一种大型超市空调制冷系统的节能新方案拟议

一、引言

随着科学技术的进步与全球经济的不断发展,能源问题给成为了制约经济发展的瓶颈之一，世界各国都在致力于对“开发新能源与节约能源”此两大问题的研究。近年来,随着国内超市业发展迅速,超市的环保节能也逐渐得到重视,大型超市的节能更是如此。那么大型超市要如何节能呢?笔者以为最重要的是要分析各大型超市当前的能耗具体情况,一般大型超市中的耗能主要是由照明系统、制冷系统、空调系统等几大部分构成,其中商用制冷系统包括冷冻机与制冷陈列柜(包括冷库),根据科学统计与调查分析,整个超市能耗的60%都是被该系统所消耗。因此,大型超市商用制冷系统的节能极为重要,同时,该系统也是整个超市中最具节能潜力的部分之一。笔者在本文中介绍了一种大型超市空调制冷系统的节能新方案,即通过过冷器将大型超市的商用制冷系统和空调系统联合起来,利用空调的冷冻水给商用制冷系统提供过冷,以提高商用制冷系统的COP值,进而降低整个空调制冷系统的运行能耗,减少了大型超市整体的电能消耗。因此,如果该方法得以实施,将会收到良好节能环保效益与经济效益。

二、新方案在技术上的可行性分析

在一定的冷凝温度和蒸发温度下,通过通过过冷器将大型超市的商用制冷系统和空调系统联合起来,形成过冷循环,在理论上是较为成熟的,且过冷度愈大,其对循环就愈有利。当然,值得注意的是如果仅仅依靠冷凝器本身来过冷液体,其过冷度是极为有限的。若能再辅以过冷器来过冷、制冷,可大大的提高制冷循环的效率,收到更为良好的节能环保效益。

具体到大型超市的空调制冷系统来说,我国大型超市都已具有两大制冷系统,即商业制冷系统和空调系统,当前,此两大系统多数仍处在独立工作阶段。其中空调系统多采用冷水机组作冷源,通常只在夏季启动,由冷水机组供冷冻水,一般供水温度为7℃,回水温度为12℃,整个空调制冷系统的蒸发温度为3℃,COP值约为4;而商业制冷系统多用并联机组,一年四季都需要运行制冷,其蒸发温度一般分别维持在-35℃(低温系统)或者-12℃(中温系统),该系统的冷凝温度是随室外环境气温的变化而改变的。当室外温度高时,商用制冷系统的冷凝温度也高,而蒸发温度却较低。因此,在夏季,商用制冷系统的COP值要远低于空调系统的COP值。如果在这两个系统之间增设一个过冷器,将商业制冷系统和空调系统联合起来,便就可以使空调系统中的冷冻水导入过冷器,使其用于商用制冷系统的制冷剂节流前过冷,以提高商用制冷系统的COP值,从而实现超市空调制冷系统的整体节能。为了更形象的分析该系统,现将该系统的具体流程表述为图1:

三、以某超市为例对两种方法的数据比较

某大型超市,其空调总负荷为532KW。该超市中商用冷冻设备包括若干冷藏加工间、冷场陈列柜、冷库等,其低温制冷制冷负荷为55KW(蒸发温度为-35℃),中温制冷制冷负荷为150KW(蒸发温度为-12℃),在现笔者将在一定的冷凝温度和蒸发温度情况下,当前方案与新方案的计算数据汇总,详见表1:

(1)空调系统的耗能(PAC)=冷水机组的制冷量(Qwater)÷空调系统的能效比(COPAC),其中Qwater=过冷所需的制冷量(QSC)+空调负荷(QAC);而QSC=过冷器中冷冻水质量流量(mwater1)×过冷器进、出口冷冻水比颔差;

(2)商用制冷系统的耗能=商用制冷系统的总负荷(PRE)÷商用制冷系统的能效比(COPRE);

(3)采用新方案的节能量=(当前空调系统的耗能+商用制冷系统的耗能)-(新方案空调系统的耗能+商用制冷系统的耗能)。

四、讨论

通过分析数据,可以看出,通过过冷器以后,虽然空调系统的功率有所增加(7%),但是商用制冷系统的压缩机功率的降低幅度要更为明显(24%～28%)。因此,从总体来说,整个超市的空调制冷系统的功率还是降低了不少,本案例中的新方案比当前方案降低了10%(降低电功率27KW),新方案的节能效果显著。若以夏季该大型超市空调系统制冷运行4个月,平均运行16H/D来计算,电价为0.90元/KWH,采用新方案后可节省的耗电量约为46800元,相当于节约标煤约18T(T为吨),减少二氧化碳排放约9T。

此外,从设备的初投资角度来分析,虽然新方案中需添加一个“过冷器”以及相关的水管路系统,但是在大型超市空调制冷系统设计与选型时,冷凝器、压缩机组和系统管路的容量都可以大幅减少,其节约的成本也要明显大于新增加的成本。所以,笔者以为从整体工程的初投资来看,实际上成本未增反降,且在施工上也要更加简单。

五、结论

在大型超市中采用过冷器将商用制冷系统和空调系统联合起来的节能方法,利用空调系统的冷冻水给商用制冷系统提供过冷,可提高整个大型超市制冷系统的效率,降低其的电功率,收到良好的节能环保效益与经济效益。