作為製冷設計技術的一種套用，製冷裝置主要是研究和選用性能匹配的主機與輔機，並有不同的管道連線組成不同特性的製冷系統，它是用於與建築、結構、給排水、採暖通風、機械傳送、電力電照以及自動控制等多個工種密切組合的一種裝置，是多學科研究的結晶。 隨著國民經濟的持續增長、製冷裝置在工業、農業、商業、科學技術及人民生活等各方面都得到了廣泛的套用，特別是食品冷藏和空氣調節，直接關係到很多部門的工業生產和人民生活的需要。
基本介紹
- 中文名：製冷裝置
- 類別：機械工程學術語
- 屬於：製冷設計技術
- 地位：廣泛的套用
基本概念,系統及方式,設計原則,冷庫,氣調冷庫,運輸與冷藏櫃,食品凍結裝置,空調製冷裝置,裝置節能,
基本概念
★製冷設備（系統）和用冷、耗冷設備的組合。
製冷裝置
製冷裝置★實現製冷循環壓縮、冷凝、膨脹、蒸發四個過程的設備、配件和管道等相互連線而組成的一個整體。（機械壓縮式，這種定義有失偏頗。）
★提供冷量或產生冷量並且重點研究使用,消耗冷量的系統。
常見製冷裝置分類和用途
製冷裝置是將製冷設備與消耗冷量的設備組合在一起的裝置。製冷裝置根據用戶消耗的冷量
和冷量使用方式的不同，製冷裝置分為不同的的類型。目前使用比較廣泛的，大致有這樣
幾類:
一、冷凍冷藏裝t
這類製冷裝置主要用於食品的冷加工、冷藏及冷藏運輸，但一也用於貯存其他物品，如藥
品、疫苗等，其目的是為了保持食品的原有質量，以防其因生化或黴菌腐蝕而腐敗變質。冷
器、流床式凍結設備等也大量用於食品的冷凍冷藏。
二、空調用製冷裝t
採用人工的方法，創造或保持滿足一定要求的空氣環境，進行空氣調節的任務。對應於不
空調裝置。按結構型式分為整體式和分休式，其中整休式中的窗式機，·分體式中的掛壁機，
以及分體式中的落地式空調器(俗稱櫃機)最常用。中大型空調工程中目前以電動壓縮式冷
水(熱泵)機組為主，包括往復活塞式、螺桿式、渦旋式、離心式等。吸收式機組，尤其是
直燃式吸收式機組近年來在空調套用中發展較快。冰蓄冷技術目前在空調工程中也得到應
用，有利於避開用電高峰，在實行分時電價的地區，可取得較好的經濟效益。汽車空調用的
製冷裝置，在重量、休積、抗震性方而的要求則更高。
三、試驗用製冷裝1
它是用來創造低溫和其他要求的環境，以專門進行產品的性能試驗及科學研究試驗，檢
查它們在低溫條件下能否保證所規定的性能指標，能否正常工作。這類裝置有低溫試驗箱、
高低溫環境試驗裝置、植物生長環境試驗裝置等。
四、工業與工程用製冷裝t
工業生產中常將製冷設備用於某些生產工藝流程，它隨服務對象的工藝過程而定，而且
往往是將蒸發器與生產設備合為一休，有時使用生產過程中的原料或產品作為製冷劑，並將
製冷系統與生產工藝流程結合起來。
在建築方而，澆制巨型混凝土大壩時，可用人工製冷方法來排除混凝土在凝固過程中析
出的熱量，以防壩體裂縫，並可提高混凝土的強度。片冰機在這些場合得到較多套用。在流
沙地區開掘礦井或隧道時，可先將其四周土壤凍結，然後在凍土中進行施工。此外尚可用人
工製冷方法建造人工冰球場及溜冰場等。
各種不同分類方式
按製冷劑分類：氨、氟利昂、空氣、其他
氟利昂製冷系統：CFC HCFC HFC類物質。
其他工質製冷系統：CO2 H2O CH化合物等天然工質
按製冷原理分類：
機械蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、熱電式、吸附式
按蒸發器供液方式分類：
直接膨脹供液（直流式供液）
重力供液製冷系統
