冷库制冷装置节能技术及节能措施研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇冷库制冷装置节能技术及节能措施研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：大中型冷藏库节能技术对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍了大中型冷藏库节能技术趋势，及提高冷库制冷装置效率的基本措施，对冷库企业减少能源消耗，降低生产成本具有重要的指导意义。关键词：冷藏库；节能；制冷；技术；趋势

Abstract: large and medium-sized cold storage energy saving technology is of great importance for the real life. Energy-saving technology trend of large and medium-sized cold storage is mainly introduced in this paper, and the basic measures to enhance the efficiency of the cold storage refrigeration device for cold storage enterprises to reduce energy consumption, reduce the production cost has important guiding significance. Key words: cold storage; Energy saving; Refrigeration; Technology; trend

中图分类号：S210.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

现代冷藏装置中首先发展起来的是冷藏库。冷藏库是对易腐烂食品进行加工和贮藏的设施，实际上就是大型的固定式冰箱，简称冷库。随着冷藏技术的发展和库容量的迅速增加，制冷消耗的能源也在迅速增加。因此，冷藏库的节能正在引起制冷和食品行业越来越广泛的重视。冷库制冷装置在正常运行管理中，电能消耗是冷库生产成本的主要部分，约占总成本的25％～30％或更多。如何减少制冷装置的电能消耗，达到降低生产成本的目的，对于冷库生产企业提高制冷装置的运行效率，取得巨大的经济效益具有重要意义。本文讨论冷库制冷装置的有关节能措施，供冷库生产企业管理人员参考。

1.冷库的围护结构和节能技术

1.1冷库围护结构

冷库通过围护结构的跑冷量与冷藏库围护结构单位热流量成正比。因此，应多在减少冷库的冷藏库围护结构单位热流量指标方面下功夫。要降低围护结构单位热流量，一是保温材料热导率要小，二是围护结构层要厚。但厚度一般不宜太厚，否则会出现增加建造成本和浪费空间等问题。因此，要在合适的厚度范围内选取保温材料。通常情况下要求保温材料热导率小、吸水率低、耐低温性能好，成本不能过高等。

1.2冷库的节能技术

食品在冷库的低温下贮藏，抑制了引起食品腐败变质的微生物的生命活动和食品本身的呼吸作用，因此食品可以在较长时间内保持其原有的质量而不会腐烂。根据冷库贮藏物品及时间的不同，采用不同的冷藏库温度。但通常冷库内的温度低于环境温度，要保持冷库的低温，就需要通过制冷装置移走冷库中的热量。冷库中的热量包括两部分：周围环境传入冷库的热量；冷库内产生的热量—包括照明动力设备、人员及食品产生的热量。

2.工程设计中制冷系统的节能措施

2.1冷凝器系统节能措施

从制冷循环理论上讲，只有压缩机的压缩过程耗功，但在实际制冷装置运行中，冷凝器系统消耗大量的电能，它是制冷系统节能中重要的一环。关于冷凝器选型，国外普遍选用蒸发式冷凝器，它不仅可省却冷却塔和水泵及循环水池的投资，更重要的是蒸发式冷凝器的冷却水流量仅为水冷式冷凝器的10%，节电明显。同时蒸发式冷凝器均配备变频调速装置，能满足不同负荷条件下的制冷需求。

若选用水冷式冷凝器，则存在一个冷却系统的调节问题。为了满足制冷系统的最大负荷，冷凝系统总是按最大负荷设计配备。在实际运行中，部分负荷在全年中通常占很大比例。在冷库制冷系统中一般冻结间或速冻装置制冷量数倍于冷藏间制冷量，而冻结间或速冻装置利用率通常较低。当冷库制冷系统处于部分负荷时，冷凝器系统应当加以调节，通常采用两种方法:其一，采用较多的冷却塔和循环水泵，以便于卸载调节;其二，采用较少的冷却塔和循环水泵，配备变速电机或变速水泵。制冷系统冷凝器和压缩机缸套冷却水提倡采用循环冷却水，再把冷却水作为冷库冷风机冲霜用水和制冰车间融冰池用水，以节省用水。冲霜水比正常水低5~7℃，又可做为循环冷却水水池补充水，可使冷凝压力降低0.05-0.1MPa，既提高了制冷系数，又降低了电能。

