[發明專利]壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201310505096.2
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103557643A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 譚擁政
• 申請（專利權）人: 珠海風合節能科技開發有限公司
• 主分類號: F25B39/04
• 分類號: F25B39/04;F25B49/02
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

技術領域

本發明涉及冷凝器散熱裝置技術領域，尤其涉及一種用于壓縮式制冷機的冷凝器散熱增強裝置及其控制方法。

背景技術

常用散熱器的結構及優缺點分析：

水冷式冷凝器的結構

水冷式冷凝器需要一套系統支持其運行，該系統包括包裹冷凝器散熱盤管的冷卻水箱，連接冷卻水箱和散熱塔的冷卻水循環管路、主水泵、備用水泵、控制閥門及旁通管路等等，而散熱塔的結構大多是由塔身外殼，內裝有波紋狀填料，填料上方有冷卻水噴淋管路，塔頂有電動機驅動的扇葉將外界的空氣從散熱塔下部吸入，與流經波紋狀填料表面的較熱的冷卻水實現熱交換，將冷卻水降溫，被加熱的空氣從散熱塔頂部排入大氣。降溫后的冷卻水被水泵送往冷卻水箱進入下一循環。

水冷式冷凝器的優點

水冷方式的好處是冷卻效果較好。

水冷式冷凝器的缺點表現在：

1、系統的占地面積大，結構復雜，造價高，管路較長，水泵和風扇的驅動電機功率較大，此功耗沒有參與制冷，屬于無用功。以XX型水冷機組為例，制冷量100KW，如果配渦旋式壓縮機的功率為25KW，假設散熱塔在八樓屋頂，冷卻水泵揚程30米，水泵功率為11KW，配套散熱水塔風扇的裝機電功率為2.5KW，機組總裝機電功率為38.5KW，而屬于無用功的水泵、水塔風扇電機的功率為13.5KW，占到裝機總電功率的35％。

2、散熱塔風扇還會把水沫吹向四周，稱為“飛水”，這種“飛水”污染一些國家或地區的法律規定是會被處罰金的。同時散熱塔的低頻振動和噪音往往會引起投訴。

3、剛裝機的時候散熱效率還好，但因為散熱塔是開式的，空氣中的粉塵、微生物以及藻類，在與冷卻水接觸進行熱交換的過程中被大量地吸收，隨冷卻水進入循環水管路沉積并大量繁殖，附著在冷媒管路的換熱面上，降低了熱交換的效率，而且換熱效率會隨著時間的推移而加速下降。由于循環水管路存在著不同程度的長度和彎曲度，各種嘗試進行管路清洗的效果都不好。在沙塵較大的地區，散熱塔和管路甚至可能會淤塞而造成制冷機組停機。

4、冷卻塔填料因為在陽光、空氣、熱水和微生物的作用下，老化速度很快，所以必須定期停機更換，成本很高。對于一些要求制冷系統持續工作的用戶(如冷庫等)，因為上述原因造成的被迫停機是不能接受的。

風冷式冷凝器的結構

風冷式制冷機的在工作時，冷媒從壓縮機的出口端以較高的溫度和壓力進入冷凝器上的盤管，位于盤管一側的電動機帶動風扇葉片，在冷凝器盤管的兩側制造壓力差，實現強制通風，將冷媒的熱量傳導給流經冷凝器盤管的空氣，冷媒的溫度和壓力下降到一定程度后經節流閥以液態進入蒸發器蒸發制冷，然后冷媒以氣態回到壓縮機入口端進入下一循環。

風冷式冷凝器的優點

體積小，占地面積小，系統簡單，制造、安裝和運行成本相對較低，維護工作量小，在環境溫度適中的情況下可靠性較好。

風冷式冷凝器的缺點表現在：

1、風冷式冷凝器的冷卻介質是空氣，通過空氣與冷凝器盤管進行傳導和輻射來散熱，而空氣的熱容量只有1.0*103J／(kg.℃)，散熱效果取決于環境溫度低于冷凝器盤管溫度的差額，當此差額不足時，流經冷凝器盤管的空氣不能帶走足夠的熱量，使冷凝器出口端冷媒的溫度和壓力高于理想工作溫度和壓力，，壓縮機負荷加重，造成耗電量急劇上升而制冷量卻不能相應提高。在環境溫度趨近于冷凝器盤管溫度的極端條件下，壓縮機甚至可能因負荷過重而停機。

2、由于傳統的冷凝器布局和風扇的結構有缺陷，使得冷凝器散熱盤管表面的空氣流場分布不合理，或多或少存在著“干點”，即冷凝器表面局部空氣流動不暢而造成散熱器局部溫度偏高，從而拖累冷凝器總體的散熱效率。

3、部分風冷式冷凝器在環境溫度過高時，采取在冷凝器上直接噴淋水(包括蒸發器收集來的冷凝水和外來水源)來降低溫度，耗水量較大，不適用于缺水地區，如果循環使用噴淋水也會遇到水受到沙塵及微生物污染的問題，增加維護量，最終還是會導致散熱效率大幅下降；另一方面，當環境溫度和濕度都較高時，噴淋水的蒸發率下降，冷卻效率就隨之下降，這種方式并不能解決極端工作環境下制冷效率下降的問題。

提高冷凝器效率的意義

不管是水冷式冷凝器還是傳統的風冷式冷凝器，在散熱效率下降，冷媒壓力和溫度高于理想工作溫度和壓力時，制冷效率都會下降，功耗上升。據統計，在特定區間內，蒸發器入口端冷媒溫度每降低1攝氏度，壓縮機的功耗就降低5％。所以將冷媒溫度控制在理想工作溫度范圍內，具有巨大的節能潛力。

提高冷凝器散熱效率的途徑