物流冷庫制冷系統(tǒng)優(yōu)化

付政 劉邦健 董雪鵬

松下冷鏈（大連）有限公司 遼寧大連 116600

隨著冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，我國物流冷庫的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴大，其建設(shè)數(shù)量也在持續(xù)增多。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)階段我國冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的增長速度保持在每年8%-10%；這就造成了物流冷庫需求的持續(xù)增加。就物流冷庫設(shè)計而言，人們在進行新型冷庫設(shè)計、施工的基礎(chǔ)上，還應(yīng)加強對現(xiàn)有冷庫優(yōu)化改造的研究，從而確保其在產(chǎn)品冷凍、冷藏和食品保鮮等方面職能的發(fā)揮。冷庫制冷效率優(yōu)化是其設(shè)計改造的重要內(nèi)容，然而受諸多因素影響，傳統(tǒng)物流冷庫優(yōu)化的效果相對有限，基于此因，進行物流冷庫制冷系統(tǒng)的現(xiàn)代化設(shè)計已經(jīng)成為推動其行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

1 物流冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計要點

其一，保證物流冷庫制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，實現(xiàn)質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品儲藏和供應(yīng)是物流冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計的重要目的；作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的第一要素，產(chǎn)品安全至關(guān)重要。故在制冷系統(tǒng)實際設(shè)計中，冷庫基礎(chǔ)材料、制冷設(shè)備和制冷劑的應(yīng)用必須具有較高的安全性和可靠性，從而確保冷庫庫溫的把控合理，為產(chǎn)品的穩(wěn)定化、安全化供應(yīng)提供有效基礎(chǔ)[1]。

其二，作為冷鏈系統(tǒng)中產(chǎn)品停放時間最長的環(huán)節(jié)，物流冷庫對于產(chǎn)品壽命延長和價值提升具有深刻影響；然而在該環(huán)節(jié)中，產(chǎn)品冷藏效果的實現(xiàn)伴隨著較大的能耗，新時期，為確保冷鏈物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綠色化、生態(tài)化，就必須注重制冷系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用，確保實際能耗的有效控制。

其三，新時期，現(xiàn)代化制冷設(shè)備的應(yīng)用使得人們對于冷庫的電氣控制提出較高要求，只有不斷提升冷庫制冷系統(tǒng)的智能化水平，才能確保冷庫制冷效率和質(zhì)量的提升，實現(xiàn)冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化、規(guī)范化發(fā)展。

2 冷庫制冷系統(tǒng)工作原理

制冷系統(tǒng)工作原理是冷庫制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。一般情況下，制冷劑循環(huán)、潤滑油循環(huán)、化霜系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)以及載冷劑循環(huán)等都是冷庫制冷系統(tǒng)的基本組成部分；同時其還包括輔助設(shè)備、儀表、控制器件、閥門和管道等細化支撐部件。需要注意的是，根據(jù)制冷系統(tǒng)應(yīng)用形式的不同，其制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用也會存在差異；譬如在壓縮式制冷系統(tǒng)中，壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器是制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的基本組成。而在吸收式制冷系統(tǒng)中，發(fā)生器、吸收器、溶液熱交換器、溶液泵等部件卻替換了壓縮機的作用。

從本質(zhì)上講，制冷系統(tǒng)也需要遵循熱力學(xué)第二定律，冷庫制冷系統(tǒng)是在外界能量的支撐下，使得熱量發(fā)生轉(zhuǎn)移的應(yīng)用系統(tǒng)。具體而言，當(dāng)制冷系統(tǒng)開始運作時，低溫低壓的制冷劑蒸汽會被壓縮機吸入、壓縮；并當(dāng)其達到高溫高壓狀態(tài)時，會被排入冷凝器，并在冷凝器的冷卻介質(zhì)中進行放熱，最后轉(zhuǎn)化為高壓液體。之后在流經(jīng)節(jié)流閥時，這些高壓液體會被節(jié)流為低壓低溫的制冷劑，并再次進入制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，實現(xiàn)冷庫的循環(huán)制冷。

