冷库的节能设计和方案

 

 

一、维护结构的节能设计：

 

冷库是冷加工和食品保鲜行业中的高能耗行业，其中冷库围护结构的耗能约占整个冷库的 30%,某些低温冷库围护结构的耗冷量高达制冷设备总负荷的50%左右。减少冷库围护结构的冷量损耗,重点是围护结构隔热层的合理设置。

 

01、合理设计冷库围护结构的隔热层

 

隔热层所用材料及其厚度是影响传入热量的最重要因素，隔热工程的设计又是影响土建费用的关键。尽管冷库隔热层的设计要通过技术和经济两个角度来分析确定，但是实践证明，必须优先考虑隔热材料的“质优”，然后再考虑“价廉”，不能只看节省初期投资的眼前利益，要从长远的节能降耗考虑。

 

近年来设计建造的组装式冷库，多数采用硬质聚氨酯(PUR)和挤塑聚苯乙烯（XPS）作隔热层[2]。结合 PUR 和 XPS隔热性能优越及砖混结构热惰性指标 D 值高的优点，采用土建式单面彩钢板复合内保温隔热层结构，是一种值得推荐的冷库围护结构隔热层的建造方式。

其具体做法是：采用砖混结构外墙，水泥砂浆抹平后作隔汽防潮层，然后内侧做聚氨酯隔热层。对于老冷库的大修改造，这是一种值得优选的建筑节能方案。

 

02、工艺管线的设计布局：

 

制冷管道及照明动力管线等穿过隔热外墙是不可避免的，每多一处穿越点就等于在隔热外墙上多开一个缺口，而且处理复杂，施工操作困难，甚至可能留下工程质量的隐患。因此管道设计布置方案上，应尽可能减少穿越隔热外墙的孔数，并对穿墙处的隔热构造进行细致处理。

03、 冷库门设计及管理方面的节能：

 

冷库门是冷库的配套设施之一，是冷库围护结构中最容易跑冷的部位。据相关资料介绍，低温贮藏库的库门在库外温度 34 ℃，库内温度-20 ℃条件下开启4h，耗冷量就达 1 088 kcal/h。

 

冷库内常年处于低温高湿以及温度、湿度频繁变化的环境中，低温库的内外温差通常在 40~60 ℃之间。当库门开启时，由于库外空气温度较高，水蒸气压力大，而库内空气温度较低，水蒸气压力小，库外空气就会向库内流动。

 

当库外高温、高湿的热空气通过冷库门进入库内后，大量的热湿交换会加剧冷风机或蒸发排管的结霜，导致蒸发效率的降低，从而引起库温波动，影响贮藏产品的质量。

 

冷库门的节能措施主要包括：

①设计时应尽量减少冷库门的面积，特别是降低冷库门的高度，因为冷库门高度方向的跑冷要比宽度方向大得多。在保证进货高度的情况下，选择合适的门洞净空高度和净空宽度的比例，尽可能减少冷库门门洞的净空面积，可取得较

好的节能效果；

 

②当冷库门开启时，冷量损失与门洞净空面积成正比。在满足货物进出货量的前提下，要提高冷库门的自动化程度，及时关闭冷库库门；

 

③装置冷风幕，并通过使用行程开关，使冷库门开启时启动冷风幕运行；

 

④在隔热性能良好的金属推拉门内安装柔性PVC 条带门帘。具体做法是：当门洞高度在 2.2 m 以下、以人员和手推车盘货通行时，可采用宽度为 200 mm、厚度为 3 mm 的柔性 PVC 条带，条带之间的搭接率越高越好，使条带之间的缝隙最小；高度大于 3.5 m 的门洞，条带宽度可采用 300~400 mm。

 

二、冷库制冷设备的节能：

 

01、压缩机的选择

 

制冷压缩机是制冷设备的心脏，它消耗的能量整个制冷系统中占很大的比例。对于特定的制冷量，选择不同的压缩机直接关系到运行的能耗。在大中型冷库的建设中，液氨冷却螺杆制冷压缩机已有取代活塞式压缩机的趋势。在冷凝温度 35 ℃，蒸发温度为-28 ℃（-33 ℃）的典型工况下，当制冷量大于450 kW 时，应选用螺杆压缩机，在初期投资、运行费用等方面均比活塞式压缩机合理。

 

 

但在选用机组数量时，必须考虑到冷库低峰负荷、中等负荷和高峰负荷时机组能量的合理搭配，避免螺杆压缩机能量调节在 50％以下的工况长时间运行。对蒸发温度在-45 ℃左右的大中型速冻库，可采用由多台大制冷量的螺杆压缩机组成的组配式双级压缩制冷系统，节能效果显著。

 

02、冷凝器的选择

 

冷凝器是制冷工艺系统中的主要设备之一，在制冷循环中起着把压缩机排出的过热蒸气冷凝成液体的作用。冷凝器选型的合理与否，直接关系到制冷装置的经济性和能否正常使用。冷凝器选型过大，将使设备闲置，设备初期投资增大，配套费用增加；选型过小，又不能满足正常冷凝作用的需要。

蒸发式冷凝器充分利用水的汽化潜热带走更多的冷凝热，是一种高效节能的换热设备，具有传热效率高、结构紧凑和安装方便等优点。针对当前节水、节电在国民经济发展中的紧迫性和重要性，因地制宜地推广蒸发式冷凝器的使用已势在必行。

 

