中小型商用制冷設(shè)備廣泛應(yīng)用于超市、便利店、飯店等場所，包括制冷陳列柜、冷柜、廚房冰箱、飲料柜、酒柜、自動售賣機(jī)、冰淇淋柜及商用制冰機(jī)等。

中小型商用制冷設(shè)備的技術(shù)發(fā)展趨勢主要包括３個方面：一是減少用冷需求，增強(qiáng)設(shè)備絕熱性能；二是制冷系統(tǒng)的優(yōu)化，如循環(huán)流路的改進(jìn)、系統(tǒng)部件的性能優(yōu)化及新型制冷劑的應(yīng)用等；三是智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用。本文，我們將來分享提高制冷系統(tǒng)性能的一些技術(shù)手段。主要包括：蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)循環(huán)改進(jìn)、重要部件性能優(yōu)化、新型制冷劑替代。

1、壓縮機(jī)效率提升

中小型商用制冷設(shè)備主要采用全封閉活塞式壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)。目前，全封閉活塞式壓縮機(jī)占95%以上，但是轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)保持快速增長趨勢，搶占全封閉活塞式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)的市場。中小型商用制冷設(shè)備用壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢如下：

１）緊湊化、輕量化，可降低材料成本，節(jié)約空間；

２）變頻化，具有溫度控制精度高、能量調(diào)節(jié)范圍大、部分負(fù)荷效率較高等優(yōu)點；

３）制冷劑替代對壓縮機(jī)的研究、設(shè)計和制造提出了許多新的要求，如為減少制冷劑泄漏而提高壓縮機(jī)的密封性和可靠性等；

４）多物理場耦合仿真、液冷替代風(fēng)冷消除通風(fēng)噪聲及高速低噪聲軸承技術(shù)是壓縮機(jī)低噪聲化的主要研究方向。

2、換熱器強(qiáng)化傳熱

換熱器的強(qiáng)化傳熱一直是熱門的研究方向，通過強(qiáng)化傳熱減少不可逆損失。從原理來說有增大傳熱積、增大傳熱溫差、提高傳熱系數(shù)３類強(qiáng)化傳熱技術(shù)。中小型商用制冷設(shè)備兩器（蒸發(fā)器和冷凝器）如下圖所示。

2.1翅片管式換熱器翅片

管式換熱器是應(yīng)用最為廣泛的換熱器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、成本低等特點。空氣側(cè)熱阻占主導(dǎo)，為總熱阻的85%以上。利用翅片強(qiáng)化換熱的機(jī)制主要包括２個方面：

①特殊的翅片通道，如波紋片通道，因其內(nèi)部會產(chǎn)生邊界層分離現(xiàn)象而導(dǎo)致混合作用；

② 在翅片通道內(nèi)會產(chǎn)生邊界層的重復(fù)生長與尾流破壞。常用的翅片型式有平片、波紋片、百葉窗片、鋸齒片和打孔片。

2.2微通道換熱器  

微通道換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、換熱效率高、成本低等特點，近年來在中小型商用制冷領(lǐng)域得到了較快發(fā)展。對翅片管式冷凝器的飲料柜和微通道冷凝器的飲料柜進(jìn)行性能試驗，結(jié)果表明：用微通道換熱器作為飲料柜的冷凝器具有高效、減少制冷劑充注量、成本低等優(yōu)點。微通道換熱器在中小型商用制冷領(lǐng)域的優(yōu)化方向：

１）研究翅片型式及其參數(shù)，如開窗角度、片間距等與流量、壓降、空氣側(cè)氣流組織及風(fēng)機(jī)功耗間的關(guān)系；

２）換熱器的集流管的布置方向，水平、垂直或是傾斜；

３）扁管的寬度及其內(nèi)部開孔的型式和數(shù)目，對換熱性能和制冷劑充注量影響較大，針對不同的需求，對扁管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；

４）流路優(yōu)化是重要影響因素；

５）特殊結(jié)構(gòu)集流管的設(shè)計使得微通道換熱器做蒸發(fā)器時，制冷劑分配較為均勻，換熱性能得以改善。

3、制冷劑替代

3.1 R290的推廣  

碳?xì)浠衔镏评鋭┍椋≧290）因具有無氟、低碳、天然、高效、價格低等諸多優(yōu)勢，可用于中小型商用制冷領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2018年 R290在中小型商用制冷設(shè)備中的應(yīng)用在30%左右。

如在立式冷柜中應(yīng)用R290替代R404A，換熱器的內(nèi)容積比原型機(jī)小40%，開機(jī)周期功率和開停機(jī)周期功率分別降低2.7%和0.6%，并且工況下的制冷劑充注量低于原型機(jī)30%。

在商用冷柜中，與原R134a系統(tǒng)相比，制冷溫度下降１℃，耗電量減少約10%。此外，制冷劑充注量降低可減少冷凝器耗材。然而，R290的可燃性限制了其在行業(yè)內(nèi)的推廣使用，這也是下一步需要重點解決的問題。

3.2  co2的使用  

co2具有良好的低溫流動特性和換熱特性，co2制冷系統(tǒng)可用于超市食品的保鮮儲藏和低溫冷凍保存。在歐美和日本，co2在商業(yè)和超市制冷系統(tǒng)的使用處于領(lǐng)先地位。

在我國，2008年北京奧運會期間，A公司曾為可口可樂生產(chǎn)數(shù)千臺co2冷柜；B公司于2011年研發(fā)了co2商用制冷陳列柜和制冷機(jī)組產(chǎn)品，并通過試驗研究發(fā)現(xiàn)在環(huán)境溫度低于20℃時，co2商用制冷陳列柜比傳統(tǒng)產(chǎn)品的能效提高16%。受運行壓力的限制，co2在中小型商用制冷領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，給系統(tǒng)及部件的設(shè)計帶來許多新的挑戰(zhàn)。

翅片成型機(jī)，脹管機(jī)，翅片沖床

轉(zhuǎn)載至公眾號