中小型冷库制冷设备使用焓差法进行性能测试的实验研究

中小型冷库制冷设备使用焓差法进行性能测试的实验研究

杨虹

珠海格力电器股份有限公司， 广东 珠海 519070

摘要：本文主要介绍了中小型冷库制冷设备常用的几种性能测试方案，并对采用空气焓差法测试冷凝机组和冷风机的性能进行了实验研究，结果表明采用空气焓差法测试冷凝机组搭配冷风机在冷库中使用的性能，更能反映制冷设备系统运行的真实状态。

关键词：冷凝机组；冷风机；焓差法；实验研究

1、引言

容积式制冷压缩冷凝机组（下文统称为冷凝机组）和制冷用空气冷却器（下文统称为冷风机）搭配使用，具有降温速度快，可维护性高等优点，广泛应用于中小型冷库等场合。

冷凝机组作为外机可以根据用户需求搭配不同的末端进行制冷，比如搭配冷风机用于农副产品的加工、预冷，搭配排管用于肉类的快速冻结，搭配销售陈列柜用于商超、便利店等场合；冷风机作为其中的一种末端形式得到广泛应用。冷凝机组和冷风机执行不同的测试标准（冷凝机组执行国标GB/T 21363，冷风机执行国标GB/T 25129），性能测试采用不同的方法，控制工况也不一致。这就导致冷凝机组、冷风机搭配使用时，很难准确选型，并且实际使用过程中由于匹配度低，经常存在各种各样的问题。

2、冷凝机组性能测试方法

冷凝机组性能测试包括名义工况和最大负荷运行工况的测试，按照GB/T 21363，采用第二制冷剂量热器法、二次流体量热器法、干式制冷剂量热器法、吸入制冷剂蒸气流量计法、水冷冷凝器法和制冷剂液体流量计法等其中的任意一种试验方法进行试验。

以第二制冷剂量热器法为例：

图1 第二制冷剂量热器法测试原理图

制冷量计算：

Q=（h_g1-h_f1）/（h_g2-h_f2）×（Q_h+Q_a）×u₁/u_g1

表1 高温工况（蒸发温度7℃，吸气温度18℃，环境温度32℃）测试数据

3、冷风机性能测试方法

冷风机测试分为以下几种情况：

1. 以制冷剂为介质，供液方式采用直接蒸发式的冷却器，主侧采用校准箱量热计法，辅侧采用制冷剂流量计法进行校核试验。

2. 以液体载冷剂为介质，无相变的冷却器，主侧采用校准箱量热计法，辅侧采用液体载冷剂法进行校核试验。

3. 以制冷剂为介质采用泵供液式的冷却器，主侧采用校准箱量热计法，辅侧采用泵供液制冷剂侧供冷量测试法进行校核试验。

以第一种情况为例，主侧采用校准箱量热计法：

图2 校准箱量热计法测试原理图

制冷量计算：

Q= W_d + W_t + K（T₂- T₁）

表2 SC1工况（蒸发温度0℃，库温10℃，温差10℃，供液温度30℃）下测试数据

4、中小型冷库使用焓差法进行性能测试的尝试

4.1 方法介绍

通过测定制冷机组进、出口的空气干、湿球温度和空气流量确定制冷设备的性能。

图3 焓差法测试原理图

制冷量计算：

用室内侧试验数据按以下计算制冷量、显热制冷量和潜热制冷量：

q_tci = Q_mi(h_a1-h_a2)/[ V_n ’(1+W_n)]

q_sci = Q_mi C_pa(t_a1-t_a2)/[ V_n ’(1+ W_n)]

q_lci =2.47×10⁶ Q_mi(W_i1- W_i2)/[ V_n ’(1+ W_n)]

C_pa =1006+1860W_i1

表3 室内侧环境温度10℃、相对湿度50%，室外侧环境温度32℃时的测试数据

4.2 测试数据对比

按照高温冷凝机组的性能测试条件，调节蒸发温度为7℃，外环温度32℃，吸气温度18℃，分别按照流量计法（只测试冷凝机组）和焓差法（测试冷凝机组搭配冷风机）针对两套制冷设备进行测试，测试结果如下：

图4 测试数据对比

1. 采用焓差法测试相比，制冷量减少10%~12%，功率上升5%~8%，能效降低15%~18%。

2. 制冷量减小的原因：采用流量计法测试冷凝机组制冷量，主要影响因素有压缩机、冷凝器和冷凝风机；采用焓差法测试冷凝机组搭配冷风机制冷量，主要影响因素除了压缩机、冷凝器和冷凝风机，还有节流装置、蒸发器、蒸发风机等，因此采用焓差法测试更能真实反映整个制冷系统的匹配度。

3. 功率上升的原因：采用流量计法检测功率为冷凝机组的功率，包括压缩机功率、冷凝风机功率；采用焓差法检测功率为整个制冷系统的功率，包括了外机功率，还包括了内机功率，因此整体功率有所上升。

4. 能效降低的原因：相同的设备、相同的工况采用焓差法测试相比流量计法测试制冷量有所降低，功率有所上升，能效必然降低。

采用空气焓差法测试冷凝机组搭配冷风机在冷库中使用的性能，更能反映制冷设备系统运行的真实状态。

5、总结

采用空气焓差法更能真实模拟冷库中冷凝机组搭配冷风机使用的实际使用状况，性能测试综合了内外机的多种影响因素，因此测试结果更加真实可信，为设备选型、调试等都提供了准确的数据依据，可提高选型的准确性、内外机匹配的可靠性，有利于市场的良性发展。后续建议在中小型冷库制冷设备研发过程中，大力推广采用空气焓差法进行性能测试。

参考文献：

GB/T 21363-2018 容积式制冷压缩冷凝机组

GB/T 25129-2010 制冷用空气冷却器

GB/T 17758-2010 单元式空气调节机