從節(jié)能論冷庫優(yōu)化設(shè)計(jì)

李廣

【摘 要】就冷庫設(shè)計(jì)及制冷設(shè)備運(yùn)行過程中的主要節(jié)能途徑進(jìn)行了分析，在闡述冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、制冷設(shè)備節(jié)能的基礎(chǔ)上，概述了冷庫運(yùn)行管理中的主要節(jié)能降耗方式。

【關(guān)鍵詞】冷庫；節(jié)能技術(shù)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；制冷設(shè)備

隨著綜合國力的增強(qiáng)和人民生活水平的不斷提高，我國冷庫總?cè)萘亢蛦螏煲?guī)模顯著提升，食品冷藏行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。然而，建設(shè)冷庫是一種投資較大、建設(shè)和使用期較長、資金回收相對較慢的項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)冷庫最大經(jīng)濟(jì)效益的途徑主要有兩個(gè)方面，一是提高冷庫周轉(zhuǎn)利用率，二是通過節(jié)能降耗降低經(jīng)營成本。

1.冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的節(jié)能

冷庫是冷加工和食品保鮮行業(yè)中的高能耗行業(yè)，其中冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗能約占整個(gè)冷庫的30%，某些低溫冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗冷量高達(dá)制冷設(shè)備總負(fù)荷的50%左右。減少冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷量損耗，重點(diǎn)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱層的合理設(shè)置。

1.1合理設(shè)計(jì)冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱層

隔熱層所用材料及其厚度是影響傳入熱量的最重要因素，隔熱工程的設(shè)計(jì)又是影響土建費(fèi)用的關(guān)鍵。盡管冷庫隔熱層的設(shè)計(jì)要通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)角度來分析確定，但是實(shí)踐證明，必須優(yōu)先考慮隔熱材料的“質(zhì)優(yōu)”，然后再考慮“價(jià)廉”，不能只看節(jié)省初期投資的眼前利益，要從長遠(yuǎn)的節(jié)能降耗考慮。近年來設(shè)計(jì)建造的組裝式冷庫，多數(shù)采用硬質(zhì)聚氨酯（PUR）和擠塑聚苯乙烯（XPS）作隔熱層。結(jié)合PUR和XPS隔熱性能優(yōu)越及磚混結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)D值高的優(yōu)點(diǎn)，采用土建式單面彩鋼板復(fù)合內(nèi)保溫隔熱層結(jié)構(gòu)，是一種值得推薦的冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱層的建造方式。

其具體做法是：采用磚混結(jié)構(gòu)外墻，水泥砂漿抹平后作隔汽防潮層，然后內(nèi)側(cè)做聚氨酯隔熱層。對于老冷庫的大修改造，這是一種值得優(yōu)選的建筑節(jié)能方案。

1.2冷庫建設(shè)工藝管線的設(shè)計(jì)布局

制冷管道及照明動力管線等穿過隔熱外墻是不可避免的，每多一處穿越點(diǎn)就等于在隔熱外墻上多開一個(gè)缺口，而且處理復(fù)雜，施工操作困難，甚至可能留下工程質(zhì)量的隱患。因此管道設(shè)計(jì)布置方案上，應(yīng)盡可能減少穿越隔熱外墻的孔數(shù)，并對穿墻處的隔熱構(gòu)造進(jìn)行細(xì)致處理。

1.3冷庫門設(shè)計(jì)及管理方面的節(jié)能

冷庫門是冷庫的配套設(shè)施之一，是冷庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)中最容易跑冷的部位。據(jù)相關(guān)資料介紹，低溫貯藏庫的庫門在庫外溫度34 ℃，庫內(nèi)溫度-20℃條件下開啟1h，耗冷量就達(dá)1088kcal/h。

冷庫內(nèi)常年處于低溫高濕以及溫度、濕度頻繁變化的環(huán)境中，低溫庫的內(nèi)外溫差通常在40～60 ℃之間。當(dāng)庫門開啟時(shí)，由于庫外空氣溫度較高，水蒸氣壓力大，而庫內(nèi)空氣溫度較低，水蒸氣壓力小，庫外空氣就會向庫內(nèi)流動。當(dāng)庫外高溫、高濕的熱空氣通過冷庫門進(jìn)入庫內(nèi)后，大量的熱濕交換會加劇冷風(fēng)機(jī)或蒸發(fā)排管的結(jié)霜，導(dǎo)致蒸發(fā)效率的降低，從而引起庫溫波動，影響貯藏產(chǎn)品的質(zhì)量。有文獻(xiàn)表明，冷庫門的性能不良可使能耗增加15%甚至更多。

2.冷庫制冷設(shè)備的節(jié)能

2.1制冷壓縮機(jī)的選擇

制冷壓縮機(jī)是制冷設(shè)備的心臟，它消耗的能量在整個(gè)制冷系統(tǒng)中占很大的比例。對于特定的制冷量，選擇不同的壓縮機(jī)直接關(guān)系到運(yùn)行的能耗。在大中型冷庫的建設(shè)中，液氨冷卻螺桿制冷壓縮機(jī)已有取代活塞式壓縮機(jī)的趨勢。

因此，必須正確估計(jì)冷庫實(shí)際耗冷量的變化，掌握冷藏過程中放熱量及外界氣溫、冷卻水溫和日常操作熱量等耗冷量的變化規(guī)律，合理調(diào)整壓縮機(jī)的開啟臺數(shù)，或通過卸載裝置減少壓縮機(jī)的工作缸數(shù)。