液泵供液
直接供液：利用冷凝壓力和蒸發壓力的壓差，將液態製冷劑經節流閥降壓後直接送入蒸發器。
直接供液優缺點：
優點：供液方式簡單，不消耗其它動力；
缺點：供液量調節困難，尤其是當冷間負荷發生劇烈變化時，就會出現供液過多或過少的現象。
供液過少：製冷量不足，物體降溫慢
供液過多：壓縮機的濕衝程
適用範圍：氟系統，由於氟系統使用熱力膨脹閥和回熱器，能較好地調節供液量和防止濕衝程
重力供液：這種方式必須在蒸發器的上方（冷間外）設立一個氨液分離器，使兩者之間形成一定的液位差，為低壓液體進入蒸發器提供動力。
重力供液優缺點：
優點：1.蒸發器的供液和回氣都要經過氨液分離器，這樣就將節流後產生的閃發氣體和回氣攜帶的液滴分離掉，讓液體進入蒸發器，提高傳熱效果。
2.讓氣體回到壓縮機，可避免濕衝程。
3.與直接供液相比，重力供液更安全可靠。
2.需要為氨液分離器建造專門的閣樓而增加基建投資；
3.因為管道存在阻力，而使供液迴路的總長受到限制。
適用範圍：小型氨製冷系統。
液泵供液：主要用低壓循環桶代替氨液分離器和用氨泵供液。
液泵供液優缺點：
優點：1.低壓循環桶不必放置很高，只要桶內液面高度滿足氨泵的吸入壓力即可，供液迴路可以更長。
2.製冷劑流量大，流速高，改善蒸發器的換熱。比直接供液25%～30%；比重力供液高10%
缺點：耗功，系統管徑較大。製冷系統動力增加1%～1.5%；
適用範圍：大中型冷庫，人工冰場等
系統及方式
分類
1．自然對流製冷劑直接蒸發冷卻
2．強制對流製冷劑直接蒸發冷卻
4．強制對流載冷劑間接冷卻
冷卻方式
製冷劑直接蒸發冷卻 ←↙自然對流
製冷裝置的冷卻方式
製冷裝置的冷卻方式自然對流製冷劑直接蒸發冷卻： 系統比較簡單、節能
蒸發器安裝在用冷場合，利用製冷劑的蒸發來直接冷卻用冷場合的空氣，通過空氣再去冷卻被冷卻物體。
整個用冷場合的空氣流動是由於蒸發器周圍的空氣被冷卻以至於溫度降低、密度變大後引起的。
強制對流製冷劑直接蒸發冷卻：
與前面的不同之處在於：用冷場合的空氣通過風機的作用強制流過蒸發器，並在用冷場合內循環流動。
優點：換熱係數高，總傳熱溫差小，蒸發器換熱面積小，製冷劑沖注量小，金屬消耗量小，溫度場均勻，冷卻速度快。
缺點：冷卻物品的乾損耗；
風機耗能，又將耗能轉變為熱量增加了蒸發器的負荷。
在製冷系統規模較大，用冷場合比較分散的情況下，採用製冷劑蒸發冷卻物體，必然會導致如下狀況：
製冷劑循環管路長，製冷劑外泄的可能性增大；
優點：減少製冷劑泄露的可能性；
具有一定的蓄冷能力；
溫度調節方便；
缺點：冷損大（傳熱級數多）；
泵功耗；系統稍複雜
強制對流載冷劑間接冷卻：
優點：提高了冷卻盤管的傳熱性能，溫度場分布均勻
缺點：冷損大（傳熱級數多）；
泵功耗，風機功耗；系統稍複雜
乾損耗。
融霜系統
結霜原因及霜的危害：
製冷裝置中蒸發器的外壁面溫度低於0℃，該表面就會接霜。（水蒸氣）
融霜系統
融霜系統危害：傳熱係數下降，製冷量下降，功耗增加。
統計數據：鋼管，霜層厚度=蒸發器管壁厚度，霜層熱阻比鋼管熱阻大94～443倍（視久積還是新積而定）。
除霜的方法及各自優缺點、適用場合：
1．掃霜、水沖霜、
2．製冷劑過熱氣體融霜（熱氣融霜、反循環融霜）、
3．製冷劑過熱氣體和水結合融霜、
4．用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜
（1）掃霜、水沖霜
掃霜：
不停機：不徹底，庫溫影響不是太大，勞動強度大。
