冷庫節(jié)能探究

冷庫節(jié)能途徑的探討

摘要：節(jié)能減排是當今全球最重要議題之一。本文從我國冷庫的現(xiàn)狀出發(fā)，指出冷庫節(jié)能的必要性，并從各種節(jié)能途徑論述，從設計方面，技術方面，設備方面和控制方面等多角度提出冷庫節(jié)能的思路。關鍵詞：冷庫節(jié)能現(xiàn)狀途徑一、引言

能源問題可以說是當今全球最值得關注的問題之一。面對全球的能源緊縮，自然已經(jīng)向人類敲響了警鐘。節(jié)能減排已經(jīng)成為各國經(jīng)濟發(fā)展之中最重要的議題。在成熟高效的新型能源得到充分發(fā)展之前，如何節(jié)約有限的能源是目前各國面臨的首要問題。食品的冷藏冷凍由于量大范圍廣，一直是耗能較大的產(chǎn)業(yè)。冷庫在整個電力消耗中占有很大比重，所以發(fā)展冷庫的節(jié)能新技術及節(jié)能改造，是十分有必要的。二、我國冷庫能耗的現(xiàn)狀

冷庫是消耗電能比較大的部門，據(jù)有關部門統(tǒng)計，僅商業(yè)系統(tǒng)的食品冷藏業(yè)，總耗能折合用電量約為17.3億度，占全國耗能的1.8％。若單以耗電而言，約為5.7億度，占全國發(fā)電量的1.6％。每凍結一噸白條肉平均耗電量約為110度(其中耗電指標有高達180度/噸，耗電指標低的也達到70度/噸)三、冷庫在各環(huán)節(jié)中耗能的分析和各種節(jié)能途徑的探討

冷庫的合理運行是各個環(huán)節(jié)上的設備相互配合的結果，其中每一個環(huán)節(jié)都有可能存在浪費能源的情況。如果不加以合理的措施，那么浪費的能量是相當可觀的。下面就從幾個環(huán)節(jié)入手，分析能耗原因并探討解決方法。1.減少冷庫熱負荷方面

1.1冷庫的圍護結構低溫冷庫的庫溫一般會在-25℃左右，而在夏季室外的日間溫度則一般為30℃以上，也就是說在冷庫的圍護結構兩側溫差將有60℃左右，加上日間的太陽輻射熱，使得從墻體和頂棚向庫內(nèi)傳熱形成的熱負荷相當可觀，是整個庫內(nèi)熱負荷的重要組成部分。增強圍護結構的保溫性能主要通過加厚隔熱層，應用優(yōu)質隔熱層，和應用合理的設計方案等。1.1.1隔熱層厚度

在冷庫設計中，低溫冷庫的外墻的單位熱流量q一般采用11.63W左右。據(jù)估計，如果能將q降至到6.9W，則對于一座5000T~10000T級的低溫冷庫，動力費可下降10％左右。當然，要加厚圍護結構的隔熱層，一次性的投資費用將會提高，但與冷庫經(jīng)常運行費用的減少相比較，無論從經(jīng)濟角度還是從技術管理角度來考慮，還是比較合理的。1.1.2下面是幾種優(yōu)質隔熱材料的介紹：材料優(yōu)點成本硬質聚氨酯泡沫塑料質輕，強度高，吸水性小，k值小，耐低溫，施工效率高，沒有接縫，是目前較常用產(chǎn)品價格偏高軟木容重小，k值小，不易燃價格高自熄聚苯乙烯泡沫塑料質輕，k值小，吸水性小，耐低溫，耐酸堿，價格較低阻燃聚乙烯泡沫塑料質輕，k值小，防水性好價格適中憎水性復合硅酸鹽保溫涂料（海泡石）新產(chǎn)品，k值較小，抗老化，阻燃性較好價格較高1.1.3在設計中，常用兩種方法降低外表面吸熱：

第一是墻體外表面宜采用白色或淺色，增強反射能力。在夏季強烈的陽光下，白色表面的溫度比黑色表面的溫度低25℃至30℃之多；第二是在外墻表面做遮陽圍護或者通風夾層。這種方法在實際中施工較復雜，應用較少。做法是在隔熱墻間隔一段距離設置外圍護結構，使其形成夾層，在夾層上下設置通風口，形成自然通風，這樣可以帶走外圍護所吸收的太陽輻射熱。1.2冷藏庫門

