立式冷藏陈列柜的节能设计

2012-09-13魏华锋

制冷 2012年4期

魏华锋,程凯

(海信容声(广东)冷柜有限公司,佛山顺德528303)

0 引言

立式冷藏陈列柜主要作为冷藏饮料、啤酒、乳制品等的制冷设备,为食品的流通终端,承担着极其重要的作用。随着社会的发展,人民生活水平的提高,冷藏陈列柜的使用量越来越大,其在日常使用中的电量消耗也越来越大,占据很大一部分电能消耗。大幅度降低冷藏陈列柜能耗,不仅直接降低使用者的经济负担,更为国家的节能环保建设作出重要贡献,因此冷藏陈列柜的节能越发显得重要,随着节能政策的深入,对于冷藏陈列柜的节能设计会越来越被重视,冷藏陈列柜的节能设计是陈列柜的发展趋势。

本文提出冷藏陈列柜的节能设计的一些措施,如控制系统的设计优化、结构设计的优化、制冷系统的设计优化和新工质R290的应用等,实验验证上述节能措施对冷藏陈列柜的节能效果显著,同时提高了冷藏陈列柜的可靠性。

1 结构设计优化

1.1 箱体优化

箱体发泡厚度的优化,对箱体底部、背部泡层加厚设计。由于压缩机在箱体底部,压缩机的温度较高,与箱体底部换热强烈,增加底部泡层厚度,有利于减少冷量的散失;蒸发器在箱体背部,温度很低,与外界的温差较大,换热量大,增加背部泡层厚度,减少与外界的散热,减小热负荷,降低耗电量。

1.2 门封优化

冷藏陈列柜的门封漏冷量占箱体热负荷的10%～15%,门封设计的优劣,对陈列柜耗电量的影响很大。门封优化设计有两种方法:一是增加门封的气囊数,优化气囊结构,减小冷量散失,二是增加门封与箱体搭接量,增加门封与箱内胆的接触面,避免因门封接触不良造成的冷量散失。

1.3 门体优化

冷藏陈列柜具有展示效果,采用普通钢化玻璃保温性能差,冷量通过玻璃门流失到外界。因此增强玻璃门的绝热性能,有利于减少柜内冷量的散失。对钢化玻璃门镀低热反射膜处理,降低玻璃门的辐射散热和对流换热,增强绝热性能。实验验证钢化玻璃门镀膜和不镀膜耗电量差异在4%～8%,测试数据如下表1。

表1 玻璃门对耗电量的影响

2 控制系统设计的优化

2.1 蒸发电机并联设计

冷藏陈列柜热负荷Q包括蒸发电机发热Q1和日光灯发热Q2。目前冷藏陈列柜的冷凝单机和压缩机并联设计,蒸发电机和温控器是并联设计,温控器与压缩机串联设计,故蒸发电机是常开控制。蒸发电机常开提高柜内温度的均匀性,但消耗电能,其发热也增加柜内热负荷。将冷凝电机、蒸发电机和压缩机并联设计,温控器控制其开停,减少蒸发电机的工作时间,降低了耗电量。以科龙SC-382WL产品为例,测试耗电量,节约电能12%,测试数据如表2。

表2 蒸发电机连接方式耗电量

2.2 温控器设计的优化

耗电量受压缩机开停影响较大,一是压缩机开机时功率较大,消耗电能,二是压缩机停机期间,制冷剂迁移现象,当再次开机重新建立压差时压缩机消耗额外电能。对温控器优化设计,合理增加温控器的开停机温差,延长压缩机的工作时间和停机时间,降低压缩机的开机率,同时避免压缩机开停频繁造成的制冷剂迁移产生的电能消耗。

3 LED灯的应用

目前陈列柜照明主要采用日光灯,其功率大,发热量大,寿命短,增加了陈列柜的电能消耗和柜内热负荷。LED灯为冷光源,其功率小,发热小,超长寿命,绿色环保,安全系数高,最大限度降低电能消耗。

以科龙SC-382WL产品为例,日光灯为30W(柜内)+15W(灯箱),LED灯为 8W(柜内)+4W(灯箱),实验验证 LED灯较日光灯节约电能19%,测试数据如表3。

表3 照明灯对于耗电量的影响

4 制冷系统的优化设计

4.1 冷凝水的利用

陈列柜使用过程中,开门次数频繁,产生大量的冷凝水。冷凝水温度较低,同时冷凝水累积又影响客户的使用,合理利用处理冷凝水,作为散热的冷源,降低冷凝温度,提高制冷量。因此在接水盘内布置冷凝蛇形盘管,蒸发冷凝水,降低冷凝温度,增加制冷量。

4.2 双毛细管的应用

采用单根毛细管的蒸发器换热效率低,换热系数K=1/(1/α1+δ/λ+1/α2)其中导热部分的热阻可以忽略,则传热系数近似等于 k=α1α2/(α1+α2),提高系数必须提高 α1和α2。双毛细管并联节流进入蒸发器后形成两条射流并相互干涉,增强了蒸发器内部流体的扰动,强化了传热,减弱了蒸发器内制冷剂在管壁形成的热流边界层和流动边界层,减小热阻。同时双毛细管和回气管的接触面A增加一倍,增加了过冷度,其中Q=kA△t,增大了制冷量,加强制冷剂和管内壁之间的换热量,提高了蒸发器的换热效率,提升制冷系统的性能,降低了耗电量。

5 R290的应用

目前冷藏陈列柜采用 R134a作为制冷工质,R290制冷剂应用在陈列柜上具有很好的优势,一是R290制冷剂较R134a绝热指数低,在相同压缩比时,R290系统功率低,排气温度低,有利于冷凝器的散热和减小制冷剂的无效过热,减小传热不可逆损失;二是R290分子量和粘度比 R134a小,减少了回路阻力损失;三是R290的汽化潜热高,是R134a的1.97倍,因此R290制冷剂可大大减少冷媒的灌注量;四是R290导热系数比R134a高,压缩机的散热条件好,提高冷凝器和蒸发器的换热系数。R290和R134a两种制冷剂的物性参数对比数据如表4,以科龙SC-382WL为例,实验验证耗电量降低9%,测试数据如表5。