冷库结构细解.doc

不同类别的食品物品因其物理特征不尽相同，其冷冻时间贮藏温度不尽相同。冷库冷藏见主要由以下组成：门斗：防止开门时室外热气流与室内冷空气造成对流，可 在冷藏或冻结间门外侧设空气幕，代替门斗。低温冷藏库：-18℃以下，肉类、鱼类、家禽等冷动物的贮藏。库温低，保存质量好，保存周期长。特殊要求的冷藏 间：-18℃以下，存放异味食品，或因少数民族使用牛羊肉需要而单独存放的要求，并应单独设外门。高温冷藏库：0～2℃，存放蔬菜、水果、蛋、豆制品等， 肉类、家禽的解冻和保鲜等。熟食贮藏：0～5℃，保证熟食卫生，有可能时应与生食分开，设单间。空调库：-1～+10℃，有良好的气密性，控制室内的氧和 二氧化碳含量，提高食品保存质量。
    冷库的结构主要由维护结构和承重结构组成，是指承担建筑物各部分质量和建筑物本身的主要构件，如屋架、梁、楼板、柱子、基础等，这些构件构成了建筑的传力 系统。围护结构应有良好的隔热、防潮作用，还能承受库外风雨的侵袭。承重结构则起抗震、支承外界风力、积雪、自重、货物及装卸设备重量地基与基础：冷库基础应有良好的抗潮湿、防冻的性能，应有足够的强度。柱和梁：冷库的柱子要少，柱网跨度要大，尽量采用小截面以少占空间，提高冷库库房利用率。
冷库建筑不同于一般的工业和民用建筑，主要表现在不仅受生产工艺的制约，更主要的是受冷库内外温度差和水蒸汽分压力差的制约，按冷库使用性质的不同，冷库 建筑物内部常置-40～0℃温度范围，而冷库建筑外部则随室外环境温度的变化经常处于周期性波动之中，加之冷库生产作业需要经常开门导致库内外热湿交换 等，促使冷库建筑必须采取相应的隔热，隔汽，防潮技术措施，以适应冷库的特点，这也是冷库建筑区别于普通建筑的特点所在。
    冷藏库是食品冷却，冻结，冷藏的场所，它必须为食品提供必要的库内温度，湿度条件，并符合规定的食品卫生标准，合理的冷库结构，良好的隔热，防潮性能和地坪强度，是冷库长久使用的重要条件。
    土建冷库的隔热、防潮:冷库隔热、防潮结构，是指冷库外部围护结构的建筑部分和隔热、防潮层的组合2、冷库 续性隔热层应有良好的防潮和隔热性能隔热层与围护结构应牢固地结合隔热防潮结构应防止虫害、鼠害，并符合消防要求隔热防潮层应有良好的连续性，即冷库外墙 内壁隔热层与库顶，地面或多层冷库地板的隔热层连成一体，防止产生“冷桥”。为了防止隔热层受潮，应将防潮层做在隔热层的高温侧

在整个冷链当中，大型冷库、低温物流中心以及超市制冷系统耗能几乎占了冷链系统的一半以上；对于低温物流中心和超市自身来说，制冷系统又占了其 营运成本的很大比例：例如超市制冷系统占超市设备总投资的40%左右，且平均每年消耗接近50%的总电能。因此大型冷库、低温物流中心和超市制冷系统的完 善与否对中国民众生活品质的提高，中国社会经济的健康可持续发展以及构建和谐社会有着非常深远的影响。
    这个新的潮流对制冷技术提出了一个非常紧迫的且具有挑战性的课题：如何为中国快速发展大型商用制冷设施提供高效节能、稳定可靠且成本较低的制冷系统。
    2 大型直接蒸发式制冷系统简介
    由于消除了与载冷剂的换热温差，直接蒸发式制冷被认为是大型制冷应用中最为节能的方案。总的来说，大型直接蒸发式制冷系统有如下几个的特点：
    1.制冷量要求较大，通常需要使用5至50台20马力左右的制冷压缩机
    2.终年运转，负荷峰谷差大，部分负荷明显
    3.冷冻、冷藏对象是易腐烂变质的新鲜食品，对温度和湿度的控制要求严格
    4.蒸发器需要除霜，且除霜周期后系统的负荷很大