2.2冷风幕和门斗的合理设置

在工程设计中必须设置冷风幕，以解决冻结间和低温库温度较低的问题，应采用行程开关，使冷风幕和冷藏门连锁，在冷藏门开启的同时启动冷风幕，隔断库内外联系，减少开门时室外热负荷对冷库库温的冲击。同时增加门斗可以部分减缓冲击。

2.3制冷系统蒸发温度的合理确定

制冷系统蒸发温度的合理确定节能效果十分明显。蒸发温度每降低1℃，多耗能3%-4%，提高蒸发温度，即蒸发温度和冷库库温之间温差较小，有利于降低干耗，同时又节省电能。因此必须选定一个合适的蒸发温度。以氨制冷系统而言，一般低温库蒸发温度为-28℃，冻结间和贮存有冰淇淋等特殊商品的低温库蒸发温度一般为-33℃，高温库蒸发温度一般为-10℃，速冻装置蒸发温度一般为-45℃。

2.4冻结前的预冷工段控制

在速冻装置冻结中，冻品人速冻装置前应得到充分冷却。充分预冷既可以使速冻装置产量达到设计要求，同时可以节能。研究表明，速冻前食品每降低1℃，速冻时间大约缩短1%。食品预冷终止温度一般为0~15℃，视品种不同而异。因为速冻装置制冷系统耗能比预冷系统大得多，减少速冻装置负荷即节能。

3.冷库装置管理方面的节能措施

3.1定期清除冷凝器管壁上的水垢

水冷式冷凝器运行一定时间后，冷凝器的表面会形成水垢，水垢无形中使冷凝器管壁增加了一层厚度，由于冷凝器钢壁的导热系数较大(50W／m·K)，而水垢的导热系数很小(=1.2～1.4W／m·K)，只有前者的2.4％～2.8％。这样就导致冷凝器管壁的传热热阻增加，使冷凝器的冷凝效果恶化。结垢严重时还可使冷凝器管道堵塞。结垢还会腐蚀设备，缩短设备的使用寿命。所以一般壳管式冷凝器使用1～2年以后，必须除垢，保证制冷装置能常、安全、经济地运行。冷凝器的除垢方法通常有手工清洗、机械清洗、电子除垢和化学清洗四种。为了减少冷凝器内壁结垢的可能性，除了定期进行除垢处理外，对制冷装置的冷却水(包括补给用水)必须作必要的水质处理。常见的水质处理方法有静电、磁化、离子交换、高频电子和化学等5种方法。用户可根据冷库生产企业的设备情况和技术力量选择合适的水质处理方法。

3.2防止不凝性气体进入系统和及时排放不凝性气体

在冷库制冷装置的操作管理过程中，由于加油和加注制冷剂操作不规范、系统负压运行等各种原因，使大量空气(不凝性气体的主要成分是空气)进入制冷系统，使冷凝面积减少，造成系统冷凝压力提高，必将导致系统制冷能力的下降，功耗增加。又因空气的绝热指数(=1.41)大于氨的绝热指数（=1.28)，因此，当制冷系统存在不凝性气体时，制冷压缩机的排气温度因冷凝压力升高和压缩空气而额外升高。另外，制冷系统有不凝性气体存在时，其中的氧气和水蒸气对装置设备有一定的腐蚀作用，减少了制冷装置的使用寿命。由于不凝性气体给制冷装置带来不良后果，所以必须采取措施，如遵守操作规程(加油、加注制冷剂操作等)，避免装置出现负压运行等，以防止不凝性气体进入装置并及时通过空气分离器排放不凝性气体。

3.3定期放油

由压缩机排出的油虽然在油分离器中可以大部分被分离下来，但仍有一部分进入冷凝器和其它装置管路中，凝结在管壁上或沉淀在设备的底部，给制冷装置的正常运行带来危害。因此，为了减少油进入装置，除了设置性能良好的油分离器外，还应根据压缩机耗油情况，分析制冷装置油的含量，采取有效措施将其排出，以提高制冷装置传热效果，降低电耗。

