果蔬貯藏冷庫運行節(jié)能措施研究

趙　猛，馮志宏，張立新，王春生

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，山西太原　030031）

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果蔬貯藏冷庫運行節(jié)能措施研究

趙猛，馮志宏，張立新，王春生

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，山西太原030031）

摘要：針對冷量流失、除霜、散熱、制冷工質(zhì)分流不均等方面進(jìn)行了能耗研究。試驗結(jié)果表明，采用聚氨酯整體噴涂、水除霜、風(fēng)冷冷凝器水蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)、高效分液器能夠有效降低果蔬貯藏冷庫能耗，提高制冷機工作效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。另外，數(shù)字信息化冷庫運行管理和建立冷庫應(yīng)用規(guī)范有利于進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能體系建設(shè)。

關(guān)鍵詞：果蔬；保鮮；冷庫；節(jié)能

0　引言

低碳經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保，已經(jīng)成為世界經(jīng)濟發(fā)展的主要方向。我國是耗能大國，在國民經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，大力推廣節(jié)能技術(shù)，普遍采取節(jié)能措施是實現(xiàn)全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重要舉措之一。本文針對果蔬貯藏冷庫使用過程中存在的冷量流失、除霜、散熱、制冷工質(zhì)分流不均、冷庫使用常識和節(jié)能觀念缺乏等高耗能的工序，提出具體的技術(shù)節(jié)能措施，就新型保溫材料和其他具體節(jié)能設(shè)施及技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了運行能效對比研究。

1　聚氨酯整體噴涂庫與聚苯乙烯板拼裝庫能耗比較

在制冷系統(tǒng)正常情況下，冷庫通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷量流失是耗能的主要原因之一，跑冷量與冷藏庫圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位熱流量成正比［1］。采用整體噴涂聚氨酯使得冷庫建造成本雖然略高于聚苯乙烯板，但其施工工藝簡單、庫體整體保溫性優(yōu)于傳統(tǒng)的冷庫和板式庫。

聚氨酯噴涂庫和聚苯乙烯板式庫耗能對比見表1。

表1　聚氨酯噴涂庫和聚苯乙烯板式庫耗能對比

由聚氨酯噴涂庫與聚苯乙烯板式庫運行能耗比對試驗可知，試驗選庫容量均為200 m3的板式庫及聚氨酯整體噴涂試驗冷庫；壓縮機和冷風(fēng)機配置相同，控制庫內(nèi)溫度為0±0.5℃；空庫運行的情況下，運轉(zhuǎn)10 d的耗電量聚苯乙烯板式庫為506 kW/h，聚氨酯噴涂庫為423 kW/h；以聚苯乙烯板式庫能耗比為1的情況下，聚氨酯噴涂庫能耗比僅為0.84。

2　水除霜與電除霜的能耗比較

冷庫在運轉(zhuǎn)過程中，由于蒸發(fā)器的盤管及翅片上會結(jié)霜，影響通風(fēng)及降溫效果，需要定時除霜。一般蒸發(fā)器除霜的辦法是，在蒸發(fā)器上安裝電熱管（3～15 kW），除霜間隔3～12 h，每次工作30 min以上，每天耗電量約5～50 kW/h，具有系統(tǒng)簡單、除霜完全、實現(xiàn)控制簡單的優(yōu)點；但其耗能代價最高，除霜過程中的耗電量占到制冷系統(tǒng)耗電量的10% ～20%左右，而且化霜時電熱管溫度高，會造成庫內(nèi)局部溫度波動5℃左右［2］。采用水沖霜系統(tǒng)，除霜間隔3～12 h，每次工作10～15 min，沖霜水泵供高溫水噴淋蒸發(fā)器沖霜，除霜后低溫水回流；在風(fēng)冷冷凝壓縮機組基礎(chǔ)上，增加冷凝壓力控制器、冷凝水泵和噴淋裝置，將除霜后的“低溫水”噴淋風(fēng)冷冷凝器高溫盤管，利用水的蒸發(fā)吸熱快速降溫，從而實現(xiàn)水的循環(huán)利用。庫溫波動為2℃，每天耗電量僅約0.1～0.5 kW/h。

