从节能论冷库优化设计

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【摘 要】就冷库设计及制冷设备运行过程中的主要节能途径进行了分析，在阐述冷库围护结构节能设计、制冷设备节能的基础上，概述了冷库运行管理中的主要节能降耗方式。

【关键词】冷库；节能技术；围护结构；制冷设备

随着综合国力的增强和人民生活水平的不断提高，我国冷库总容量和单库规模显著提升，食品冷藏行业进入快速发展时期。然而，建设冷库是一种投资较大、建设和使用期较长、资金回收相对较慢的项目。实现冷库最大经济效益的途径主要有两个方面，一是提高冷库周转利用率，二是通过节能降耗降低经营成本。

1.冷库围护结构设计中的节能

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。

1.1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。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。

1.2冷库建设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。

1.3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1h，耗冷量就达1088kcal/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。有文献表明，冷库门的性能不良可使能耗增加15%甚至更多。

2.冷库制冷设备的节能

2.1制冷压缩机的选择

制冷压缩机是制冷设备的心脏，它消耗的能量在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。

因此，必须正确估计冷库实际耗冷量的变化，掌握冷藏过程中放热量及外界气温、冷却水温和日常操作热量等耗冷量的变化规律，合理调整压缩机的开启台数，或通过卸载装置减少压缩机的工作缸数。

2.2冷凝器的选型

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。

2.3蒸发器的选型

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。

3.冷库运行管理中的节能

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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0.1mm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1.5mm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0.196MPa时，耗电量将增加约18%。由此可保鲜与加工见冷库制冷系统定期放油、除垢和放空气的重要性。

4.结束语

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。

【参考文献】

[1]王书元，王德浩.冷库的节能探讨——如何选择冷库围护结构的保温材料[J].冷藏技术，2007（4）：15-18.

[2]姜有海，王亚兰，于桂娟.浅谈冷库建筑结构特点及冷库保温材料[J].山西建筑，2008（25）：179-180.