3.4及时除霜

冷库制冷装置运行一定时间后，库内空气中的水分会析出凝结在蒸发器管壁上，如不及时除掉，会越积越厚，产生热阻。致使制冷装置制冷量减少，耗功增大，特别是翅片管蒸发器，霜层的影响更加明显，它不仅增加导热热阻，而且使翅片管的传热面积减少，翅片间空气流动受阻，管外一侧的放热系数降低。根据有关试验，当蒸发器管内外温差At=10℃时，装置如果没有采取任何除霜措施，一个月后，蒸发器的传热系数大约只有原来的70％。所以及时除霜，保证蒸发器有高的传热系数，才能保证制冷装置正常运行，实现高效节能。

3.5增加夜间开机时间，以降低冷凝温度

据相关资料，冷凝温度每下降1℃，可减少压缩机功耗19.5％。夜间运行时，由于周围环境温度及冷却水温的下降，冷凝温度随之下降。这样，在上述温差范围内可节能约在15％以上。因此，在不影响企业生产及保证允许的库温波动范围情况下，尽量增加夜间开机时间，降低制冷装置运行时的冷凝温度，以达到节能的目的。如果以增加冷凝水量或通过其它形式的动力消耗来降低水温的方法而使冷凝温度降低是不合理的，冷库常用的立式壳管式冷凝器的传热温差￡每增加1℃，需增加循环水量约2×10H13／(·s)，因此需额外增加循环水的动力消耗，此额外的动力消耗要比由此带来的经济效益大得多。当然，并不是冷凝温度(压力)越低越好，对某些制冰或高温贮藏的直接膨胀或重力供液装置，当环境温度较低时，冷凝压力过低会造成供液困难，此时应该减少循环水泵或冷却塔风机的运行台数，以保障正常供液。

3.6适当提高运行装置的蒸发温度

制冷装置的蒸发温度受食品冷加工工艺要求限制，因此在有特殊要求的食品冻结加工过程中，不要随意提高蒸发温度。但我国大多数冷库企业中，冷库冷藏间负荷远小于设计热负荷，一般只有设计负荷的20％-30％。根据Q=K·F·At这一计算公式，当装置传热面积F不变，传热系数略有变化的前提下，冻藏间负荷p。减少较多时，可适当减少蒸发温度与库内空气的传热温差，也就是在库内温度不变的情况下，提高运行装置的蒸发温度。根据有关资料，蒸发温度提高1℃，可节能约2.0％，因此装置的蒸发温度如果提高5℃，就可使装置节能约10％。这一点在冷库制冷装置的操作管理中值得引起有关人员的重视。

3.7维持最佳中间压力(温度)

两级压缩制冷循环中，存在一个最佳中间压力，按此压力运行时，装置的制冷系数(COP)最大。在制冷装置的设计中，一般是按设计条件的最佳中间压力来选配压缩机的。但冷库制冷装置在实际运行过程中，运行条件和设计工况往往有较大的差别。所以，应该从企业的角度来考虑最佳中间压力的问题。对冷库制冷装置来说，压缩机已经确定，蒸发温度受工艺条件限制，一般可认为是稳定的。所以影响最佳中间压力的主要因素是冷凝压力，它随环境温度的变化而变化。对某个确定的蒸发温度而言，当制冷压缩机容量不变时，对应于每一个冷凝温度，两级压缩制冷循环总存在一个固有的中间压力，而这个固有的中间压力与最佳中间压力往往是不一致的。因此，注意在不同的季节调整中间压力，使之与最佳中间压力尽可能一致。这样，就能使制冷装置的制冷系数最大，电耗最小。

4.结语

节能是一项综合复杂的系统工程，必须进行科学合理的设计，作为能耗大户，冷藏库的节能也受到了业界的关注。冷藏库的节能包括冷藏库的设计、施工、制冷装置的操作运行等各个环节。因此，冷藏库的节能不仅具有社会效益，而且对于冷藏库的业主具有多方面的综合效益，广大制冷工作者及冷藏库业主应有充分的认识。