停機：較徹底，影響庫溫和生產，強度大。
水沖霜：較簡單。控制水溫25℃。
不停機：影響庫溫不是太大，防止水對冷庫的危害。
停機：影響庫溫和生產
（2）製冷劑過熱氣體融霜和水結合融霜
停水後，利用製冷劑過熱蒸汽“烘乾”蒸發器外表面（以免結冰）。
特點：速度快，效果好，操作複雜。
適用：大型及中型製冷裝置，一機多庫。常用在製冷劑直接蒸發冷卻系統。
（3）電熱融霜
電熱融霜：在蒸發器下面裝電熱器，一般適用單個庫房或小型製冷裝置。
載冷劑系統多採用該形式。
用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜雖然結構簡單，易於實現自動化，但要耗費電能，溫度容易波動。
載冷劑間接冷卻系統的熱鹽水融霜
總結：
電熱融霜與熱氣融霜系統的根本不同點：
1．耗能方式；
3．電熱融霜的蒸發器內製冷劑卻是被加熱，由液態變為氣態，要防止回氣壓力、蒸發溫度和庫溫過高。
設計原則
設計基本原則
1．使用要求和使用條件
2．保證在一定工況範圍內的穩定性
3．性能指標和經濟指標最佳化
設計的一般步驟
1．確定裝置的類型和結構
2．確定設計工況、確定負荷
3．製冷系統各部件性能確定、形式與大 小的確定
4．非設計工況下的校核
得熱量與冷負荷
得熱量：進入建築（冷間內）的熱量
冷負荷：維持環境(室內、冷間內空氣溫度達到所要求的值而需要的冷量)需取走的熱量
冷負荷一般不是恆定不變的。空調/冷庫設計負荷一般指的是冷負荷的最大值。
冷庫得熱量
1．圍護結構傳熱：包括玻璃
2．貨物熱（冷卻、凍結、冷加工）
3．換氣熱（空氣更換）
4．操作熱（人員操作、各種設備工作發熱、操作開門進氣）
冷庫
概念
冷庫是用人工的方法，達到在特定的溫度和相對濕度條件下，加工和貯藏食品等物品的專用建築。
冷庫
冷庫分類
按冷藏庫容量分：大型冷庫（10000m）、大中型冷庫（5000~10000m）、中型冷庫（100~5000m）、小型冷庫（1000m以下）。
發展
國外冷庫近年來發展很快，在冷庫土建方面，對單層冷庫正在向預製裝配化發展，磚石工程僅限於地基和混凝土地面
隔熱也採用聚氨酯或聚苯乙烯預製和現場發泡兩種結構；
在冷庫自動控制方面，新建庫實現了機器設備運行自動化；
氣調冷庫
氣調庫設計參考數據如下：
1、溫度：t=-2～+10℃可調，波動幅度△t<±0.5℃；
2、相對濕度：=80～95%可調；
3、含O2量（體積分數）：2～5%可調，首次降氧時間單間960m3<120h；
4、含CO2量（體積分數）：1.0～5%可調；
5、含乙烯量：10×10-6以下
6、氣密性指標：正壓測試,限度壓力的半壓降時間:
庫內壓力由300Pa降至150Pa時間≮30min
庫內壓力由200Pa降至100Pa時間≮20min
庫內壓力由100Pa降至50Pa時間≮10min
7、溫濕度檢測：自動控制，自動顯示自動記錄
三種氣調控制方法：1、普通氣調貯藏法
2、機械氣調（CA）貯藏法。
3、普通CA與機械氣調混合法
運輸與冷藏櫃
合格的冷藏運輸設備必須滿足以下的技術要求：
（2）應有良好的防潮措施。由於裝卸貨物周期短，艙箱內的空氣容易受到外界空氣影響而使溫度和濕度均上升，使冷藏室內水蒸氣分壓力高於隔熱層內水蒸氣分壓力，而使水蒸氣深入隔熱層內。
（3）製冷裝置應適應運輸工具的特點。只能採用風冷冷卻。
（4）負荷變化大，設計時應考慮制冷機的餘量。
（5）運輸式冷藏裝置在重量、體積、安全性及自動化方面的要求比陸用冷藏裝置要高。
食品冷藏鏈