電熱除霜和水沖霜耗能對比見表2。

表2　電熱除霜和水沖霜耗能對比

3　“風(fēng)冷+水冷”與風(fēng)冷處理的能耗比較

在制冷過程中，冷凝器起著輸出熱能并使制冷劑得以冷凝的作用。從制冷壓縮機排出的高壓過熱蒸汽進(jìn)入冷凝器后，將其在工作過程吸收的全部熱量，其中包括從蒸發(fā)器和制冷壓縮機中以及在管道內(nèi)所吸收的熱量都傳遞給周圍介質(zhì)（水或空氣）帶走［3］。

傳統(tǒng)壓縮機風(fēng)冷式冷凝器，由于空氣導(dǎo)熱性能差，比熱容小，因此風(fēng)冷冷凝器的冷凝能力一般比較小，很難應(yīng)用于制冷量大的系統(tǒng)。另外，空氣溫度受環(huán)境和季節(jié)的影響波動較大，冬夏冷凝溫度差別較大，這一缺點將直接影響到制冷能力和制冷效率。當(dāng)夏季外界溫度較高時，風(fēng)冷式冷凝器壓力過高會直接導(dǎo)致高壓報警，制冷能力下降。水冷機組雖然具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，但需要設(shè)置專門的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，初始投資高，水處理費用大。

“風(fēng)冷+水冷”機組引入冷凝壓力控制器、冷凝水泵和噴淋裝置，減少了冷卻塔、循環(huán)水泵和水管等大型設(shè)備的投入和維護(hù)，并可高效地利用蒸發(fā)式冷卻換熱方式，可有效地減少換熱面積、風(fēng)扇的數(shù)量和風(fēng)機電機功耗。將其與傳統(tǒng)風(fēng)冷冷凝器耗能對比發(fā)現(xiàn)，機組工作24 h可節(jié)電30%。

風(fēng)冷和“風(fēng)冷+水冷”機組耗能對比見表3。

表3　風(fēng)冷和“風(fēng)冷+水冷”機組耗能對比

4　高效分液器與普通分液器處理的能耗比較

冷庫的室內(nèi)冷風(fēng)機普遍存在制冷工質(zhì)分流不均、導(dǎo)致結(jié)霜不勻、蒸發(fā)面積減小、制冷效率低、冷庫降溫慢、耗電多等問題。

冷風(fēng)機高效分液器和普通分液器結(jié)霜情況不同導(dǎo)致的耗能對比見表4。

表4　冷風(fēng)機高效分液器和普通分液器結(jié)霜情況不同導(dǎo)致的耗能對比

由表4可知，對經(jīng)改進(jìn)后的高效分液器運行耗電量進(jìn)行評估，在同等條件下，可縮短制冷機的工作時間，根據(jù)測算，每臺機組運行10 h，平均節(jié)電在13%以上，基本解決了分液器分流不均的問題，提高了制冷效率。

5　數(shù)字信息化冷庫運行管理

數(shù)字信息技術(shù)在節(jié)能冷庫管理中的應(yīng)用：①應(yīng)用PLC（可編程邏輯程序控制）系統(tǒng)，可實現(xiàn)庫內(nèi)溫度小溫差精確控制，并具備溫度、濕度參數(shù)的自動檢測、采集、記錄、控制功能；②應(yīng)用故障自動檢測報警和移動信息傳輸系統(tǒng)，可實時向管理人員的手機上發(fā)送系統(tǒng)工作狀態(tài)信息，管理人員也可隨時隨地通過手機查詢試驗庫內(nèi)溫度、濕度的實時信息；③應(yīng)用試驗庫不停電自動切換系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生停電時，系統(tǒng)會自動切換至備用發(fā)電機系統(tǒng)，可以保證貯藏保鮮試驗的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。