一般情况下，水冷式冷凝器的进出口水温差为 4~6 ℃，理论上在水冷冷凝器中，1 kg 的冷却水能带走 8.37~25.12 kJ的热量，而在常压下 1 kg 水 35 ℃时的汽化潜热为 2 418 kJ。可见，蒸发式冷凝器所需的理论耗水量只为水冷式冷凝器的 0.35%~1%，而实际耗水量也仅是水冷式冷凝器的 5%左右。采用蒸发式冷凝器要比壳管式冷凝器加水冷却塔系统节电 10%左右，比空气冷却式冷凝器节电 30%以上。

 

03、蒸发器的选择

 

建设大中型低温冷库的蒸发器选型，应尽量采用传统排管式蒸发器。冷库使用冷排管可实现温度易控，同时又没有电机能耗的双重效果。压缩机停机时，冷排管内的低温氨液可以蓄冷，库温和蒸发温度波动较小且保持温度延续时间长。由于冷排管的蒸发面积比冷风机蒸发管组的蒸发面积大得多，所以增大传热面积是最有效的强化传热途径之一。虽然冷排管与冷风机相比一次性投资大一些，但运行费用却相对减小。同时使用冷排管可简化制冷系统，便于系统的维护和管理。

 

采用冷风机的高温库或低温库，其库内冷风机上轴流风机的运转会产生热量，可根据冷库负荷的变化及时调整开机台数和开机时间，也可采用变频风机。当货物刚入库时，为快速降温，轴流风机可全部开启或全速运转，待库温稳定后再减少开启台数或降低风机转速。

 

04、适当增加冷凝面积和蒸发面积

 

在冷库设计中，可适当加大冷凝器面积和蒸发器面积，以提高传热效果，缩小冷凝器进出介质的温差和蒸发温差，使制冷装置的运转耗能减少。理论计算表明，蒸发温度为-10 ℃时，冷凝温度每下降 1 ℃，压缩机单位制冷量的耗电量减少 2.5%~3.2%；在冷凝温度为 30 ℃时，蒸发温度每提高 1 ℃，压缩机单位制冷量的耗电量减少 3%~4%。

 

三、冷库运行管理中的节能

 

01、准确及时调节制冷系统：

 

制冷系统在实际运行中，由于工况条件是不断变化的，只有依靠冷库管理人员的精心操作并准确地调节制冷设备的运行，才能使制冷系统始终处在最理想的工作状态，达到高效节能的效果。

 

02、合理利用库房，节能减耗

 

冷藏间的耗电量是按冷藏间耗冷量的多少来计算的，通常包括两部分：一是货物冷却和冷藏时的耗冷量；二是冷藏间本身（即围护结构）及操作管理的耗冷量。节约用电的关键在于冷藏间的利用率，利用率低的冷藏间耗冷多，耗电也就多。在实际操作中，由于压缩机所配备的电动机功率是按该机制冷能力选定的，也就是库房的耗冷量小于制冷机的制冷能力。冷库在淡季运行时，由于冷藏间存放的货物较少，压缩机运转是“大马拉小车”，浪费了电能。因此，在淡季时可将几个冷藏间内的货物按贮藏温度及时并库，以减少能耗。

 

03、冷库内照明系统的节能

 

冷库照明应在安全、科学、合理的基础上，从节能和环保的角度出发，根据冷库间的面积、高度及库房温度等综合考虑。冷库内的照明一般集中在工作区域内。应在保证操作人员安全的情况下做到及时关灯，以减少库房的热负荷及电能消耗。同时要尽量采用高效低耗耐压的照明灯具以减少灯具的更换频率。LED照明系统具有环保省电、照度均匀、低温时发光效率良好及供电效率高的优势，是一种极有前景的新型光源，也是今后冷库内照明系统的发展方向。

 

04、定期放油、除垢和放空气，确保良好热交换效果

 

资料显示，当蒸发器盘管内有 0.1 mm 厚的油膜时，为保持设定的温度要求，蒸发温度就要下降 2.5 ℃，耗电量增加 10%以上；当冷凝器内的水管壁结垢达1.5 mm时，冷凝温度就要比原来的温度上升 2.8 ℃，耗电量增加 9.7%；当制冷系统中混有不凝结气体，其分压力值达到 0.196 MPa 时，耗电量将增加约 18%。由此冷库制冷系统定期放油、除垢和放空气的重要性。

 

05、 冷库蒸发器的合理调节与及时除霜

一般而言，冷库蒸发温度每提高 1 ℃，可节能 2%~ 2.5%。因此，在能够满足产品制冷工艺的前提下，可通过调整供液量，尽量提高蒸发温度。

 

四、合理利用夜间开启设备降低成本

 

01、合理利用峰谷电运行

在不影响被冷物冷藏质量的前提下，冷库可以利用夜间“谷价”运行，减少白天制冷压缩机的运行时间，避开白天用电高峰期。目前我国主要省市制订的分时电价制度峰谷电价比为 3~4∶1，所以可利用蓄冷装置或调整开机时间，提高“谷电”使用率，降低运行成本。

 

02、合理利用昼夜温差运行

我国地域辽阔，不少地区昼夜温差较大。通常海洋性气候地区昼夜温差为 6~10 ℃，大陆性气候地区昼夜温差可达 10~15 ℃。夜间环境温度低，可根据产品贮藏特性，调整延长夜间开机时间，由于冷凝温度相对较低，有利于冷库的节能。

 

五、总结：

 

冷库的节能是一项系统工程且具有很大的潜力，从大的方面来讲，一是冷库的合理设计，二是冷库的科学管理。在工作实践中，冷库的设计要周密严谨，运行管理要科学合理，严格把关，通过多种节能途径，即可取得良好的综合节能效果。