    我国商用制冷系统在向大型化发展的过程中，单机系统已渐渐的不能适应大型制冷应用的需求，这主要表现在：
    1.台数较多，成本较高，且占地太大，影响美观和商用地规划
    2.调峰能力弱，通常压缩机按照最大负荷配置，在部分负荷下压缩机由于能量调节(热气旁通等)在部分负荷情况下效率低下。为了防止在部分负荷情况下频繁启动，常常使用延时器，但这样做常常造成压缩机在
恶劣工况运行，效率下降，如果不加装延时器又会造成压缩机频繁启停降低压缩机寿命
　 3.对温度和湿度自动控制较困难，一般采用压力控制器，吸气压力波动较大
    4.为了在蒸发器除霜后很快把温度拉下来，通常会进一步放大压缩机马力，通常进一步加剧“大马拉小车”的情况
　　3　针对大型商用制冷的并联压缩系统
    在大型商拥制冷系统中，通常将传统的单机系统合并成大型的中央冷冻站一并联压缩机系统(在国外行业内俗称为Rack)即将多台压缩机并联连接在一个公共的机架上，共享吸排气集管、冷凝器及储液器等部件，
从而向整个制冷系统的各蒸发末端提供制冷剂。
    该系统系统说明流程如下：
    制冷剂过热蒸气从回气总管流入气液分离器和过滤器，然后进入回气集管并均匀进入每台压缩机，压缩机的排气通过减振管进入排气集管，进入公用油分离器。油气混合物中99%的润滑油应被分离并落在油分离
器的底部并经过回油系统均匀分配到每台压缩机，而含油量较少的排气排入远置在室外的风冷冷凝器(或其它形式的冷凝器)经过冷凝以后回到储液器。储液器底部所排出的液体进入供液集管，并流经各支路上的电
磁阀和膨胀阀，进入所对应的蒸发器(吊顶冷风机或冷柜)，经蒸发后经过各支路球阀进入吸气集管，从而完成封闭循环。
4   并联压缩机组的优势
　　并联压缩机组更好的匹配了制冷系统的动态冷负荷。通过调节整个系统中压缩机的开停避免了“大马拉小车”的情况，例如冬季制冷量需求少的时候少开压缩机，夏季制冷量需求大的时候多开压缩机等等。使得
压缩机组的吸气压力保持恒定，大大提高了系统的效率。Rasmasson[1]曾经对同一套系统做过单机与并联机组的对比实验，并联机组系统可节能18%。
　　所有对于压缩机、冷凝器和蒸发器的控制都可以集中在系统电控箱中，可以使用电脑控制器最大限度的优化系统的使用效率，基本上可以作到完全无人操作和远程操作。由于系统富余量较大(一部分蒸发器除霜
的同时另一部分蒸发器在制冷)，除霜后空闲的压缩机立刻参与制冷，一般5分钟内就可以把冷库或冷柜的温度降到规定要求。采用并联压缩机组可以大大降低设备成本，降低安装工程量，缩短工期，减小机房面积
，因此对于终端用户来讲，采用该技术后，综合初投资可以降低20%左右。
　　5并联压缩系统的节能方向
  并联压缩系统采用的是一种“为客户定制”的设计模式，专业的系统方案设计本身往往最大限度的体现了并联压缩系统节能的特点。例如，在冷藏工况下，往复式压缩机往往效率较高，而在低温冷库工况下(蒸发温
度－25℃－35C)，螺杆压缩机组带经济器(图3)往往效率较高，而在超低温工况下，双级压缩机组的优势就体现了出来。
  在可能的范围内降低冷凝压头也可以较大的提高系统的效率(提高1%～15%)。此外还可以提高系统的供液过冷度。在中温系统和低温系统并存的冷库和超市中，中温系统对低温系统的供液进行过冷可以提高系
统效率(5%左右)，对冷凝器附加过冷的模块也可以提高系统效率(5%左右)。
排气的废热回收也是一项很好的节能手段，尤其是对于需要热水的超市、肉食加工冷库等尤为有效。对于一台300马力的低温螺杆并联机组来说，其产生的排气废热可以每小时提供0.