是建立在食品冷凍工藝學的基礎上，以製冷技術為手段，使易腐農產品從生產者到消費者之間的所有環節，即從原料（採摘、收購等環節）、生產、加工、運輸、貯藏、銷售流通的整個過程中，始終保持合適的低溫條件，以保證食品的質量，減少損耗。這種連續的低溫環節稱為冷藏鏈（Cold Chain）。
陸上冷藏運輸
陸上冷藏運輸分為公路冷藏運輸和鐵路冷藏運輸。
鐵路冷藏車的分類
· 加冰冷藏車
· 機械冷藏車
· 冷凍板式冷藏車
· 無冷源保溫車
商用冷凍冷藏櫃
1．陳列櫃的分類
· 按銷售方式分：開啟式、封閉式、半封閉式及組合式。
· 按壓縮機放置方式分：內藏式、分體式。
· 按使用溫度分：冷藏式、冷凍式、雙溫式。
· 按結構型式分：島式、貨架式、平式、組合式、拉門式、後補式。
2．島式陳列櫃、開式陳列櫃和閉式陳列櫃
· 島式陳列櫃：指在櫃的四周都可取貨的陳列櫃。
· 開式陳列櫃：通常的使用條件下，取貨部位敞開，顧客能自由地接觸櫃內食品的陳列櫃。
· 閉式陳列櫃：在通常的使用條件下，取貨部位以門或蓋關閉的陳列櫃。
食品凍結裝置
凍結
凍結就是將食品溫度降低至食品汁液的凍結點以下某一指定溫度，使食品中所含的水分變為冰。
國內凍結間的設計室溫一般採用-23℃，目前趨向採用-30～-40℃或更低的溫度。
食品凍結裝置：
1、擱架式排管凍結裝置
2、吹風凍結裝置
3、螺旋帶式凍結裝置
4、平板凍結器
5、流床式凍結設備
6、其他凍結設備
凍乾
真空冷凍乾燥裝置包括以下部分：真空冷凍乾燥箱、水冷凝結器，真空系統、製冷系統、加熱系統。
空調製冷裝置
組成與分類
按空氣處理設備的設定，空調裝置可分：
（l）集中式系統：所有的空氣處理設備，包括風機、冷卻器、加濕器、過濾器等，都集中在一個空調機房內，通常冷、熱源也是集中的。集中式的空調系統一般用於較大面積的建築，所需冷量大，故採用容量較大的冷水機組。
中央空調系統組成
被調對象、空氣處理系統、空氣輸送系統、空氣分配系統。
蓄冷空調系統
按蓄冷介質的不同，大致可以分為水蓄冷系統、冰蓄冷系統及共晶鹽蓄冷系統。
全部蓄冷設計模式和部分蓄冷設計模式
熱泵
熱泵：既可製冷又可制熱的機組。
空氣源熱泵：
優缺點：
使用方便，套用廣泛；
在冬季機組存在結霜現象，熱泵機組性能下降；
熱泵供熱量與建築物需熱量之間有矛盾，通常需要輔助熱源。
水源熱泵：
優缺點：
水溫穩定，普遍較室外空氣高；
地下水、地表水或工業廢（污）水水質需處理；
回灌技術難度大。
地源熱泵：
通過地埋管換熱器中循環液的流動將熱量帶入大地（夏季），或從大地（土壤）中吸收熱量（冬季），同時依靠四通換向閥換向實現房間的製冷與制熱。
優缺點：
地溫波動小並有延遲，機組工作條件好；
在冬夏季季冷熱負荷不等的情況下存在土壤溫度逐年變化的情況；
土壤導熱係數小，土壤換熱器面積大。
裝置節能
1．冰櫃設計的節能途徑
採用高效壓縮機；
兩器（蒸發器、冷凝器）與壓縮機、用冷場合需冷量之間合理的匹配；
減少冷量損失（加厚發泡層、改善門封結構、改進除霜方式）；
採用節能工質；
採用先進循環。
2．制冷機的選用原則
（1）應考慮建築物全年空調負荷的變化規律及制冷機部分負荷的調節性能。合理選擇機型、單機容量、台數和全年運行方式，以便提高製冷系統在部分負荷時的運行效率，從而降低年運行費用。
（2）從提供相同冷量、消耗一次能源的角度來說，電力驅動的制冷機比吸收式制冷機能耗要低。但對當地電力供應緊張，或有現成的熱源，特別是有餘熱、廢熱可利用的場合，應優先選用吸收式制冷機。
