于主管顶部开孔处，此种做法会导致系统管路压降增加。在极端工况，机组的余量可能不满足末端的负荷需求，影响制冷系统运行的可靠性。充氮焊接是施工过程中基本要求，使焊接部位的内壁在焊接前到冷却后均处于无氧状态，避免焊点处因温度过高被氧化。充氮焊接完成后焊接处见图2。从图中可以看出焊点处光亮无氧化皮，焊料填充充分且无虚焊。图3为不合格的焊接，从图中可以明显看出焊件表面布满了氧化皮。在后期系统运行中，氧化皮会逐渐脱离管壁，变为管道中的杂质。润滑油中的杂质会影响压缩机的润滑、吸气携带的杂质冲击磨损压缩机头内部结构等，对制冷系统的安全稳定运行产生不利影响。图 2 充氮焊接剖开截面Fig.2 The open section of nitrogen-filled welding 图 3 不合格焊接剖开截面Fig.3 The open section of unqualified welding在管路安装过程中，任一不规范操作都会对系统影响产生很大影响。铜管采用软管时，管路安装不直时会影响制冷系统回油和增加系统压降。现场管路绕梁或障碍物时需要上翻或下翻时，下凹处易出现积液现象，上凸处易产生气囊4，阻碍制冷剂在系统中流动。管路焊接过程中不使用铜配件，如大口径铜管现场弯管，分支路直接开孔插焊等不规范操作使得制冷系统压降增大。3.2 制冷剂充注和系统调试在制冷剂充注之前，要对系统进行保压和抽真空。其中保压必须使用干燥的氮气。保压前要将所有的阀门打开，电磁阀手动打开或线圈通电。当主管路有多条支路时，应对每条支路单独保压。另外隐蔽工程管路应提前保压测试。保压检漏是保证制冷系统气密性的一项重要手段，必须按照规范要求进行。对于商超制冷系统，尤其是部分管路需要隐蔽处理，工期紧，管路过长等，保压合格才能保证项目的顺利完成。某一拖三项目在施工过程中未进行保压试验，直接进行系统抽真空，在抽真空较长时间后，管路内依然有大量气体被抽出，随后检查整个系统的焊接接口，发现隐蔽管路中一焊接口未焊接。此种失误虽然能在抽真空过程中被发现，但对于焊接质量不良的微漏却无法及时发现补救。系统抽真空之前必须对整个系统进行保压试验，真空度测试必须采用真空计，不得使用普通压力表测试。抽真空应从高低压同时进行，使系统真空度达到要求值以下，且不得以抽真空时间长短来判断是否抽空完毕。实际工程中，由于抽真空不彻底导致制冷系统调试运行压力高的情况时常发生。真空测试通过后，应立即进行制冷剂充注，充注管在与系统连接之前需先排净空气。对于混合制冷剂，只能以液态的形式进行充注，避免制冷剂成分发生改变，同时合适的制冷剂充注量是系统稳定运行的基础。冷冻油需根据压缩机要求和系统具体情况进行补充。图4为压缩机缺油造成内部元件磨损。在调试运行中，需注意观察机组冷冻油情况及时补油或换油。通常情况不需要增补冷冻油，对于管路过长或系统回油不佳的系统，需要专门评估。制冷系统冷冻油的种类，不同品牌的压缩机应用的冷冻油有所不同，若应用其他种类冷冻油需与压缩机厂家沟通确定，避免不同种类润滑油混合后影响压缩机的润滑。46第46卷第2期2023年6月Vol.46,No.2June.2023冷 藏 技 术Journal of Refrigeration Technology图 4 压缩机涡旋盘和轴承磨损Fig.4 The worn of compressor scroll disc and bearing机组调试前需检查接线、检查电源、机组型号和参数设定、末端阀件等情况。试运行时再次检查机组和末端的设定是否正确，若制冷剂不足需另进行补充，尤其要检查各支路的制冷情况并调整末端设备过热度，观察压缩机的回气温度和回气阀的结霜情况，严禁吸气带液，制冷剂液体进入压缩机吸气口，会产生剧烈的敲击声，极易引起压缩机内部元件的磨损和破坏。液击是压缩机损坏的一个常见原因。因此，调试运行阶段，需对制冷系统重新检查，避免个别细节问题影响整个系统的正常运行。4 总结本文主要介绍了风冷式压缩冷凝机组在小型商超制冷系统选型及应用过程中的主要问题及应对方案。制冷系统集设计选型、现场应用和安装施工质量于一体，任一方面出现偏差，均会影响制冷系统的正常运行。当前压缩冷凝机组行业技术水平参差不齐，需规范设计，提高施工工艺以满足个性化的市场场景应用。参考文献1 初琦.2020年度中国冷凝机组市场发展分析J.制冷技术,2021,41(s1):38-44.2 苑增之.制冷系统能量调方式及其经济性能C/中国制冷学会.中国制冷学会第十七次团体会员大会暨第五届全国食品冷藏链大会论文集:2004年卷.北京:中国制冷学会,2004:204-208.3 申江.冻结设备与装置M.北京:中国建筑工业出版社,2010.4 温均雄,张晓娅.制冷系统吸气管存液弯的不利影响及消除方法J.冷藏技术,2021,44(3):30-35.国家发展改革委发布2023年国家骨干冷链物流基地建设名单6月，国家发展改革委印发关于做好2023年国家骨干冷链物流基地建设工作的通知，发布新一批25个国家骨干冷链物流基地建设名单。国家骨干冷链物流基地是依托存量设施群布局建设的大型冷链物流基础设施，是整合集聚冷链物流资源、优化冷链物流运行体系、促进冷链物流与相关产业融合发展的基础支撑、组织中心和重要平台。2020年以来，国家发展改革委已分3批将66个国家骨干冷链物流基地纳入年度建设名单，基地网络覆盖29个省（自治区、直辖市，含新疆生产建设兵团）。本次发布的25个国家骨干冷链物流基地在存量冷链物流规模、基础设施水平以及上下游产业配套等方面具备良好条件，并在三个方面具有明显示范带动作用：一是带动上下游产业转型升级。相关基地充分发挥区域冷链物流网络组织核心作用，畅通覆盖城乡的冷链物流服务网络，有效促进冷链物流提质增效降本，有力带动引领冷链物流和相关产业转型发展。二是引领冷链物流绿色创新发展。相关基地积极加强智慧化、绿色化设施设备应用，示范带动周边地区提升冷链物流智慧绿色发展水平。三是夯实构建新发展格局基础。相关基地充分发挥自身地理区位、服务网络、产业基础优势，打通国内国际冷链物流通道，为加快构建新发展格局创造良好条件。通知要求，相关省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团发展改革委要指导承载城市人民政府、基地建设运营主体高质量推进国家骨干冷链物流基地建设，切实发挥基地带动引领作用，整合集聚冷链物流资源，促进冷链物流与相关产业深度融合、集群发展，为构建新发展格局创造更好条件。同时，加强国家骨干冷链物流基地运行监测，建立健全国家骨干冷链物流基地重大项目储备库并动态更新。国家发展改革委将加强基地建设运行情况监测评估，并统筹利用相关资金渠道支持基地内符合条件的项目建设。信息动态