由于冷庫經(jīng)常需要人員進出，裝卸貨物，庫門需要經(jīng)常開閉。如果沒有在庫門這個環(huán)節(jié)做好隔熱工作，那么由于庫外高溫空氣滲入和人員的熱量帶入也將產(chǎn)生一定的熱負荷。因此對冷庫庫門的設計也是很有意義的。1.2.1建造封閉式月臺，

用冷風機降溫，溫度可達1℃~10℃，并設有滑開式冷藏門，軟性密封接頭，冷藏車可直接靠到月臺上，實行門對門的裝卸，作業(yè)，使進出庫基本不受外界溫度的影響。小型冷庫可在進門處建造門斗。1.2.2電動冷藏門，

早期單扇速度為0.3~0.6m/s，目前高速電動冷藏門開啟速度達到了1m/s，雙扇冷藏門開啟速度達到2m/s。為避免危險，關閉速度控制在開啟速度的一半左右。門前裝有傳感式自動開關。這些裝置都是旨在縮短開關門時間，提高裝卸效率，減少操作人員停留時間。門前加裝冷風幕，并采用行程開關，在開門同時冷風幕啟動，隔斷庫外空氣進入庫內(nèi)。1.3庫內(nèi)照明

工作人員養(yǎng)成隨手關燈的習慣，或采用自動控制的延遲關燈。采用發(fā)熱量小，功率小，亮度高的高效燈具，如鈉燈。高壓鈉燈效率是普通白熾燈的10倍，而能耗僅為低效燈具的1/10。目前在一些比較先進的冷庫中使用新型LED作為照明，發(fā)熱量和能耗更小。2.提高制冷系統(tǒng)的工作效率方面2.1壓縮機組

壓縮機是冷庫中最重要的耗電設備之一，壓縮機的耗電約占整個冷庫總耗電量的80%以上。冷庫設計時,一般根據(jù)全年出現(xiàn)的最大機械負荷工況確定配機,以滿足熱負荷高峰期要求然而在實際運行中,由于存在著食品冷加工和其它的變化因素,往往設計所選配的冷庫壓縮機滿負荷運行時間較短,低負荷運行時間長,以至于壓縮機大部分時間處于小于設計負荷工況下運行。在我國，普遍存在著冷庫壓縮機電動機負載較低的情況。2.1.1使用帶有經(jīng)濟器的螺桿式壓縮機組代替舊式的活塞式機組。

據(jù)估算，一臺冷量233kW的帶有經(jīng)濟器的螺桿式機組，按年運行4000小時計算，一年可節(jié)電十萬度。另外螺桿式壓縮機可以在20~100%能量區(qū)間無極調節(jié)，以適合負荷的變化。2.2換熱設備

2.2.1優(yōu)先選用直接蒸發(fā)式冷凝器代替水冷的殼管式冷凝器。這樣不僅省去了水泵的耗電，而且節(jié)省了冷卻塔，水池的投資。另外直接蒸發(fā)式冷凝器需要水的流量僅為水冷式的1/10，可以節(jié)約大量的水資源。2.2.2冷庫內(nèi)的蒸發(fā)器端優(yōu)先選用冷風機代替蒸發(fā)排管。

這樣不僅節(jié)省材料，換熱效率較高，而且如果使用無極調速的冷風機，可以通過改變風量來適應庫內(nèi)負荷的變化。貨物剛入庫可以全速運行，快速降低貨物溫度；待貨物達到預定溫度后降低轉速，避免了頻繁啟停造成的耗電和機器損耗。2.2.3換熱設備中雜質的影響

空氣分離器：制冷系統(tǒng)中存在不凝性氣體時導致排溫因冷凝壓力升高而升高。由于空氣的絕熱指數(shù)n=1.41，大于氨的絕熱指數(shù)n=1.28。資料顯示，當制冷系統(tǒng)中混有空氣時其分壓力達到0.2MPa，系統(tǒng)耗電將增加18%，制冷量下降8%。目前常采用人工放空氣，成本較低，但是周期較長，不及時，有的廠家數(shù)月或者半年才排放一次。另外可以加裝自控裝置實現(xiàn)自動操作。氨式系統(tǒng)中的油分離器：由于壓縮機內(nèi)的潤滑油不溶于氨溶液，在被制冷劑帶出之后，會粘附在蒸發(fā)器內(nèi)壁上。而油的熱阻較高，會大大影響蒸發(fā)器換熱效率。當蒸發(fā)器管內(nèi)有0.1mm厚的油膜，為保持設定的溫度要求，蒸發(fā)溫度就要下降2.5℃，耗電量增加11%。冷凝器中的水垢的清除水垢的熱阻也高于換熱器的管壁，會影響傳熱效率，升高冷凝壓力。當冷凝器內(nèi)水管壁結水垢1.5mm時，冷凝溫度就要比原來的溫度上升2.8℃，耗電量增加9.7%。另外水垢還會增大冷卻水的流動阻力，增大水泵的能耗。目前預防和清除水垢的方法有電子磁水器除垢防垢、化學酸洗除垢、機械除垢等，本文不再贅述。3.蒸發(fā)設備的除霜

