㈠制冷劑

  氨和氟(針對R22)都是中溫制冷劑，在常溫下的冷凝壓力和單位容積制冷量相差不大，但為提高制冷量，制冷劑在節(jié)流以前一般均需要過冷，實驗表明，當(dāng)冷凝溫度tk=30℃, 蒸發(fā)溫度to=-15℃時，每過冷1℃制冷系數(shù)R22增加0.85%，而R717為0.46%.

  氨對人體有毒，氨蒸氣無色，具有強烈的刺激性臭味。一旦泄漏將污染空氣、食品，并刺激人的眼睛、呼吸器官。氨液接觸皮膚會引起“凍傷”。如果空氣中氨的容積濃度達(dá)到0.5～0.6%時，人在其中停留半個小時即可中毒，濃度達(dá)到11～14%時即可點燃，當(dāng)濃度達(dá)到16～25%會引起爆炸(系統(tǒng)中氨所分離的游離氫積累到一定的程度，遇空氣引起強烈爆炸)，江浙和福建等地曾多次發(fā)生氨壓縮機或制冷系統(tǒng)爆炸事故，導(dǎo)致設(shè)備毀壞和人員傷亡的慘重?fù)p失。而且，我國已明確規(guī)定在人口稠密的場合，不能使用易燃、易爆的有毒制冷劑。

  氨在潤滑油中的溶解度很小，因此氨制冷劑管道及換熱器的表面會積有油膜，影響傳熱效果。氨液的比重比潤滑油小，在貯液器和蒸發(fā)器中，油會沉積在下部，需要定期放出。

  因氨壓力在0公斤時，蒸發(fā)壓力為-33.4℃，為避免制冷系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，目前氨主要用于蒸發(fā)溫度在-34.4℃以上的大型或中型制冷系統(tǒng)中。

  因此，從安全、方便、衛(wèi)生等方面考慮，特別是對空調(diào)、貯藏、-34℃以下制冷系統(tǒng)氨機不理想。

  氟里昂是一種常用的高、中、低溫制冷劑。它無色，無味，不燃燒，不爆炸，化學(xué)性能穩(wěn)定。基本無毒(我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB7778-87綜合考慮制冷劑的燃燒性、爆炸性、對人體的直接侵害三個方面的因素，對制冷劑進(jìn)行安全分類，R22被列為第一安全類，而R717被列為第二安全類)，又可適用于高溫、中溫、和低溫制冷機，以適應(yīng)不同制冷溫度的要求，能制取的最低蒸發(fā)溫度為-120℃

  氟里昂能不同程度的溶解潤滑油，不易在系統(tǒng)中形成油膜，對傳熱影響很小。同時，氟里昂制冷機組在設(shè)計時還考慮到了工質(zhì)的替代問題,即在使用新工質(zhì)時,無須對系統(tǒng)進(jìn)行改動。

  (二)制冷系統(tǒng)

  氨制冷壓縮機本身的特點，蒸發(fā)溫度低于-28℃時要采用雙級壓縮，且氨機需提供泵供液系統(tǒng)及復(fù)雜的回油機構(gòu)，致使系統(tǒng)龐大、輔機多、管路復(fù)雜，閥門多，施工安裝程序復(fù)雜，施工周期長。同時會帶來故障隱患的增加(江浙和兩廣等地，氨系統(tǒng)曾發(fā)生多起蒸發(fā)管道和加氨管道、閥門破裂、脫開等引起跑氨事故，氨閥閥芯脫落，陷入閥體內(nèi)卡死的事故更是頻繁發(fā)生)。由于氨具有較大的毒性,機房向外開啟的門不允許同向生產(chǎn)性廠房, 氨制冷系統(tǒng)的設(shè)備間不宜布置在其它廠房的共同建筑之內(nèi)。而且氨機運行時噪音大，振動較大，產(chǎn)生的動載荷大，對庫體的影響不可忽略。因此必須單獨設(shè)置機房。且氨系統(tǒng)中閥門均為開啟式閥門，制冷劑的微量泄漏是無法避免的。

