一、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的基本原理

工業(yè)冷水機(jī)是以蒸氣壓縮式制冷循環(huán)為基礎(chǔ)、以水為載冷劑的工藝?yán)鋮s設(shè)備。其制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器四大部件構(gòu)成，制冷劑在密閉管路內(nèi)依次經(jīng)歷四個(gè)熱力過程，構(gòu)成完整的制冷循環(huán)：

1、壓縮過程：壓縮機(jī)吸入蒸發(fā)器出口的低溫低壓制冷劑蒸氣，經(jīng)壓縮后排出高溫高壓制冷劑氣體，為制冷劑循環(huán)提供動(dòng)力；

2、冷凝過程：高溫高壓制冷劑氣體進(jìn)入冷凝器，向冷卻介質(zhì)（冷卻水或空氣）放熱，冷凝為高壓常溫液體，所釋放的冷凝熱經(jīng)冷卻水塔或冷凝風(fēng)扇排至環(huán)境；

3、節(jié)流過程：高壓液體制冷劑經(jīng)熱力膨脹閥（或電子膨脹閥）節(jié)流降壓，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上酄顟B(tài)；

4、蒸發(fā)過程：低溫低壓制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器，吸收冷凍水熱量后汽化，使冷凍水溫度降至工藝設(shè)定值（常規(guī)工況5℃~常溫可調(diào)）；汽化后的制冷劑蒸氣重新被壓縮機(jī)吸入，循環(huán)往復(fù)。

從水系統(tǒng)側(cè)分析，冷水機(jī)運(yùn)行涉及兩個(gè)基本回路：冷卻水回路（散熱側(cè)）負(fù)責(zé)將冷凝熱排放至環(huán)境；冷凍水回路（供冷側(cè)）負(fù)責(zé)將低溫冷凍水輸送至被冷卻設(shè)備，吸收工藝熱負(fù)荷后回流再冷卻。各機(jī)型的差異主要體現(xiàn)在壓縮機(jī)形式、冷凝器形式與系統(tǒng)集成方式三個(gè)方面，以下結(jié)合原理圖分別說明。

二、水冷螺桿式冷水機(jī)工作原理

水冷螺桿式冷水機(jī)以半封閉螺桿式壓縮機(jī)為壓縮部件，冷凝側(cè)采用殼管式冷凝器，蒸發(fā)側(cè)采用殼管式蒸發(fā)器。

工作流程：壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑氣體進(jìn)入殼管式冷凝器，與冷凝器內(nèi)流動(dòng)的冷卻水進(jìn)行熱交換后冷凝為高壓液體；冷卻水吸收冷凝熱后溫度升高，由冷卻水泵輸送至冷卻水塔，經(jīng)噴淋散熱降溫后返回冷凝器，構(gòu)成冷卻水循環(huán)回路。高壓液體制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器，吸收冷凍水熱量而汽化，冷凍水被冷卻至設(shè)定溫度后由冷凍水泵輸送至用冷端；制冷劑蒸氣返回壓縮機(jī)，完成制冷循環(huán)。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺桿式壓縮機(jī)為回轉(zhuǎn)式容積壓縮，運(yùn)動(dòng)部件少、振動(dòng)小、單機(jī)制冷量大，并可通過滑閥實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)能量調(diào)節(jié)，部分負(fù)荷性能優(yōu)良；水冷式冷凝溫度較低，機(jī)組能效比（COP）高于同容量風(fēng)冷機(jī)型。

適用場(chǎng)合：制冷量需求較大且具備冷卻水塔安裝條件的場(chǎng)合，如化工、電鍍、注塑、制藥、食品加工及中央空調(diào)系統(tǒng)等。

三、風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)工作原理

風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)同樣采用螺桿式壓縮機(jī)，冷凝側(cè)改為翅片式空氣冷卻冷凝器，由軸流風(fēng)扇強(qiáng)制空氣對(duì)流帶走冷凝熱，制冷劑熱量直接排入大氣，無(wú)需配置冷卻水塔、冷卻水泵及冷卻水管路。

工作流程：高溫高壓制冷劑氣體在翅片式冷凝器內(nèi)經(jīng)強(qiáng)制風(fēng)冷冷凝為高壓液體，經(jīng)膨脹閥節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器冷卻冷凍水，冷凍水側(cè)系統(tǒng)與水冷機(jī)型一致；汽化后的制冷劑蒸氣返回壓縮機(jī)完成循環(huán)。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：省去冷卻水系統(tǒng)，安裝條件簡(jiǎn)化，適用于不便設(shè)置冷卻水塔的項(xiàng)目；冷凝溫度受環(huán)境干球溫度影響，名義工況能效比略低于水冷機(jī)型；機(jī)組宜布置于通風(fēng)良好的室外或機(jī)房，并保證進(jìn)、出風(fēng)側(cè)換熱空間，避免熱風(fēng)短路。

