R507在工业制冷系统设计需要注意的问题

林良影

摘要：在目前环保政策与要求下，作为R507过渡阶段的制冷工质，在目前新建冷库、冷链配送应用上仍然主要的制冷剂。本文针对R507作为制冷剂在工业制冷系统设计时需要注意的问题进行探讨。

关键词：环保R507；能耗；灵活应用；系统设计

1、R507在制冷工业应用设计需要注意的问题

1.1首先根据业主方的要求建设规模及功能使用情况进行负荷计算，包括冷库库体的外围护结构负荷、货物的放热量、装载货物工具进出冷库的热负荷、库内冷风机电机、照明等热功当量、进出冷库时新风与库内冷气的热交换等负荷计算。

1.2根据冷库规模及库体冷间尺寸进行布置冷风机；根据库体长度、高度，是否有结构梁等，选型时综合考虑，冷风机的射程情况，是否需要设计风管；如果需要风管的吹风，冷风机考虑机外余压，例如80Pa或100Pa的机外余压；多层土建库内有侧吹配置风管的冷风机（因库体较长，冷风机的射程达不到要求）、立体库则选用货仓式冷风机、低温穿堂考虑到作业人员舒适性，则选用两侧吹风的冷风机。

1.3根据冷风机负荷进行配置管道及自控阀门，包括供液管道及自控阀门；回汽管道及自控阀门；热气融霜管道及自控阀门；融霜排管道及自控阀门等设计选型。

根据R507的特性，在管道与自控阀门的选型时，特别是热气融霜的管路上，R507質量流量大引起的压差（压损）大，很容易造成冷风机热气融霜时效果不理想，融霜压力（温度）过低等问题。如果按《冷库设计规范》GB50072-2010规定的热气融霜用的热气管，应从压缩机排气管除油装置以后引出，并应在起端装设截止阀和压力表，热气融霜压力不得超过0.8Mpa（表压）。根据这一条规范来计算选型管道与自控阀门，如果是单台大负荷的冷风机，将是很难做到热气融霜的要求。由此可以判定，当时制定的《冷库设计规范》热气融霜的热气管限压在0.8Mpa（表压）是针对R717工质。而制冷工质R717在相同的冷风机负荷下，相同的降压后的热气供给压力与除霜压力，两者选型的自控阀门及管道明显不同。R507得出的状态是压差大于最大有效压差，即通过阀门组及管道后压降值，饱和压力对应的饱和温度已经降得很低，甚至是零下的温度；则融霜效果不理想；但R717得出的状态是打开，即满足设计需求。

1.4 R507的液体管道相对于R717的液体管道要大几个级别，这也是在设计选型时，一定要根据制冷负荷进行计算，不可按以前的R717制冷系统经验来估算；并且在桶泵设计时，留意冷冻机油的回油问题。

1.5 R507制冷系统，利用压缩机经济器旁路负荷的设计

不同厂家压缩机的经济器旁路负荷不同，且对应的蒸发温度（吸汽口温度）也不相同。

1.6低压循环桶系统的设计：根据压缩机的旁路负荷，设计成闪发式经济器（低温机组不需要自带经济器）兼低温穿堂（高温库）的低压循环桶及冷库热气融霜的排液桶，即做到一桶三用。高压贮液桶向-3℃低压桶（闪发式经济器、低温穿堂氟泵供液、热气融霜排液）供液，-3℃低压桶再-30℃低压桶供液；即中压供液，压差更小，供液的液位更稳定，闪发气体更小，更加节能，特别是在R507制冷系统的应用更加明显。经过实践可以看出，R507在闪发式经济器应用中，R507比其它的制冷剂更加节能。桶泵供液的管路及自控阀件都要大几个级别，为了泵更容易上液，除了考虑泵的倒灌高度、汽蚀高度、泵吸入管路损失外，还要考虑泵的进液流速，最好控制在0.3m/s以下，这样泵的自动上液就得到保证，为制冷系统的全自动运行保驾护航。

1.7 制冷系统提高蒸发温度的意义

在制冷系统设计中，我们经常按10℃温差来设计，这是不节能的，从以下的表一数据分析可以看出来：设计冷风机的温差为8K时，当蒸发温度在最高-25℃及最低-31℃时，通过能效比计算可知节省17%，在此工况下，并不影响冷库贮藏货物的品质。即在高峰用电时，保持库温在-17、-18℃时，制冷压缩机组可达到最大制冷量，基本维持库温的情况下，是最节能的；在低俗用电时，将库温降至-23℃，利用库体的保温缓慢回升，这样的运行操作也是最节省电费。用电量相同的情况下，电费节省不少。

2 结束语

从以上分析可知：R507在制冷系统局部应用时要注意的一些问题，特别是热气融霜时，经过阀组及管道设计选型时，要留意热气融霜的压力及压损后的融霜压力对应的饱和温度，是否能够满足热气融霜的要求；同样供液、回汽管路上的选型也需要注意压损（压降）问题，若设计选型的阀门太小，特别是自控阀门压降更大，所有的阀门及管道压降累加起来，则大大会影响到压缩机的蒸发温度。蒸发温度的提高，对整个制冷系统的节能比在高压侧降低冷凝压力幅度更大，且更容易达到令人满意的结果，但这个结论很多同行设计人员往往忽略的问题。特别是直膨系统，制冷系统的蒸发温度会降得更低，往往干式制冷系统设计的（压缩机、膨胀阀、冷风机）不匹配则是能耗增加的一大部分。所以制冷系统的节能不仅仅是某部件的节能，而是整个制冷系统的匹配、合理优化：包括压缩机、自控阀件、管道、冷风机应用的温度环境要求时相应的翅片片距、制冷系统集成等综合设计，做到性价比高、节能减排的制冷系统。

参考文献

[1]杜邦化学品安全技术说明书 技术说明编号130000050989

[2]丹佛斯选型软件Coolselector 2 中的阀门与管路部件

[3]比泽尔选型软件BITZER Software V6.9.0 rev2049

[4]雪人股份选型软件Snowkey SRM V3.3

（作者单位：广州市粤联水产制冷工程有限公司）