  氟里昂的特性決定了氟系統(tǒng)管路較氨系統(tǒng)簡單的多。氟里昂機組的配置已經(jīng)非常完備，只需簡單的接管即能投入運行。且氟機組體積小，占地少，不需單獨設(shè)機房，大大節(jié)省了空間，機組噪音低，所有閥件為全封閉閥件，無工質(zhì)泄漏等問題。

  (三)控制系統(tǒng)

  氨系統(tǒng)無法完全實現(xiàn)自動控制。其開、停機及供液調(diào)節(jié)等工作必須由人工操作完成，需設(shè)專業(yè)人員對氨機進(jìn)行24小時管理，且保護裝置不完備。

  氟系統(tǒng)可實現(xiàn)完全自動控制，無需專人看管。保護裝置完備，機組配有電壓保護、溫度保護、電流保護、壓力保護等完備的保護措施，并可實現(xiàn)計算機控制，能量調(diào)節(jié)范圍廣。

  (四)經(jīng)濟性

  ☆設(shè)備投資比較：對于相同的制冷量、相同的溫度范圍，不同的制冷機初期投資是不同的。大型工程從設(shè)備投資來看，氨制冷系統(tǒng)的整體設(shè)備投資比氟里昂低。

  氨系統(tǒng)包括的設(shè)備較多，主要有壓縮機、冷風(fēng)機、冷凝器、油分離器、高低壓貯液桶、中間冷卻器、再冷卻器、氨液分離器、低壓循環(huán)桶、緊急泄氨器、放空氣器、集油器、氨泵及相應(yīng)的閥件和旁通閥等。氨對鋼鐵不起腐蝕作用,但當(dāng)含有水分時，腐蝕鋅、銅、青銅及其銅合金，只有磷青銅不被腐蝕。一般氨系統(tǒng)管路不用銅和銅合金材料而采用無縫鋼管,只有連桿襯套、密封環(huán)等零件才允許使用高錫磷青銅，無縫鋼管比銅管造價要低,但其傳熱性能要比銅管差。

  氟包括的主要設(shè)備有壓縮機、冷風(fēng)機、冷凝器、油分離器、氣液分離器、集油器、貯液器及相應(yīng)的閥件等，一般氟系統(tǒng)采用銅管，而且氟系統(tǒng)旁通管少，管路用量要比氨系統(tǒng)的少?？傊?，從大型項目設(shè)備投資來看，氨系統(tǒng)要比氟系統(tǒng)低。

  ☆安裝施工投資比較：由于氨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝施工工程量比較大，因而，工程的安裝施工投資也是不可忽略的，顯然，氨系統(tǒng)的安裝施工投資要比氟系統(tǒng)的大。

  氨系統(tǒng)設(shè)備較多，管路及旁通閥連接較復(fù)雜，因此，安裝施工必須有專業(yè)人員現(xiàn)場指導(dǎo)，所需人力物力較多，相應(yīng)的安裝施工費用也多。

  氟設(shè)備比較簡單，系統(tǒng)管路、旁通閥件及輔助制冷設(shè)備較少，因此安裝施工方便。

  ☆安裝調(diào)試比較

  氨系統(tǒng)閥件較多，安裝調(diào)試較困難，安裝調(diào)試人員必須對于氨系統(tǒng)相當(dāng)熟悉，調(diào)試中對各閥件進(jìn)行認(rèn)真調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)運行穩(wěn)定為止。

  氟系統(tǒng)的安裝調(diào)試比起氨系統(tǒng)要簡單的多，只要對于氟系統(tǒng)比較了解，有一定現(xiàn)場經(jīng)驗的施工人員即可進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。

  ☆ 運行費用比較：

  1、對于制冷量大，全年運行時間長的制冷裝置，顯然運行管理費的高低極其重要，甚至比初期投資更加重要。因而，我們應(yīng)該針對實際工程做出比較全面的考慮，從而選擇合適的制冷機。