电除霜是整个系统运行中耗电的另一个“大户”，以去年我公司在北京中标的一个大型冷库项目为例，该项目冷库净面积8500平方米，库高5.3米，有低温冷库10间，高温冷库24间，其中仅低温冷库电化霜每年消
耗的电费就高达25万多度。如果采用热气化霜的方案，这个消耗就可以基本避免。因此由于采用热气化霜产生的成本增加一般在1到2年内就可以收回。并联机组由于分时化霜的特点，在一部分蒸发器需要化霜时可
以使用其余蒸发器正常运行时产生的热气，故并联机组是非常适合热气化霜方案应用的。图4是我公司Priority I热气化霜方案的原理图。通过6个阀门的共同作用，使得压缩机的排气反方向进入蒸发器，冷却(或冷凝)后进入储液器。
　　除此以外，在超市的制冷系统中，还存在着其它的一些能源浪费现象。如在低温系统中，通常是把整个低温机组的蒸发温度拉到温度最低的冷柜的蒸发温度，而对于不需要那么低蒸发温度的冷库风机和制冰机
等，通常是利用蒸发压力调节阀的节流作用人为提高其蒸发压力以满足现场的需要，这样就大大增加了电能消耗。多吸气压力(multi-suction)是一种比较满意的解决方案，它通过把不同蒸发温度的压缩机组组合在一
个框架上并公用高压系统以达到节能且降低成本的作用图5显示的是一台多吸气压力并联机组。
冷库温度降不下及下降缓慢是较为常见的现象。现对冷库温度下降缓慢的原因作简要分析，望能给冷库的同行朋友的工作带来少许帮助。 
1、冷库由于隔热或密封性能差，导致冷量损耗大 
  冷库隔热性能差是由于管道、库房隔热墙等的保温层厚度不够，隔热和保温效果不良，它主要是设计时保温层厚度选择不当或施工时保温材料质量差所导致的。 另外，在施工使用过程中，保温材料的保温防潮性能有可能被破坏导致保温层受潮、变形，甚至糜烂，其隔热保温能力下降，库防冷量损耗随之增大，库温下降明显 减缓。 导致冷损耗大的另一重要原因是库房密封性能差，有较多的热空气从漏气处侵入库房。一般若在库房门的密封条或冷库隔热壁密封处出现了结露现象，则说明该处密 封不严密。 另外，频繁开关库房门或较多的人一起进入库房，也会加大库房冷量损耗。应尽量避免打开库门，防止大量热空气进入库房。当然，库房进存货频繁或进货量太大 时，热负荷急剧增大，要降温至规定温度一般需要较长时间。 
2、冷库蒸发器表面结霜太厚或积尘过多，传热效果下降 
  冷库温度下降缓慢的另一重要原因是蒸发器传热效率低，这主要是由于蒸发器表面霜层过厚或积尘过多引起的。由于冷库蒸发器的表面温度大多低于0℃，而库房 湿度相对较高，空气中的水分极易在蒸发器表面结霜，甚至结冰，影响蒸发器的传热效果。为防止蒸发器的表面霜层过厚，需定期对其进行除霜。下面介绍两种较简 单的除霜方法：① 停机融霜。即停止压缩机运转，打开库房门，让库温回升，待霜层自动融化后，再重新启动压缩机。② 冲霜。将库房中的货物搬出后，直接用温度较高的自来水冲洗蒸发器排管表面，使霜层溶解或脱落。 除了结霜过厚会导致蒸发器传热效果不佳外，蒸发器表面因长期未清扫而积尘过厚，其传热效率也会明显下降。
3、冷库蒸发器（冷风机）面积不够。 
4、冷库蒸发器中存在较多的空气或冷冻油，传热效果下降 
