大型冷庫(kù)在進(jìn)行制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),冷凝方式是影響設(shè)備投資、運(yùn)行能耗和后期維護(hù)的重要因素。目前工程中常見(jiàn)的冷凝方式主要包括風(fēng)冷冷凝器和蒸發(fā)式冷凝器。對(duì)于大型冷鏈物流中心、食品加工冷庫(kù)、果蔬冷庫(kù)以及低溫冷凍庫(kù)來(lái)說(shuō),風(fēng)冷和蒸發(fā)冷應(yīng)該怎么選?不能只比較設(shè)備采購(gòu)價(jià)格,還需要結(jié)合制冷負(fù)荷、當(dāng)?shù)貧夂?、水電成本以及全年運(yùn)行時(shí)間綜合分析。?
一、風(fēng)冷冷凝器和蒸發(fā)冷有什么區(qū)別?
風(fēng)冷冷凝器主要利用環(huán)境空氣帶走制冷劑冷凝過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。設(shè)備通常由換熱盤管、翅片和軸流風(fēng)機(jī)組成,不需要配置循環(huán)冷卻水系統(tǒng),結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,安裝和日常管理較方便。?
蒸發(fā)式冷凝器則同時(shí)利用空氣和水進(jìn)行換熱。噴淋水在換熱盤管表面循環(huán),其中一部分水蒸發(fā)并帶走熱量,從而完成制冷劑冷凝。由于其工作過(guò)程與環(huán)境濕球溫度關(guān)系較大,在適合的氣候條件下,可以獲得較低的冷凝溫度。?
因此,兩種方式并不是簡(jiǎn)單的“哪一種更好”,而是適用于不同的項(xiàng)目條件。?
二、大型冷庫(kù)采用風(fēng)冷的成本特點(diǎn)
風(fēng)冷系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是配套系統(tǒng)較少。工程建設(shè)時(shí)通常不需要增加水池、循環(huán)水泵、補(bǔ)水裝置以及水處理系統(tǒng),因此安裝施工相對(duì)簡(jiǎn)單。?
對(duì)于中小型冷庫(kù)、制冷負(fù)荷變化較大的項(xiàng)目,或者當(dāng)?shù)厮Y源緊張、水質(zhì)較差的地區(qū),風(fēng)冷方案具有一定應(yīng)用便利性。?
但在夏季環(huán)境溫度較高時(shí),風(fēng)冷冷凝器的冷凝溫度可能隨室外溫度升高。如果大型冷庫(kù)長(zhǎng)期處于較高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),壓縮機(jī)運(yùn)行功率和整體電耗就需要重點(diǎn)計(jì)算。?
因此,評(píng)價(jià)風(fēng)冷系統(tǒng)成本時(shí),除了冷凝器采購(gòu)費(fèi)用,還應(yīng)綜合考慮冷凝風(fēng)機(jī)耗電、壓縮機(jī)全年耗電、翅片清洗以及設(shè)備維護(hù)等費(fèi)用。?
三、大型冷庫(kù)采用蒸發(fā)冷的成本特點(diǎn)
蒸發(fā)式冷凝器通常需要配置噴淋水泵、循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)水裝置以及相應(yīng)的水處理設(shè)施,因此初期系統(tǒng)配置會(huì)比普通風(fēng)冷系統(tǒng)復(fù)雜。?
但是對(duì)于制冷量較大、運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的大型冷庫(kù)項(xiàng)目,在當(dāng)?shù)貧夂驐l件適合的情況下,蒸發(fā)式冷凝器能夠通過(guò)水蒸發(fā)強(qiáng)化換熱,有利于控制冷凝溫度,從而降低壓縮機(jī)冷凝側(cè)運(yùn)行壓力。?
需要注意的是,蒸發(fā)冷并不是只需要考慮節(jié)電問(wèn)題,其實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用還包括循環(huán)水泵耗電、風(fēng)機(jī)耗電、補(bǔ)水費(fèi)用、水處理費(fèi)用、排污以及設(shè)備清洗維護(hù)費(fèi)用。?
特別是在水質(zhì)硬度較高的地區(qū),如果長(zhǎng)期缺乏水處理和清洗,換熱盤管可能出現(xiàn)結(jié)垢,從而影響冷凝效率。?
四、風(fēng)冷和蒸發(fā)冷運(yùn)行成本怎么比較?
大型冷庫(kù)選型時(shí),更建議比較整個(gè)系統(tǒng)的生命周期成本,而不是只看設(shè)備采購(gòu)報(bào)價(jià)。?
從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看,風(fēng)冷冷凝器的組成相對(duì)簡(jiǎn)單,通常主要包括換熱器和風(fēng)機(jī),不需要設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng),因此施工、安裝和后期管理相對(duì)方便。蒸發(fā)式冷凝器則需要增加噴淋、水泵、補(bǔ)水和水處理等裝置,系統(tǒng)組成相對(duì)更多。?