  氨系統(tǒng)由于很難實現(xiàn)自動控制，因而，不能達(dá)到最佳運行工況調(diào)節(jié)，導(dǎo)致制冷效率低，能量損失較多。

  氟系統(tǒng)可以完全實現(xiàn)自動控制，包括最佳運行工況的調(diào)節(jié)、蒸發(fā)器供液量調(diào)節(jié)、冷間溫度及蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)、自動融霜、冷凝壓力自動調(diào)節(jié)、制冷機自動啟停及能量調(diào)節(jié)、制冷輔助設(shè)備的自動控制等，這就使的氟機可以根據(jù)實際情況進(jìn)行能量的調(diào)節(jié)和機組啟停的自動化控制管理，這大大提高了制冷效率，同時也使運行費用降低。

  小的溫差對降低庫房儲藏食品的干耗也是極為有利的。因為小的溫差能使庫房獲得較大的相對濕度，能減緩庫房內(nèi)空氣中熱質(zhì)交換程度，從而達(dá)到減少儲藏食品的干耗。氨制冷系統(tǒng)由于難于實現(xiàn)自動控，庫房溫度波動幅度較大，容易引起食品干耗;而氟制冷可以實現(xiàn)制冷工況自動調(diào)節(jié)，庫房溫度穩(wěn)定，從而達(dá)到減少或避免溫差所帶來的干耗現(xiàn)象。

  當(dāng)制冷系統(tǒng)負(fù)荷不穩(wěn)定時，因氟系統(tǒng)制冷機組為多機頭構(gòu)成，機組會根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷自動開停部份壓縮機和冷卻水泵及冷凝風(fēng)扇。因此當(dāng)制冷系統(tǒng)負(fù)荷不穩(wěn)定時，氟系統(tǒng)比氨系統(tǒng)節(jié)省電力。在設(shè)備運行過程中，隨著外界外界負(fù)荷大幅度的變化，雖然螺桿式壓縮機可以采用滑閥來調(diào)節(jié)其輸氣量，調(diào)節(jié)中氣體的壓縮功隨著輸氣量的減少而成正比地減少，但作為整臺壓縮機來說，運轉(zhuǎn)中的機械損耗幾乎仍然不變。因此在同一系統(tǒng)中采用多臺螺桿式壓縮機并聯(lián)來代替單臺機運行，在調(diào)節(jié)工況時，可以節(jié)省功率，特別是在較大輸氣量的系統(tǒng)中尤為有利，比如在四臺主機的并聯(lián)機組中，當(dāng)制冷量調(diào)節(jié)至75%時，主機可以停開一臺，這時四臺主機組成的并聯(lián)機組比單臺機組節(jié)能42%.

  多臺主機并聯(lián)運行機組不但對工況調(diào)節(jié)帶來好處，同時也帶來其它一系列的優(yōu)點：其一是可以用較少的機型來滿足不同輸氣量的需要，便于制造廠生產(chǎn)，降低成本;其二是使用時可以逐臺啟動主機，對電網(wǎng)沖擊小;其三是運轉(zhuǎn)效率可以提高，當(dāng)其中某一臺主機出現(xiàn)故障時，可以單獨維修而系統(tǒng)仍可以維持運轉(zhuǎn)，不影響生產(chǎn)。

  ☆系統(tǒng)無效制冷消耗比較：氨系統(tǒng)設(shè)置在常溫環(huán)境的低溫設(shè)備較多，主要有中間冷卻器、再冷卻器、氨液分離器、低壓循環(huán)桶、集油器、氨泵及相應(yīng)的閥件和旁通閥、供液、回汽管路;氟系統(tǒng)設(shè)置在常溫環(huán)境的只有回汽管路、分液器，且氟系統(tǒng)為完全蒸發(fā)，氨系統(tǒng)為不完全蒸發(fā)，同樣大小的系統(tǒng)，氨系統(tǒng)管路比氟系統(tǒng)管路通徑大4～5倍，分液器容積氨系統(tǒng)比氟系統(tǒng)大50倍以上。