冷库蒸发器一旦传热管内表面附上了较多的冷冻油，其换热系数将会减小，同样，若传热管中存在较多的空气，蒸发器的换热面积减小，其传热效率也会明显下降，库 房温度下降速度就随之减缓。 因此，在日常运行维护中，应注意及时清除蒸发器传热管内表面油污和排出蒸发器内的空气，以提高蒸发器传热效率。 
5、冷库节流阀调节不当或堵塞，制冷剂流量过大或过小 
  冷库节流阀调节不当或堵塞，会直接影响到进入蒸发器的制冷剂流量。当节流阀开启度过大时，制冷剂流量偏大，蒸发压力和蒸发温度也随之升高，库房温度下降 速度将减缓；同时，当节流阀开启度过小或堵塞时，制冷剂流量也减小，系统的制冷量也随之减小，库房温度下降速度同样将减缓。一般可通过观察蒸发压力、蒸发 温度及吸气管的结霜情况来判断节流阀制冷剂流量是否合适。 节流阀堵塞是影响制冷剂流量的重要因素，引起节流阀堵塞的主要原因是冰堵和脏堵。冰堵是由于干燥器的干燥效果不佳，制冷剂中含有水分，流经节流阀时，温度 降至0℃以下，制冷剂中的水分结成冰而堵塞节流阀孔；脏堵是由于节流阀进口过滤网上积聚了较多的脏物，制冷剂流通不畅，形成堵塞。 
6、冷库系统中的制冷剂量不足，制冷能力不足 
 冷库制冷剂循环量不足主要有两个原因，一是制冷剂充注量不足，此时，只需补入足量的制冷剂就可以了。另一个原因是，系统制冷剂泄漏较多，遇上这种情况，应先查找漏点，重点检查各管道、阀门连接处，查出泄漏部位修补后，再充入足量的制冷剂。 
7、压缩机效率低，制冷量不能满足库房负荷要求 
  压缩机由于长期运转，汽缸套和活塞环等部件由于磨损严重，配合间隙增大，密封性能会相应下降，压缩机的输气系数也随之降低，制冷量将减少。当制冷量小于 库房热负荷时，将导致库房温度下降缓慢。可通过观察压缩机的吸、排气压力大致判断压缩机的制冷能力。若压缩机的制冷能力下降，常用的方法是更换压缩机的汽 缸套和活塞环，如果更换后仍不能凑效，则应考虑其它方面的因素，甚至拆机检修，排除故障因素。
1、完全环保型产品：它是无压缩机、无冷煤、无污染的环保型产品，这是利用室外全新鲜空气蒸发冷却原理降温并与室内进行对流换气从而达到通风降温目的。
　　2、运行成本低，可快速收回投与传统压缩机空调系列相比，耗电量只有其1/8-1/10。
　　3、降温效果明显：在较潮湿地区（如南方地区），一般能达到5—9℃左右的明显降温效果；在特别炎热干燥地区（如北方、西北地区），降温幅度大约能达到10—15℃左右。
　　4、投资造价低、不占用建筑面 传统压缩机空调系统相比，造价不足其一半，并且设备不占任何建筑面积。
5、保持室内空气干净、清洁、卫生：门窗敞开进行排风是蒸发型冷气机的一大特色，百分之百的新鲜空气更换方式使人们时刻处于大自然的环境中，完全无传统空调带来的不适应感，将污浊的空气排出室外
6、易于维护与安装：冷风机系统简单，易于快捷安装、维护，无须专业维护人员。
　　7、防止空气干燥：冷风机系统可以湿润皮肤，并且对皮肤有一定的好处。
　　8、噪声低、振动小：目前在国内同类产品 在噪声低，可让我们在不知不觉中得到清新自然的凉风；冷风机机体本身不向周边散热。