6　建立冷庫應(yīng)用規(guī)范

冷庫是用于易腐果蔬貯藏的設(shè)施，實際生產(chǎn)中常被理解為單純的大型冰箱或者為降低冷庫使用成本，生產(chǎn)上的冷庫普遍存在超裝現(xiàn)象，實際裝載量超出有效庫容量的20%～30%。要強化冷鏈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的實施落實，制訂統(tǒng)一的冷庫節(jié)能、環(huán)保和安全的強制性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，實施冷庫許可證制度。

7　結(jié)語

當(dāng)代社會，低碳經(jīng)濟是追求目標(biāo)，因此最大限度地做好冷庫的節(jié)能工作，是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，也是大力發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的基石。目前，果蔬冷鏈物流體系建設(shè)中冷庫電力耗能是節(jié)約型社會建設(shè)亟需解決的主要問題之一，保鮮庫庫內(nèi)蒸發(fā)器（冷風(fēng)機）工作一段時間后，蒸發(fā)器的盤管及翅片上會結(jié)霜，影響通風(fēng)及降溫效果，需要定時除霜，而且化霜時電熱管溫度高，會造成庫內(nèi)升溫。同時，由于冷媒分液不均，會出現(xiàn)結(jié)霜不均勻、局部過厚，導(dǎo)致融霜時間長，融霜周期短。另外，保鮮庫庫外制冷機組多采用風(fēng)冷冷凝器，用風(fēng)扇強制通風(fēng)降溫，冷凝壓力高、設(shè)備負(fù)荷大，耗電高。鑒于現(xiàn)狀，針對冷庫存在的耗能高、換熱系統(tǒng)配置不合理、運行不協(xié)調(diào)、管理不科學(xué)等問題，切實做好冷庫節(jié)能工作已是發(fā)展之根本。

參考文獻(xiàn)：

［1］王賀.冷庫系統(tǒng)節(jié)能及優(yōu)化研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2008.

［2］趙松松，楊昭，陳愛強，等.微型冷庫復(fù)合加熱循環(huán)除霜系統(tǒng)的研制與試驗［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31（2）：306-311.

［3］卓獻(xiàn)榮，宋垚臻，陳嘉澍.淋水式冷風(fēng)機濕冷系統(tǒng)設(shè)計及性能實驗研究［J］.制冷學(xué)報，2007，28（1）：33-36.

Research on Energy Saving Measures of Fruit and Vegetable Storage

ZHAO Meng，F(xiàn)ENG Zhihong，ZHANG Lixin，WANG Chunsheng
（Institute of Agricultural Product Storage and Fresh Keeping，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

Abstract：In this paper，energy consumption caused by cooling capacity loss，defrost，heat dissipation，and unequal distribution of refrigerant is researched. The test results show that：by spraying polyurethane，water defrosting and air- cooled condenser water evaporation condensation system，high efficient liquid can effectively reduce the energy consumption of fruit and vegetable cold storage，improve the work efficiency of the refrigerating machine，and achieve the purpose of energy saving and environmental protection. In addition，operation and management of digital information storage and establish cold storage application specification is conducive to further promote the construction of energy- saving system.

Key words：fruits and vegetables；fresh；cold storage；energy saving

中圖分類號：TS255.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.05.022

文章編號：1671- 9646（2016）05a- 0070- 03

收稿日期：2016- 03- 28

基金項目：山西省科技重點研發(fā)（指南）項目“鮮棗保鮮設(shè)施條件優(yōu)化及低溫物流關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用”（2015- TN- 4- 6）；山西省科技重點研發(fā)（指南）項目“蘋果冷藏設(shè)施升級改造及標(biāo)準(zhǔn)化管理技術(shù)研究”（2015- TN- 3- 11）；“十二五”國家科技支撐計劃項目“蘋果、桃及葡萄安全低碳節(jié)能物流技術(shù)集成綜合示范與推廣應(yīng)用”（2012BAD38B07- 2）。

作者簡介：趙猛（1962—），男，本科，研究員，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品采后貯藏保鮮技術(shù)及冷庫管理技術(shù)研究。