  同時由于氨的毒性特性，一旦泄漏時，會危及人身安全或使食品受損，所以氨制冷系統(tǒng)不能采用直接冷卻方式，只能采用間接冷卻方式，間接冷卻方式是冷間的空氣不直接與制冷劑進(jìn)行熱交換，而是與冷卻設(shè)備中的載冷劑進(jìn)行熱交換，然后，帶有一定熱量的載冷劑再與制冷劑進(jìn)行熱交換的冷卻方式。間接冷卻系統(tǒng)常用的冷媒是鹽水、水。間接冷卻方式的裝置較多，費用高;且鹽水對金屬有腐蝕作用。由于存在二次傳熱溫差，即制冷劑冷卻載冷劑，載冷劑再冷卻庫房內(nèi)的空氣或貨物，熱交換效率較低，能量損失大。使經(jīng)濟性下降，因此只有在特定情況下，不宜直接使用制冷劑的地方(如鹽水制冰、空調(diào)系統(tǒng)中)使用。

  直接冷卻方式是指冷卻設(shè)備在庫房內(nèi)，制冷劑在冷卻設(shè)備中直接吸收庫內(nèi)熱量而蒸發(fā)，從而使庫溫下降的冷卻方式。直接冷卻方式的特點是：!制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)直接蒸發(fā)吸熱，發(fā)生相態(tài)變化，傳熱溫差只有一次，能量損耗小;"與間接冷卻方式比較，系統(tǒng)簡單，操作管理方便，投資及運行費用都較低。

  ☆系統(tǒng)操作維護管理費用比較：不同的制冷機，它們的操作調(diào)節(jié)和日常維護的方便性也各不相同。顯然，應(yīng)該盡可能選擇操作維護方便的制冷裝置，以減少操作維護管理的人員和工作量。

  氨系統(tǒng)的很多操作管理都必須靠人工實現(xiàn)，因而，現(xiàn)場必須有專業(yè)操作人員進(jìn)行24小時值班，這使得現(xiàn)場的操作維護管理人員和工作量增加，相應(yīng)的操作維護管理費用也增加。

  氟機由于可以實現(xiàn)完全自動化控制，因而，使得現(xiàn)場的操作維護管理人員和工作量減少，可以實現(xiàn)24小時無需專人監(jiān)控，而機組能夠安全可靠的運行。同時隨著自動控制程度的提高，控制精度提高，制冷的產(chǎn)品質(zhì)量提高，產(chǎn)品成本將得到控制并降低。

  在制冷裝置的設(shè)計中，控制方式的選擇是一個重要課題。從節(jié)能的角度，自動控制的水平越高，制冷裝置節(jié)能降耗的水平越高。在《冷庫冷藏冷凍新技術(shù)新工藝實用手冊》一書中，國內(nèi)有關(guān)專家在經(jīng)過實際測試得出結(jié)論，與手工操作相比，自動控制的最大節(jié)電效果達(dá)44%。同時，隨著自動控制程度的提高，控制精度提高，制冷的產(chǎn)品質(zhì)量提高，產(chǎn)品成本降低。另一方面，自動控制可以明顯防止事故發(fā)生，保障操作人員人身安全。自動控制使操作調(diào)節(jié)的勞動強度和工作量大大減少，可以減少操作人員，因此有條件時可以選用較高程度的自動控制方式。

  ☆維修費用比較：對于大型工程，設(shè)備的維修費用也是不可忽略的一部分。

  氨系統(tǒng)閥件及輔助設(shè)備較多，易漏點也就增多，這就無疑增加了系統(tǒng)的維修管理費用。氨系統(tǒng)設(shè)備的檢修周期為一年(更換易損零部件)，大修周期一般為三年(對整個設(shè)備進(jìn)行維修)。設(shè)備的檢修和維修的工作量和時間較長。這樣長的維修期，一方面會增加支出，另一方面也可能影響正常的生產(chǎn)。

  氟系統(tǒng)壓縮機的使用壽命一般為10-15年，無易損件，在使用期間，除日常的維護保養(yǎng)，不需要進(jìn)行大的維修，這樣就節(jié)省了大量的維修費和管理費。

  ☆運行的可靠性比較：根據(jù)制冷對象的不同，對制冷過程的可靠性要求也不同。對于制冷降溫過程不允許中斷的重要場合，顯然應(yīng)選擇可靠性高的制冷機，防止由于維修等原因造成重大經(jīng)濟損失。