2.2冷凝器的選型

冷凝器是制冷工藝系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，在制冷循環(huán)中起著把壓縮機(jī)排出的過熱蒸氣冷凝成液體的作用。冷凝器選型的合理與否，直接關(guān)系到制冷裝置的經(jīng)濟(jì)性和能否正常使用。冷凝器選型過大，將使設(shè)備閑置，設(shè)備初期投資增大，配套費(fèi)用增加；選型過小，又不能滿足正常冷凝作用的需要。

蒸發(fā)式冷凝器充分利用水的汽化潛熱帶走更多的冷凝熱，是一種高效節(jié)能的換熱設(shè)備，具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。針對當(dāng)前節(jié)水、節(jié)電在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的緊迫性和重要性，因地制宜地推廣蒸發(fā)式冷凝器的使用已勢在必行。

2.3蒸發(fā)器的選型

建設(shè)大中型低溫冷庫的蒸發(fā)器選型，應(yīng)盡量采用傳統(tǒng)排管式蒸發(fā)器。冷庫使用冷排管可實(shí)現(xiàn)溫度易控，同時(shí)又沒有電機(jī)能耗的雙重效果。

壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，冷排管內(nèi)的低溫氨液可以蓄冷，庫溫和蒸發(fā)溫度波動較小且保持溫度延續(xù)時(shí)間長。由于冷排管的蒸發(fā)面積比冷風(fēng)機(jī)蒸發(fā)管組的蒸發(fā)面積大得多，所以增大傳熱面積是最有效的強(qiáng)化傳熱途徑之一。雖然冷排管與冷風(fēng)機(jī)相比一次性投資大一些，但運(yùn)行費(fèi)用卻相對減小。同時(shí)使用冷排管可簡化制冷系統(tǒng)，便于系統(tǒng)的維護(hù)和管理。

3.冷庫運(yùn)行管理中的節(jié)能

3.1準(zhǔn)確及時(shí)調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，由于工況條件是不斷變化的，只有依靠冷庫管理人員的精心操作并準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的運(yùn)行，才能使制冷系統(tǒng)始終處在最理想的工作狀態(tài)，達(dá)到高效節(jié)能的效果。

3.2合理利用庫房，節(jié)能減耗

冷藏間的耗電量是按冷藏間耗冷量的多少來計(jì)算的，通常包括兩部分：一是貨物冷卻和冷藏時(shí)的耗冷量；二是冷藏間本身（即圍護(hù)結(jié)構(gòu)）及操作管理的耗冷量。節(jié)約用電的關(guān)鍵在于冷藏間的利用率，利用率低的冷藏間耗冷多，耗電也就多。在實(shí)際操作中，由于壓縮機(jī)所配備的電動機(jī)功率是按該機(jī)制冷能力選定的，也就是庫房的耗冷量小于制冷機(jī)的制冷能力。冷庫在淡季運(yùn)行時(shí)，由于冷藏間存放的貨物較少，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是“大馬拉小車”，浪費(fèi)了電能。因此，在淡季時(shí)可將幾個(gè)冷藏間內(nèi)的貨物按貯藏溫度及時(shí)并庫，以減少能耗。

3.3冷庫內(nèi)照明系統(tǒng)的節(jié)能冷庫照明應(yīng)在安全、科學(xué)、合理的基礎(chǔ)上，從節(jié)能和環(huán)保的角度出發(fā)

根據(jù)冷庫間的面積、高度及庫房溫度等綜合考慮。冷庫內(nèi)的照明一般集中在工作區(qū)域內(nèi)。應(yīng)在保證操作人員安全的情況下做到及時(shí)關(guān)燈，以減少庫房的熱負(fù)荷及電能消耗。同時(shí)要盡量采用高效低耗耐壓的照明燈具以減少燈具的更換頻率。LED照明系統(tǒng)具有環(huán)保省電、照度均勻、低溫時(shí)發(fā)光效率良好及供電效率高的優(yōu)勢，是一種極有前景的新型光源，也是今后冷庫內(nèi)照明系統(tǒng)的發(fā)展方向。

3.4定期放油、除垢和放空氣，確保良好熱交換效果

資料顯示，當(dāng)蒸發(fā)器盤管內(nèi)有0.1mm厚的油膜時(shí)，為保持設(shè)定的溫度要求，蒸發(fā)溫度就要下降2.5℃，耗電量增加10%以上；當(dāng)冷凝器內(nèi)的水管壁結(jié)垢達(dá)1.5mm時(shí)，冷凝溫度就要比原來的溫度上升2.8 ℃，耗電量增加9.7%；當(dāng)制冷系統(tǒng)中混有不凝結(jié)氣體，其分壓力值達(dá)到0.196MPa時(shí)，耗電量將增加約18%。由此可保鮮與加工見冷庫制冷系統(tǒng)定期放油、除垢和放空氣的重要性。

4.結(jié)束語

冷庫的節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程且具有很大的潛力，從大的方面來講，一是冷庫的合理設(shè)計(jì)，二是冷庫的科學(xué)管理。在工作實(shí)踐中，冷庫的設(shè)計(jì)要周密嚴(yán)謹(jǐn)，運(yùn)行管理要科學(xué)合理，嚴(yán)格把關(guān)，通過多種節(jié)能途徑，即可取得良好的綜合節(jié)能效果。

【參考文獻(xiàn)】

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