冷库温度下降缓慢的另一重要原因是蒸发器传热效率低，这主要是由于蒸发器表面霜层过厚或积尘过多引起的。由于冷库蒸发器的表面温度大多低于 0℃，而库房湿度相对较高，空气中的水分极易在蒸发器表面结霜，甚至结冰，影响蒸发器的传热效果。为防止蒸发器的表面霜层过厚，需定期对其进行除霜。下面 介绍两种较简单的除霜方法：① 停机融霜。即停止压缩机运转，打开库房门，让库温回升，待霜层自动融化后，再重新启动压缩机。② 冲霜。将库房中的货物搬出后，直接用温度较高的自来水冲洗蒸发器排管表面，使霜层溶解或脱落。 除了结霜过厚会导致蒸发器 
冷库蒸发器中存在较多的空气或冷冻油，传热效果下降 冷库蒸发器一旦传热管内表面附上了较多的冷冻油，其换热系数将会减小，同样，若传热管中存在较多的空气，蒸发器的换热面积减小，其传热效率也会明显下降，库 房温度下降速度就随之减缓。 因此，在日常运行维护中，应注意及时清除蒸发器传热管内表面油污和排出蒸发器内的空气，以提高蒸发器传热效率。 
不同类别的食品物品因其物理特征不尽相同，其冷冻时间贮藏温度不尽相同。冷库冷藏见主要由以下组成：门斗：防止开门时室外热气流与室内冷空气造成对流，可 在冷藏或冻结间门外侧设空气幕，代替门斗。低温冷藏库：-18℃以下，肉类、鱼类、家禽等冷动物的贮藏。库温低，保存质量好，保存周期长。特殊要求的冷藏 间：-18℃以下，存放异味食品，或因少数民族使用牛羊肉需要而单独存放的要求，并应单独设外门。高温冷藏库：0～2℃，存放蔬菜、水果、蛋、豆制品等， 肉类、家禽的解冻和保鲜等。熟食贮藏：0～5℃，保证熟食卫生，有可能时应与生食分开，设单间。空调库：-1～+10℃，有良好的气密性，控制室内的氧和 二氧化碳含量，提高食品保存质量。
    冷库的结构主要由维护结构和承重结构组成，是指承担建筑物各部分质量和建筑物本身的主要构件，如屋架、梁、楼板、柱子、基础等，这些构件构成了建筑的传力 系统。围护结构应有良好的隔热、防潮作用，还能承受库外风雨的侵袭。承重结构则起抗震、支承外界风力、积雪、自重货物及装卸设备重量地基与基础：冷库基础应有良好的抗潮湿、防冻的性能，应有足够的强度。柱和梁：冷库的柱子要少，柱网跨度要大，尽量采用小截面以少占空间，提高冷库库房利用率。
冷库建筑不同于一般的工业和民用建筑，主要表现在不仅受生产工艺的制约，更主要的是受冷库内外温度差和水蒸汽分压力差的制约，按冷库使用性质的不同，冷库 建筑物内部常置-40～0℃温度范围，而冷库建筑外部则随室外环境温度的变化经常处于周期性波动之中，加之冷库生产作业需要经常开门导致库内外热湿交换 等，促使冷库建筑必须采取相应的隔热，隔汽，防潮技术措施，以适应冷库的特点，这也是冷库建筑区别于普通建筑的特点所在。
    冷藏库是食品冷却，冻结，冷藏的场所，它必须为食品提供必要的库内温度，湿度条件，并符合规定的食品卫生标准，合理的冷库结构，良好的隔热，防潮性能和地坪强度，是冷库长久使用的重要条件。
    土建冷库的隔热、防潮:冷库隔热、防潮结构，是指冷库外部围护结构的建筑部分和隔热、防潮层的组合.隔热防潮结构的基本要求隔热层有足够的厚度和连 续性隔热层应有良好的防潮和隔热性能隔热层与围护结构应牢固地结合隔热防潮结构应防止虫害、鼠害，并符合消防要求隔热防潮层应有良好的连续性，即冷库外墙 内壁隔热层与库顶，地面或多层冷库地板的隔热层连成一体，防止产生“冷桥”。为了防止隔热层受潮，应将防潮层做在隔热层的高温侧