  氨系統(tǒng)輔助設(shè)備較多，管路比較復(fù)雜，因而，易損件也多，一旦某個部件出現(xiàn)故障，將會影響整個氨系統(tǒng)的制冷效果，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致整個制冷系統(tǒng)的癱瘓。

  氟系統(tǒng)比起氨系統(tǒng)要簡單的多，易損件也少，因而，氟機并聯(lián)機組運行可靠，即使某個部件或一臺壓縮機出現(xiàn)故障，也不會影響到整個制冷系統(tǒng)，其維修期較短。

  ☆ 配屬項目投資比較：

  配電要求：氨壓縮機單機裝機功率大，啟動電流大，配電要求高;氟壓縮機單機裝機功率小，啟動電流小，配電要求低。

  制冷機房配置：因氨為劇毒、易燃、易爆工質(zhì)，氨機房防震等級為10級;氟機房標(biāo)準(zhǔn)無要求，室內(nèi)室外均可。因氨系統(tǒng)附屬設(shè)備大且多，設(shè)備占地面積比氟機大5～10倍。

  從很多實際工程來比較，大型工程從設(shè)備投資來看，氨制冷系統(tǒng)的整體設(shè)備投資比氟里昂略低。但從附屬設(shè)施投資及長期使用及維修、管理費用來看，氨制冷系統(tǒng)的投資并不低于氟里昂制冷系統(tǒng)的投資。而中小型工程的投資氨系統(tǒng)則明顯高于氟里昂系統(tǒng)

  塞式是一種傳統(tǒng)的氣體壓縮方式。利用曲軸連桿機構(gòu)，把原動機軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞在氣缸中往復(fù)運動來提高冷媒壓力。螺桿式壓縮機是一種回轉(zhuǎn)式的容積氣體壓縮機。利用螺桿回轉(zhuǎn)壓縮提高冷媒壓力。 活塞式壓縮機使用范圍較小，一般適用于中小規(guī)模的建筑，而且往復(fù)式的氣體壓縮只能通過調(diào)整氣缸的工作個數(shù)進(jìn)行上、卸載控制， 使得在容量控制方面只能做到級別調(diào)節(jié)(如100%-76%-33%-0%的三級調(diào)節(jié))。而且活塞式壓縮機容易發(fā)生液擊而損壞。螺桿式壓縮機通常適用于中大規(guī)模的建筑，而且通過滑閥調(diào)節(jié)能進(jìn)行無級能量控制。大金的單螺桿壓縮機可以在12%~100%的寬泛的范圍內(nèi)進(jìn)行無級容量調(diào)節(jié)。 活塞往復(fù)式的運動由于有吸氣、壓縮、排氣等不同過程，故運動中有相當(dāng)大的噪音和振動。而單螺桿壓縮機內(nèi)螺桿和門轉(zhuǎn)子處于勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，圓周運動平穩(wěn)圓滑，幾乎沒有摩擦，故噪音很低。而在低負(fù)荷的情況下機組運行平穩(wěn)，振動小。 活塞式壓縮機，金屬與金屬間的往復(fù)運動需要大量油進(jìn)行潤滑和冷卻。油泵、油箱和油冷卻器等部件使得整個系統(tǒng)變得復(fù)雜。而單螺桿壓縮機使用了大金獨立研制的高性能工程塑料門轉(zhuǎn)子，其良好的氣密性和自身潤滑性，無需油冷卻器和油泵，少量的噴油就能使機器長期穩(wěn)定的運行。降低了因輔件損壞而造成機組故障的可能性。 活塞式壓縮機由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動件多，因此維修復(fù)雜，頻繁，維護周期短、費用高。大金的單螺桿壓縮機運動件少，構(gòu)造簡單，磨損少，使得保養(yǎng)維護周期變長，維護費用低，大大提高了用戶的使用便利性。

