中小零售制冷方案研究，来看这份真实的案例分析

　　业主在评价一套制冷方案的优劣的时候，除了系统的可靠性，服务质量之外，最多考虑的就是ROI（投资回报率），其中投资很容易做横向比较，但是对于回报率，不管是用COP，SCOP或者SEER等基于实验室模拟测试出的定量数据，还是使用门店与门店对比的电量数据，其中都有太多的变量会导致实际的ROI充满了变数，选择并非最适合的制冷方案，导致实际运行成本依然居高不下，今天就由乐乐给大家带来我们近期刚刚完成的一项有史以来最真实客观的便利店制冷方案的测试。本文稍长，大约需要8分钟完成阅读，心急的小伙伴乐乐推荐大家直接看重点，5秒钟。

　　

　　敲黑板划重点1：如何才是客观合理的测试方法

　　

　　我们常常想弄明白当一台机组被安装于现场时，它的真正性能是什么？实验室宣称的标称能耗与实际应用的能耗是不是有区别？然后我们就有了这样一个目标，那就是去比较不同的机组或技术，对于最终用户的使用环境而言，哪一台机组或技术最有效或最具成本效益。

　　

　　一种方法是使用纯理论模拟和模型进行高度复杂的评估；我们经常使用从大型真实情况数据库中获得的或校准的模型来确认所使用的模型。然而，需要考虑许多相互关联的因素，而这些因素有时很难判定。

　　

　　在机组每天24小时几乎总是在恒定负荷下运行的场合（例如，用于加热或冷却工业工艺流体），或在机组运行条件变化非常有限的其他情况下，这些评估显然更容易进行。

　　

　　另一方面，就拿在便利店中使用的带有与室外冷凝装置相连的冷藏柜的制冷系统来说，需要对使用基于不同技术的机组的两个超市进行比较，以便了解哪一个更有效，从而为将来的安装做出明智的选择。

　　

　　而这种比较系统由冷藏柜和冷凝装置组成，其性能受以下几个因素的影响：

　　

　　安装的冷凝机组和冷藏柜（蒸发器）的类型/技术

　　

　　安装的冷藏柜数量（用于不同超市对比）

　　

　　运行期间这些冷藏柜所需的实际制冷量（非非标称制冷量）

　　

　　冷藏柜在不同工况下的性能，比如存取货品时，或上货时的性能

　　

　　柜门开关的时长，以及营业时间冷柜使用的频率

　　

　　冷凝机组和冷藏柜的不同控制方案，以达到持续稳定的柜内温度

　　

　　便利店内外的环境对系统的影响

　　

　　影响性能的因素，如制冷剂充注量和机组和冷柜的匹配情况

　　

　　最后，如果需要基于实际量测值对系统进行比较，则显然需要对所用仪器的质量和测量方法这些会影响所要求的该等实际量测值精度的因素进行比较。

　　

　　因此，关于所有这些因素，以及需要做出何种假设和如何获得“有意义”和“可比较”的量测值，所采用的方法必须尽可能“科学”，以获得有意义且符合实际的比较。

　　

　　这就是我们在将这款带有直流变频器和电子膨胀阀的系统与其他系统相比较时，测试其效率时试图做的。

　　

　　在得益于Fraunhofer ISE研究所的经验和支持的帮助下（该研究所独立收集并分析了数据），以及意大利北部的一家正常营业的便利店的帮助下，我们创建了一种装配有五个由室外冷凝装置管理的并使用R448A制冷剂的中温冷藏柜的系统。

　　

　　分析的目的是比较冷凝机组和冷藏柜的四种不同技术和控制类型的组合，分别是：

　　

　　直流变频压缩机+冷柜电子膨胀阀控制

　　

　　直流变频压缩机+冷柜热力膨胀阀控制

　　

　　PWM压缩机+冷柜热力膨胀阀控制

　　

　　定频压缩机+冷柜热力膨胀阀控制

　　