適用場(chǎng)合：水資源匱乏、水質(zhì)較差或不便設(shè)置冷卻水塔的項(xiàng)目，以及戶外、屋面安裝場(chǎng)合。

四、水冷箱式冷水機(jī)工作原理

水冷箱式冷水機(jī)將壓縮機(jī)、殼管式冷凝器、蒸發(fā)器、水箱、水泵及電控系統(tǒng)集成于鈑金箱體內(nèi)。冷凝側(cè)仍需外接冷卻水塔與冷卻水泵構(gòu)成冷卻水回路；冷凍水側(cè)由內(nèi)置水箱與水泵直接供液。

工作流程：制冷劑循環(huán)與基本循環(huán)一致；冷凍水在內(nèi)置水箱與蒸發(fā)器之間循環(huán)冷卻至設(shè)定溫度，由內(nèi)置水泵加壓輸出至用冷設(shè)備，吸熱回水返回水箱再次冷卻。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集成度高、占地面積小，現(xiàn)場(chǎng)僅需連接冷卻水進(jìn)出管與冷凍水供回管；箱體封閉可降低運(yùn)行噪聲并保護(hù)內(nèi)部部件；內(nèi)置水箱具備蓄冷與穩(wěn)壓緩沖作用，可減小負(fù)荷波動(dòng)引起的機(jī)組頻繁啟停。

適用場(chǎng)合：中小冷量、機(jī)房空間受限的場(chǎng)合，如激光加工、實(shí)驗(yàn)室儀器、小型注塑、電子加工等工藝?yán)鋮s。

五、風(fēng)冷箱式冷水機(jī)工作原理

風(fēng)冷箱式冷水機(jī)為箱式集成結(jié)構(gòu)與風(fēng)冷冷凝方式的組合：冷凝器為翅片式，由風(fēng)扇強(qiáng)制排風(fēng)散熱；內(nèi)置水箱、水泵與控制系統(tǒng)，接通電源與冷凍水管路即可投入運(yùn)行，無(wú)需冷卻水塔。

工作流程：制冷劑在翅片式冷凝器內(nèi)經(jīng)強(qiáng)制風(fēng)冷冷凝，經(jīng)節(jié)流后于蒸發(fā)器內(nèi)冷卻內(nèi)置水箱中的冷凍水，再由內(nèi)置水泵輸送至用冷端，回水返回水箱再冷卻。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：安裝最為簡(jiǎn)便，布置靈活，不受冷卻水條件制約；運(yùn)行時(shí)應(yīng)保證機(jī)組周圍進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)通暢，以維持冷凝換熱效率。

適用場(chǎng)合：缺水地區(qū)、水質(zhì)較差、用冷點(diǎn)分散或需移動(dòng)使用的工藝?yán)鋮s場(chǎng)合。

六、水冷開放式冷水機(jī)工作原理

水冷開放式冷水機(jī)整機(jī)不設(shè)鈑金外殼，壓縮機(jī)、殼管式冷凝器、蒸發(fā)器、電控箱等部件外露布置，冷凍水側(cè)與冷卻水側(cè)設(shè)備外置配套。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：部件外露，便于維護(hù)檢修與非標(biāo)定制（如耐酸堿蒸發(fā)器、鈦管蒸發(fā)器、外配不銹鋼保溫水箱等）；水箱、水泵外置，容量配置靈活；綜合性價(jià)比高。

適用場(chǎng)合：電鍍、化工、反應(yīng)釜冷卻等需外配水箱、防腐定制或大水箱蓄冷的工藝場(chǎng)合。

七、五種機(jī)型技術(shù)對(duì)比與選型要點(diǎn)

選型要點(diǎn)：

1、冷卻水條件：具備冷卻水塔安裝條件與水質(zhì)保障時(shí)優(yōu)先選用水冷式（能效較高）；缺水或不便設(shè)塔時(shí)選用風(fēng)冷式；

2、冷量與負(fù)荷特性：大冷量、連續(xù)運(yùn)行工況選用螺桿式；中小冷量、負(fù)荷波動(dòng)較大的工況選用箱式（內(nèi)置水箱緩沖）；

3、安裝空間與維護(hù)需求：機(jī)房空間有限選用箱式；需防腐定制、大水箱蓄冷或便于檢修選用開放式；

4工況溫度：常規(guī)冷凍水溫度為5℃~常溫；0℃以下低溫工況需采用乙二醇水溶液等載冷劑并另行選型。

上述五種機(jī)型均基于蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，差異在于壓縮部件、冷凝方式與系統(tǒng)集成形式。正確選型應(yīng)綜合冷卻水條件、工藝?yán)淞俊⒇?fù)荷特性、安裝空間及介質(zhì)防腐要求等因素確定。如需根據(jù)具體工藝參數(shù)進(jìn)行冷量計(jì)算與方案設(shè)計(jì)，可聯(lián)系深圳東躍進(jìn)制冷獲取選型支持。