需要注意的是，制冷系統(tǒng)應(yīng)用過程中，制冷系統(tǒng)的劃分、供液方式的選擇、制冷工質(zhì)的挑選和化霜方式的應(yīng)用是工藝應(yīng)用的四個基本環(huán)節(jié)。具體優(yōu)化過程中，根據(jù)制冷系統(tǒng)的不同，其制冷劑的選擇也存在較大差異。目前而言，氟利昂制冷系統(tǒng)、氨制冷系統(tǒng)、混合工質(zhì)制冷系統(tǒng)及空氣等工質(zhì)的制冷系統(tǒng)仍是較為常見且成熟的應(yīng)用形式。

3 化霜系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 規(guī)范化霜系統(tǒng)設(shè)備配置

化霜系統(tǒng)是冷庫制冷效率提升的重要保證。實際應(yīng)用過程中，受低溫影響，冷庫內(nèi)的水蒸氣會在蒸發(fā)器的表面大量凝結(jié)，其不僅阻礙蒸發(fā)器冷量的傳輸和散發(fā)，同時也會對冷庫制冷效率造成嚴重影響。有研究表明，當(dāng)蒸發(fā)器表面的霜層達到一定的厚度時，冷庫制冷效率會下降到30%以下，造成制冷能耗的急劇增加；較差的制冷效果會降低相關(guān)制冷設(shè)備的使用壽命，同時也會影響產(chǎn)品實際的冷藏效果[2]。因此，在制冷系統(tǒng)應(yīng)用過程中，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)備的優(yōu)化配置至關(guān)重要。

3.2 系統(tǒng)熱氟進出口優(yōu)化

熱氟化霜是化霜系統(tǒng)運作的重要形式，在氟利昂應(yīng)用過程中，確保高溫狀態(tài)下，氟進出口設(shè)置合理，能夠有效的提升熱氟應(yīng)用效率，確保制冷系統(tǒng)運作時制冷效果的提升。

以某物流冷庫為例，該冷庫工程優(yōu)化過程中，運行初期冷凍庫2臺風(fēng)機的熱氟氣動閥無法關(guān)嚴，化霜時有的熱氣會在經(jīng)過蒸發(fā)器之后，從氣動閥泄露并回到了壓縮機的吸氣口，導(dǎo)致回液現(xiàn)象發(fā)生，影響了整體應(yīng)用效率；分析原因，氣源和氣動閥的壓差存在問題。為實現(xiàn)熱氟進出口優(yōu)化質(zhì)量的提升，首先對2臺風(fēng)機對應(yīng)的氣動閥進行調(diào)整，將氣動閥上的氣源管徑由原來的φ3/8改為φ5/8；同時加大對應(yīng)電磁閥、過濾器、球閥的應(yīng)用型號；確保氣動閥工作狀態(tài)的良好。從應(yīng)用效果來看，熱氟進出口氣動閥優(yōu)化后，制冷系統(tǒng)化霜裝置的化霜時間得以有效縮短，有效的提升了化霜系統(tǒng)的運作效率，后期對整個冷凍庫熱氟冷風(fēng)機進行改造。改造后的制冷系統(tǒng)運作狀態(tài)良好，氣動閥在化霜時可以關(guān)嚴，風(fēng)機正?；?，制冷設(shè)備的用電量明顯降低，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益[3]。

3.3 壓縮機回氣

在冷庫制冷系統(tǒng)初期調(diào)試階段，對低溫螺桿壓縮機并聯(lián)機組的應(yīng)用也進行了優(yōu)化改造，首先對一臺低溫機組進行改造實驗，在其機組排氣端恒壓閥的基礎(chǔ)上，增加一個電磁導(dǎo)閥和一個壓差導(dǎo)閥，降低排氣壓力，制冷系統(tǒng)化霜時，壓差導(dǎo)閥可實現(xiàn)機組排氣壓力的有效控制，保證氣動閥與氣源之間壓差的控制合理，從而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，設(shè)計人員只有在充分掌握物流冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計要點的基礎(chǔ)上，充分了解制冷工藝應(yīng)用原理，并做好制冷系統(tǒng)的劃分、供液方式的選擇、制冷工質(zhì)的挑選和化霜方式的應(yīng)用等環(huán)節(jié)的系統(tǒng)優(yōu)化，才能確保物流冷庫制冷系統(tǒng)的標準化、規(guī)范化，繼而在提升物流冷庫運行效率的同時，實現(xiàn)冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。