  氨制冷系統(tǒng)和氟利昂制冷系統(tǒng)經(jīng)濟性分析

  氨制冷系統(tǒng)是使用歷史最長的制冷劑，它具有良好的熱力性質(zhì)，循環(huán)過程中高、低壓力適中，具有較大的單位容積制冷量和較高的制冷系數(shù)，在我國曾得到廣泛的應(yīng)用，但是，氨易爆、有毒和強烈的刺激氣味，設(shè)備體積較大，附屬設(shè)備多、系統(tǒng)復(fù)雜、操作維護難度較大、不易實現(xiàn)操作自動化控制，所以逐漸被氟利昂制冷系統(tǒng)所取代。以下為氨制冷系統(tǒng)與氟利昂制冷系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo)的對比：

  一、運行成本： 耗電量 為實現(xiàn)本項目制冷設(shè)計要求，采用氟利昂制冷系統(tǒng)(不含冷風(fēng)機)，比采用氨工質(zhì)的制冷系統(tǒng)功率越低15%。 操作管理成本 氨制冷系統(tǒng)由制冷機組、氨油分離器、高壓儲液器、冷凝器、低壓循環(huán)儲液桶、集油器、氨泵和冷風(fēng)機等組成，管路復(fù)雜，操作管理難度大，對操作人員的專業(yè)水平要求很高，同時由于難于實現(xiàn)自動化，系統(tǒng)需要有操作人員24小時值班操作管理，按每班3人技術(shù)大約需要12名操作人員(4班3倒)：而氟利昂制冷系統(tǒng)管路簡單，閥門等可操作較少，自動化程度高，只需2～3人就可進(jìn)行操作管理，每年可節(jié)省人工費20萬元左右。 維修成本 氨制冷系統(tǒng)平均每運轉(zhuǎn)3000小時(約3個月)需對機組配件進(jìn)行檢修、更換，同時更換很多潤滑油：氨制冷劑雖然價格便宜，但是由于氨制冷壓縮機多開啟式，易泄漏，每年需要補充大量的制冷劑： 二、初投資 土建投資：氨制冷系統(tǒng)附件較多，需要分別設(shè)置機房和設(shè)備間，占地面積大。 氨制冷系統(tǒng)裝機容量約增加15%。 三 、其他 1、氟利昂制冷系統(tǒng)采用并聯(lián)機組，單臺壓縮機功率較小，當(dāng)冬天室外溫度較低的時候，制冷機組可以自動進(jìn)行多級能量調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷較大的時候，多臺壓縮機同時運轉(zhuǎn)，而當(dāng)冬季負(fù)荷較小的時候，可能就部分壓縮機運轉(zhuǎn)，節(jié)能效果非常明顯：氨制冷壓縮機雖然也可以進(jìn)行能量調(diào)節(jié)(手動)，但壓縮機單機功率較大，節(jié)能效果并不明顯。 2、氨和潤滑油不互溶，氨系統(tǒng)在運行一段時間后，冷凝器、冷風(fēng)機等換熱設(shè)備底部會沉積大量油污，使得換熱器熱效率降低。所以需要定期人工清理。 3、當(dāng)空氣中氨濃度達(dá)到一定值時，遇明火易爆炸，要求機房有良好的通風(fēng)，這樣，機房和設(shè)備間只能設(shè)置在冷庫的一角或單獨設(shè)置，造成系統(tǒng)管路較長，冷量損失較大。 4、由于氨毒性較大，一旦泄漏，尤其是庫內(nèi)部分泄漏，將對庫內(nèi)的物品造成污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 5、由于氨制冷系統(tǒng)自動化程度較低，系統(tǒng)運行的可靠性、經(jīng)濟性基本上由人員決定，庫內(nèi)儲存物品質(zhì)量也由操作人員決定，這就使操作人員要經(jīng)過培訓(xùn)才能掌握操作技能在;而氟利昂制冷系統(tǒng)為自動化運行，系統(tǒng)的可靠性基本上不受人為因素影響。 綜上所述，氨制冷系統(tǒng)雖然一次性投資較氟利昂系統(tǒng)便宜20%。但是每年要比氟利昂系統(tǒng)多出10%，僅3～4年就要高出氟利昂系統(tǒng)。所以本項目采用氟利昂系統(tǒng)更經(jīng)濟實惠。