　　敲黑板划重点2：设计专用的切换系统以客观比较

　　

　　我们设计并制造的冷凝机组，同时装配有三种类型压缩机并共用同一个冷凝器，以确保所有配置情况下通向冷藏柜的管道长度都是相同的。每个冷藏柜都配有一个电子膨胀阀和一个机械阀，这两个阀门平行安装在同一点上。

　　

　　每天轮流以不同的配置运行机组，每24小时更换一次。收集了一整年这样运行的数据，以确保获取一个覆盖全年而又广泛的机组情况，进而标准化便利店不同的运营天数以及安装地点的气候概况。这样，就有可能客观地衡量在不同的时间、不同的季节、不同的外部气候条件下涌入到便利店的不同人员和货品，因为每种解决方案在全年都是循环运用的。

　　

　　为了基于系统实际输出而非简单地基于其能耗，对系统的冷却能力进行客观的分析，在通向冷藏柜的共用液体管路上安装了制冷剂流量计。然后计算性能系数，并将能耗作为机组随时间变化交付的实际冷却能力的函数进行了衡量。

　　

　　单个解决方案是使用市场上现有的标准控制解决方案进行管理的，以便在实际应用中评估机组，而温度和压力数据则是使用比工业设备精度更高的探针来获取的。在过去的一年中，每分钟对数据采样一次，以便使得可以在系统控制差异方面实现更高的灵敏度。

　　

　　敲黑板划重点3：客观测试的同时也要保证零售店的正常可靠运行

　　

　　这些类型的“多配置”系统在实验室测试中很容易管理，但是当安装在真实的便利店中时，还有其他的挑战需要面对。这些机组已根据要求的安全和可靠性标准进行认证，以便能够在现场安装。此外，无论测试要求如何，可靠性和冗余都需确保便利店冷藏柜的冷却能力得到保证。为此，专门开发了一个监控和远程控制系统，以管理不同配置中的所有单个控制器。该系统管理冷凝装置和冷藏柜所使用的解决方案的转换，每24小时转换一次，还执行特定的油液回收程序以及启动阀门和压缩机。此外，为了确保在便利店中实现最大可靠性，监控并管理了所有与单个解决方案相关的报警。即使其中一个解决方案因报警而关机，系统也会自动切换到下一个解决方案，以保证店内食物冷却，同时还会向服务人员发送电子邮件和报警信息。

　　

　　敲黑板划重点4：结论显而易见，不止节能，更提供极致存储环境

如果你现在正在好奇所有这些工作的结论是什么，这里可以告诉你：采用带有直流变频压缩机和电子膨胀阀的解决方案，在效率方面可比其他解决方案高出20%以上。连续调节使得系统可以在较高蒸发温度下运行，只要提供有效需要的冷量即可，没有会导致系统不稳定的无效做工或开/关循环。这也意味着能实现对冷藏柜（以及产品）的最佳温度控制，使得设定点周围达到非常稳定的温度（平均为±0.3°C）。

冷藏柜内温度分布（两次除霜周期间隔6小时），图中可见，使用CAREL的HECU解决方案可以让温度的分布控制在非常窄的一个区间中。

　　

　　在这个领域应用一种尽可能科学的方法绝非易事。为了使比较尽可能的有意义和趋于实际，需要进行大量的工作，制定大量的预防措施来调节运行条件和尽量减少所考虑的假设。仅仅根据每月的“电费单”对位于气候特征迥异地方的不同超市或顾客人数迥异的不同超市进行简单比较，缺乏了一些客观科学比较的意味。

　　

　　这是一项复杂而富有挑战性的工作，该工作让我们有机会学到了更多有关机组构造，在现场安装该类机组所需满足的认证规范，数据采集和分析相关知识等。此外，由于这段经历，还让我们更深入地了解了真实系统的动态，并了解了在真实商店中运行食品制冷系统的所有可变情况以及不可预见的问题。