從水資源消耗來(lái)看,風(fēng)冷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中基本不需要持續(xù)消耗冷卻水,對(duì)于缺水地區(qū)、水價(jià)較高地區(qū)或者水處理?xiàng)l件有限的項(xiàng)目更加方便。蒸發(fā)冷系統(tǒng)則需要持續(xù)補(bǔ)水,因此設(shè)計(jì)時(shí)需要提前核算當(dāng)?shù)毓┧畻l件、水價(jià)以及水處理成本。?
從運(yùn)行能耗來(lái)看,風(fēng)冷冷凝器主要產(chǎn)生風(fēng)機(jī)耗電,同時(shí)冷凝溫度會(huì)受到室外空氣溫度影響。在夏季高溫條件下,如果冷凝溫度升高,壓縮機(jī)運(yùn)行功率也可能增加。蒸發(fā)式冷凝器除了風(fēng)機(jī)耗電,還存在循環(huán)水泵耗電,但在適合的環(huán)境條件下,有利于降低冷凝溫度,因此需要從整個(gè)制冷系統(tǒng)角度計(jì)算綜合耗電量。?
從維護(hù)方面來(lái)看,風(fēng)冷冷凝器主要需要定期清理翅片表面的灰塵、雜物,并檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況。蒸發(fā)式冷凝器除了檢查風(fēng)機(jī)和水泵外,還需要關(guān)注噴淋系統(tǒng)、水質(zhì)、結(jié)垢以及循環(huán)水處理,因此對(duì)日常管理有一定要求。?
例如,一座設(shè)計(jì)制冷量為500kW的大型冷庫(kù),如果全年運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng),可以分別核算兩種方案的年度運(yùn)行費(fèi)用。風(fēng)冷方案主要計(jì)算壓縮機(jī)電費(fèi)、冷凝風(fēng)機(jī)電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用;蒸發(fā)冷方案則需要計(jì)算壓縮機(jī)電費(fèi)、風(fēng)機(jī)電費(fèi)、水泵電費(fèi)、補(bǔ)水費(fèi)、水處理費(fèi)以及維護(hù)費(fèi)用。?
在得到兩種方案的初期投資和年度運(yùn)行費(fèi)用后,還可以通過(guò)初投資差額與每年運(yùn)行費(fèi)用差額,進(jìn)一步評(píng)估不同方案的投資回收周期。?
五、什么情況下更適合選擇風(fēng)冷?
如果項(xiàng)目所在地區(qū)水資源緊張,或者現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有穩(wěn)定的工業(yè)補(bǔ)水條件,可以優(yōu)先考慮風(fēng)冷方案。?
此外,對(duì)于規(guī)模相對(duì)較小、運(yùn)行時(shí)間較短、制冷負(fù)荷變化明顯的冷庫(kù)項(xiàng)目,風(fēng)冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)也便于施工和后期管理。?
需要注意的是,在夏季溫度較高的地區(qū),應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)環(huán)境溫度重新核算冷凝器換熱面積和壓縮機(jī)運(yùn)行工況,避免僅按照常溫條件進(jìn)行設(shè)備選型。?
六、什么情況下可以考慮蒸發(fā)冷?
對(duì)于大型冷鏈園區(qū)、大型食品加工廠、肉類冷凍庫(kù)以及全年運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的低溫冷庫(kù),可以將蒸發(fā)式冷凝器作為重點(diǎn)比較方案。?
特別是在總制冷量較大時(shí),冷凝溫度變化會(huì)直接影響壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。因此,通過(guò)當(dāng)?shù)叵募靖汕驕囟?、濕球溫度、電價(jià)、水價(jià)以及設(shè)備運(yùn)行小時(shí)數(shù)進(jìn)行能耗計(jì)算,比單純按照冷庫(kù)面積選擇冷凝方式更合理。?
如果項(xiàng)目所在地夏季氣溫較高,但濕球溫度條件適合,同時(shí)具備穩(wěn)定的補(bǔ)水和水處理?xiàng)l件,則可以進(jìn)一步比較蒸發(fā)冷方案的綜合運(yùn)行成本。?
七、大型冷庫(kù)到底選風(fēng)冷還是蒸發(fā)冷?
大型冷庫(kù)冷凝系統(tǒng)沒(méi)有統(tǒng)一的選擇標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)冷系統(tǒng)配套簡(jiǎn)單、不需要循環(huán)水系統(tǒng),適合缺水地區(qū)以及對(duì)系統(tǒng)管理便利性要求較高的項(xiàng)目;蒸發(fā)式冷凝器換熱方式不同,在大型、長(zhǎng)期運(yùn)行的制冷系統(tǒng)中具有較高的工程比較價(jià)值,但需要同時(shí)考慮水質(zhì)、水處理和維護(hù)條件。?
因此,在大型冷庫(kù)方案設(shè)計(jì)階段,建議根據(jù)設(shè)計(jì)制冷量、蒸發(fā)溫度、當(dāng)?shù)馗汕蚝蜐袂驕囟?、全年運(yùn)行時(shí)間、電價(jià)、水價(jià)、水質(zhì)以及維護(hù)條件,分別計(jì)算風(fēng)冷和蒸發(fā)冷方案的初投資與年度運(yùn)行費(fèi)用,再確定適合項(xiàng)目實(shí)際情況的冷凝方式。?