工业环保冷媒冷水机组与变频控制技术研究

工业环保冷媒冷水机组与变频控制技术研究

谢仲铭

东莞信易电热机械有限公司 广东东莞 523770

摘要：在不提高企业运营成本的情况下实现真正的节能与环保，是信易公司研究产品的目标。本文分析了冷水机的变频控制技术应用，并介绍了环保冷媒冷水机组R410A第二代的与众不同与技术优势，在响应国家节能环保的号召下，先迈出了一步，同时也带动了整个塑胶辅机行业的冷水机向环保节能的方向发展。

关键词：工业；环保冷媒；冷水机组；变频控制技术

引 言

过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国，已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。《中华人民共和国节约能源法》指出“节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。”

一 冷水机使用现状

在塑料辅机行业，大家选择冷水机时，或许一直面临这样的问题：一方面由于有些客户对自己的设备不是很熟悉，不能提供精确的数据，另一方面业务人员跟客户沟通的时候也不能完全地沟通到位，很难得到选择冷水机所需要的参数，再者由于不同的区域环境变化较大，所带来的结果是制冷量变化较大，冷水机在北方的制冷量较南方大，在冬天的制冷量较夏天大。所以普遍来说，很难准确地选择合适的冷水机，导致在冷水机的选型上，大家为了避免选型过小，会往大一号或大几号的来选。

这样做会有什么后果呢？很明显，选得越大，客户的初投资越大，设备启停越频繁，客户的日常运营费用越大，得不偿失。选择小了，又达不到客户的使用要求。如何能在这种情况下达到客户与工厂的双赢？SIIC-A系列是在节能与环保的目标下开发的产品，目的就是致力于在不提高企业运营成本的情况下实现真正的节能与环保，例如：SIIC-36A-R2可以包含12~36kW的负荷，在这范围内不但能够精确控制温度到±0.1°C，还能够实现经济运行，响应国家节能号召的同时降低客户运营费用。通过精确的控温，让产品成型条件更为稳定，让设备运行条件更为稳定，亦避免了压缩机的频繁启停，有利于提高设备的使用寿命。

二 变频冷水机的优点

相对与定频冷水机，变频冷水机有以下优点：

（1）变频冷水机的开机是软启动，无冲击电流，避免了大功率设备在启动时的冲击电流对工厂设备的影响，用电没有浪费；定速冷水机的开机电流数倍于额定电流，很费电，同时，由于定速冷水机不能自动匹配外界的负荷，始终通过启停压缩机来实现制冷与负荷的波幅平衡，特别在低负荷时，启停数越多，越费电。

（2）变频冷水机在启动时以低频启动，运行中先是高频运行降温，当冷水温度达到设定温度后，冷水机变为低频运行保温，不停机。到达设定温度后持续低频运行，最低功耗只是额定功率的三分之一。

（3）以功率相同15HP冷水机为例，满负荷运转时最高每小时可以省电2.15度。一年运行261天，一天运转8小时，单能效比高这个特点，一年便可以省下4489.2度电。

以下是通过一系列的测试数据来分析，为什么说SIIC-A变频式风冷冷水机是一款节能产品。

如上表格可以看到，每小时省电数可以达到2.5度/小时。以每天工作8小时，特别是在低负荷的时候，效益更明显，每年261天工作日计算，每年省电可以达到261*8*2.5=5220度电，可以看出SIIC的节能效果是明显的。

三 新一代R410A环保冷媒冷水机组

3.1 技术背景

现市场上的冷水机组参差不齐，且同质化现象有越演越烈的趋势。为了突出信易公司冷水机组的与众不同以及技术优势，开发新一代的环保冷媒冷水机组已是大势所趋。

信易公司是国内第一家推出R410A环保冷媒冷水机的公司，在响应国家节能环保的号召下，先迈出了一步，同时也带动了整个塑胶辅机行业的冷水机向环保节能的方向发展。从推出第一代R410A冷水机到现在已有三年多的时间，为了保持公司产品的竞争力，信易公司将开发出第二代R410A环保冷媒冷水机组。