    装配式冷库的隔热、防潮:装配式冷库一般均为单层结构，其隔热材料是由专业工厂制造的预制隔热板冷库围护结构隔热、防潮性能，直接影响到冷库内温度的稳定 和食品冷却、冻结贮藏质量良好的隔热和防潮材料选择和合理的配置，可以有效地降低冷库内温度的波动和冷库使用时间新建冷库围护结构材料的选择与合理配置， 可以降低建造投资，提高冷库的经济性.预制隔热板：由单层或多层隔热材料粘贴组合或浇制（发泡）而成。地墙隔热层应选用密度较大、能承重的硬质泡沫塑料芯 材。
冷库是食品冷冻加工、储存与流通的重要设施，在国民经济中占有重要地位。能源是国家经济建设的基本条件之一，节约能源是国家经济建设的长远战略方针。作为耗电大 户的冷库，在长期国营企业的体制下，存在大量不重视能源管理与浪费能源的现象，随着能源市场与世界的接轨，特别是我国加入世界贸易组织，任何企业必须与世 界各国优秀的企业竞争市场，此时，企业产品的质量和成本将决定一个企业的生死存亡，能源在冷库产品成本中占有重要地位，搞好节能工作将对冷库企业的经济效 益提高发挥重要作用。因此分析、研究冷库行业制冷系统耗电情况，探讨制冷系统操作运行中的节能措施与方法，对节约能源、降低冷库企业生产成本，提高经济效 益具有现实意义。　
随着市场经济的发展，人们生活水平的提高，生活中对食品要求越来越高。市场经济导致了冷库的出现，而大型冷库的设计和投入费用相对较高，久而对一些小型的企业和个体产生了对小型冷库的需求。

小型冷库的属性，会因他所处的地域、食品来 源，及其功能要求而异，通常会是食品冷藏链的“中端”，起贮存作用。如处在边远的确，或有季节性采购保存，或有鲜活食品冷加工时，也会增加冷却或解冻功能 等。食品的质量管理应特别注意“前段”和各个关键点的控制，完整的冷藏链是保障食品质量的关键。
库行业的现状是:大多数冷库均为国家投资建设，国内冷库的兴建在80年 代有一个高潮，但在此期间修建的冷库普遍存在自动化程度低，设备技术陈旧，能耗高效率低，隔热层运行到现在已经老化，跑冷严重。管理更由于受多年的国有体 制影响，加上长期低廉的能源价格，使得企业管理粗放，多数冷库都没有能源消耗检测仪表，没有建立能源台帐，能耗成了一笔糊涂帐，以至许多企业能耗占成本费 的30%以上。　　
现在冷库行业多数尚未开展对制冷量、耗冷量、单位产品耗电量、单位产品耗冷量、单位冷量耗电量等进行定量分析，即使是在冷库管理比较规范的上海，其能源利用率离冷冻企业上等级也还存在一定差距。　　
冷藏企业耗电考核标准规定:冻结物冷藏单位产品耗电量为0.3 kw.h/(t·d);冷却物冷藏单位产品耗电量为0.9 kw.h/t;冷冻加工单位产品耗电量为1 20 kw.叭。以上海年冷冻加工15万t，冻结物冷藏6 500万吨日，冷却物冷藏1 400万吨日按表1计算，如果达到冷藏企业上等级标准规定的要求，每年大约可节约用电1 467万kw.h，经济效益相当可观。由此可见冷库节能工作还需要更多的努力