霜是熱交換的不良導體，霜層過厚，就會極大地降低傳熱性能。當冷卻排管表面的霜層厚度達到與管壁的厚度相同時。霜層的熱阻約比鋼管的熱阻大99~443倍，當霜層厚度>10㎜時，其傳熱效率下降30％左右以上，可見霜層對傳熱影響有如此之大。經(jīng)測定，當管壁內(nèi)外測溫差為10℃時，庫溫在-18℃，排管工作一個月后，其傳熱系數(shù)K值大約只有原來數(shù)值的70％左右，尤其冷風機中的肋片管，當結有霜層時，不但熱阻增大，而且空氣的流動阻力亦增加，嚴重時其至無風送出。除霜的方式通常有自然除霜、電加熱融霜、熱氣融霜、液體沖霜等。優(yōu)先選用熱氣融霜代替電加熱融霜，減少耗電。可以利用壓縮機排熱作為融霜熱源。3.2融霜的控制

目前冷風機融霜基本采用半自動控制或者定時融霜控制，存在的問題是：融霜指令可能不及時或滯后，融霜過程帶入熱量過多。為了節(jié)能，冷風機的融霜應當做到全自動控制?？梢圆捎肞LC控制，把固定的定時加熱融霜改成按需融霜，亦即對每次實際融霜的情況通過記憶功能記憶並分析，從而確定最佳的融霜周期。按需融霜較定時融霜節(jié)能約10％。3.3沖霜回水

沖霜回水的溫度一般比冷凝器進水溫度低7~10℃，經(jīng)過處理后可以作為冷凝器的冷卻水，降低冷凝溫度。4.蒸發(fā)溫度調節(jié)

縮小制冷劑蒸發(fā)溫度與冷庫內(nèi)溫度的溫差，當庫房內(nèi)溫度一定時，隨著蒸發(fā)溫度與庫房內(nèi)溫度溫差的縮小，蒸發(fā)溫度就能相應的提高，此時，如果冷凝溫度保持不變，則就意味著制冷壓縮機制冷量的提高，也可以說在獲得相同的制冷量的情況下，可以減少電能的消耗。根據(jù)估算，當蒸發(fā)溫度每降低1℃，則要多耗電2~3%。另外，縮小溫差值對降低庫房內(nèi)貯藏食品的干耗亦是極為有利的。5.其他節(jié)能途徑

夜間用電一方面可以因為夜間用電“谷期”節(jié)約電費，另一方面可以平衡發(fā)電廠發(fā)電機組的功率，使其不會在一天中有較大的功率波動，從宏觀的意義上來說，也是節(jié)約能源。所以應該大力提倡。特別是在冷庫中速凍和制冰兩個方面利用價值較高。另外可以利用冰蓄冷技術，在夜間制取的冰在白天產(chǎn)生一部分冷量，可以在一定程度上承擔一部分負荷，減小系統(tǒng)所需功率。5.2壓縮機余熱

北方冷庫在冬季使用時，在地坪下埋設鋼管，向鋼管通入壓縮機余熱加熱的水，防止地坪凍脹。余熱可以作為蒸發(fā)器冷卻盤管的融霜熱源蒸發(fā)器的余熱作為熱水儲存，凈化之后可以作為冷庫工作人員的生活熱水5.3其他設備的自動控制：

電子膨脹閥的釆用，可節(jié)能10％；按需融霜功能，可節(jié)能5％；夜間回置的庫溫設定，可節(jié)能4％；冷風機風扇運行控制，可節(jié)能3％；冷庫門防結露控制，可節(jié)能2％；壓縮機組和冷凝風扇控制，可節(jié)能10％；以上6條措施的綜合節(jié)能效果，可達15～34％。太陽能，地源熱泵，水源熱泵，變頻技術等，本文不再贅述。5.4新技術的應用

5.5完善冷藏鏈，產(chǎn)品的預冷等

速凍食品在入庫前進行預