3.2 两代冷水机组的比较

第二代R410A环保冷媒冷水机组与第一代相比较，将在多个方面做出重大的革新。下面我们将对现开发出的新一代R410A环保冷媒冷水机组的情况与第一代做比较。首先，工业冷水机因为需要长时间运行或常年运行，对于机器的可靠度要求比空调类的要高出不少。高可靠度是保证机器安全运行以及延长机器使用寿命的前提。对于此技术要求，信易公司新一代冷水机组对系统进行重新配置，通过重新设计冷凝器和蒸发器，并采用更严格的测试标准来试验机器的稳定性。确保机器在高温极限和低温极限条件下的安全运行，这不仅运行范围更大，也将大幅提高机组的可靠度。其次，工业中机器的能耗对于使用者来说是一个不得不考虑的问题，在高可靠度的前提下，还需要提高冷水机组的能效比，降低冷水机组的能耗。信易公司新一代冷水机组在控制好成本的条件下，也在努力提高机器的COP（能效比），现机器的COP值已达到国家一级节能标准。上述两点对于工业冷水机组来说不仅是机器必备的硬性指标，也是提高产品竞争力的核心内容。除了在可靠度和能效比做出重大革新外，为了体现信易公司新一代R410A环保冷媒冷水机组的差异性，还对机器的其他结构重新设计。

3.3新一代R410A环保冷媒冷水机组主要技术创新点

第一，采用大圆形水箱的结构，可以充分利用水箱中所储存的媒介水，提高机器的控温精度的同时也增加了对压缩机的保护。第二，冷水机组采用新型微电脑控制器，功能齐全，操作简单，便于客户使用。第三，采用固定式压力开关，反应灵敏、准确。第四，使用PVC-U水管，解决生锈困扰，安装方便、快捷，不易出现泄漏。第五，机器配备R485通信接口，便于客户远程操作。

对于冷水机组的各种改变，是在保证机器质量下，同时也要以降低机器成本为目标，这样才能充分体现出机器的优势所在。因此，我们的目标就是通过不断的技术革新，为客户节省更多的投资成本。

3.4 与当前国内外同类技术主要效益、市场竞争力的比较

当前国内塑料成型模具用冷水机都是参考空调用冷水机设计标准，设计在7℃冷冻出水，而在行业内的实际应用却并非如此，运行控温范围常在12～18℃，故按空调国标的运行参数，是不足以代表塑料成型模具有的使用工况；为此我们从新定义了行业标准工况，采用以冷冻出水温度15℃，冷冻水流量0.172±3%m3/（h.kW），冷却水端工况同国标，详细和具体内容需参照JB/T 12788-2016《塑料成型模具用冷水机》，我司当时作为该标准制定工作组组长单位（标准第一起草单位）。

行业工况的定义和应用，有助于规范和指导行业应用的同时，也给客户选型提供了更准确的数据参考，减少选项不当引起功率过大造成的浪费，提高了产品的市场竞争力。

结束语

当前国内同行生产的塑料成型模具用冷水机多使用R22制冷剂，其为国际公认抵制并将强制淘汰的制冷剂，而信易公司使用R410A环保冷媒，环境友好，换热效果更好；同时配合内螺纹换热管，缩小换热器体积，提高换热效率，利用变频压缩机，配合调速风扇，利于冬天低温运作，比国内外同类产品运行工况更广，性能更稳定；同时使用国内高精度控制器，控温准确，并具备防结冻保护，压缩机、水泵和风机过载保护，相序保护，高低压力保护，流量保护等多重安全保护装置，确保机器安全运行。

参考文献

[1]新环保冷媒R410A型高效直流变频压缩机[J]. 励文倩.  装备机械. 2011（01）

[2]冷水机组联合运行策略仿真与分析[J]. 孙晓禹,李锐.  建筑节能. 2015（04）

[3]变频技术在轻型商用冷水机组中的应用[J]. 秦云飞.  制冷与空调. 2014（06）

[4]冷凝式热水器能量平衡及折算热负荷分析[J]. 周宇,秦朝葵,段鹏飞.  城市燃气. 2015（08）