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冷庫節能設計方案

文章出處:上海肯德冷庫 人氣: 發表時間:2018-12-04 09:30

  冷庫節能設計方案


  我們大家都知道,隨著經濟的發展和人們生活質量的提高,環境污染問題、能源緊張問題和食品安全問題越來越引起世界各國人民的關注。制冷行業發展的趨勢是節能、環保和安全。

  有關資料表明我國冷庫年耗電量130KW/年.m3,而國外發達國家僅為我們的一半左右,隨著冷鏈物流業和其他應用領域的迅速發展,需要制冷服務的行業越來越廣泛,這就越發突顯了節能降耗的重要性,相對于制冷行業,節能降耗在我國大有可為。下面我們以冷庫為例來具體分析一下,可能實現的節能措施。
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  要做一個合乎規范的成功的冷庫工程,可能從土建開始,我們就需要配合用戶,因為不是所有的冷庫都經過設計院設計,有些用戶就是自己找來建筑公司就進行施工,而建筑公司并不是專一的針對冷庫建筑的,很多時候會按照土建的傳統做法來施工,進而出現偏差。比如,目前的冷庫建設過程中,屢屢會遇到地圈梁標高不合乎冷庫要求,用戶在需要保溫的時候,只好砸碎冷庫門的地圈梁。相信我們在座的各位領導有的也遇見過類似的情況。我們從冷庫的建設開始來看一下,從開始建設就需要注意的問題。

  低溫工況下壓縮機的回氣就會結霜,而且回氣可能帶有一定數量的未完全蒸發的液體,尤其在蒸發器結霜之后,壓縮機頭上霜就會比較嚴重,這時候只是回流的氣體經過電機進行了熱交換。假如較多的液體進入壓縮腔,由于液體不可壓縮,會對活塞壓縮機閥片、密封墊等易損件造成極大程度的損害,吸氣閥片一旦斷掉,就會把活塞、閥板破壞,甚至進而演變成連桿斷裂、電機燒毀等重大故障。
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  而螺桿壓縮機不是往復式壓縮,對濕行程不敏感,直接噴油的措施也使得少量的制冷劑液體迅速蒸發,保證了壓縮機的安全。由此可見,無論從可靠性還是節能和降低造價方面,我們都應該大力推廣螺桿壓縮機。與我們對螺桿的認識一樣,現在大型的食品加工廠,比如肉聯廠和水產類加工廠,只要是速凍量較大的,采用的大都是螺桿壓縮機。

  其次,冷凝器方面,盡可能的使用蒸發式冷凝器,蒸發式冷凝器結合了風冷和水冷的優點,而且用水量不到水冷凝器的十分之一,它的冷凝溫度低,約相當于本地區的濕球溫度,而且我們都知道,由于水冷式冷凝器水是在管內流動,流速較慢,所以結垢系數也就相對較大,每年都需要進行清理,對于我們氟利昂系統的水冷凝器而言,由于普遍采用的是高效管,內徑較細,清理很困難而且還有破壞冷凝器的可能。蒸發式冷凝器的水是高速在管外噴淋,特殊的橢圓管結構確保了每根換熱管都被水包圍,換熱效率得到了最佳化。它的盤管組是整體熱浸鋅結構,抗銹蝕能力強,徹底消除了客戶的后顧之憂。據統計,采用蒸發式冷凝器比較其他冷凝方式節能20%左右。以一臺30匹的高溫壓縮機為例,假定蒸發溫度為-10℃,無壓力損失,
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  使用風冷式冷凝器的制冷量為39KW,軸功率17.5KW,此時壓縮機的吸氣絕對壓力為0.35Mpa,冷凝溫度按照+50℃,此時對應的排氣絕對壓力是2Mpa,壓縮機的實際壓縮比是5.7;使用水冷式冷凝器制冷量為45.5KW,軸功率14.9KW,此時壓縮機的吸氣絕對壓力為0.35Mpa,冷凝溫度按照+37℃,此時對應的排氣絕對壓力是1.45Mpa,壓縮機的實際壓縮比是4.2;使用蒸發式冷凝器的制冷量為49.3KW,軸功率13.4KW,此時壓縮機的吸氣絕對壓力為0.35Mpa,冷凝溫度按照+30℃,此時對應的排氣絕對壓力是1.2Mpa,壓縮機的實際壓縮比是3.4;可見,與風冷式冷凝器相比,采用蒸發冷后,壓縮機制冷量增加了26%,耗電量卻下降了23%;與水冷式冷凝器相比,采用蒸發冷后,壓縮機制冷量增加了8%,耗電量卻下降了10%。

  采用蒸發冷帶來的優勢還有壓縮機的排氣壓力下降了,排氣溫度也就相應的降低了。壓縮機的運行工況得到了改善,壓縮比明顯下降,潤滑情況也變得良好,壓縮機的使用壽命也就得到了延長。
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  夏天沖霜水把冷量帶回了冷卻水池,冷卻水的溫度得到了下降,冷凝壓力就會降低,壓縮機的制冷量會得到適當增加,同時軸功率也會得到適當的降低,進一步實現了節能。考慮到冬季水溫較低,我們就在控制系統上做文章,冬季蒸發式冷凝器需要工作時只讓水泵開啟,這樣冷卻水把熱量有效回收到水池里,水池的水不會結冰也加快了沖霜的速度,這種相互關聯的方式保證了系統的正常運轉,做到了每個環節的節能降耗。蒸發器方面,目前很多冷庫面對的都是蒸發器面積不足,這樣就導致了壓縮機的吸氣壓力遠遠偏離飽和蒸發壓力,也就是說,機組實際運行的壓力對應的蒸發溫度遠遠低于實際要求,這樣就使得制冷劑的單位容積制冷量減少,壓縮比增大,輸氣系數下降,耗功增加。統計數據表明,蒸發溫度每下降1℃,耗能增加3-4%。

  設計人員要注意選擇合適的蒸發面積。以冷風機為例,目前傳統的DL系列也就是4.5mm片距的冷風機,在水果蔬菜庫的應用當中,就會出現結霜很快的現象,這就需要反復進行化霜,多耗電能不說,也耽誤了食品的降溫,尤其按照以往的做法,有的設計人員會為用戶選擇電化霜的冷風機,這樣的冷風機的化霜功率比對應的壓縮機功率還要大,化霜產生的熱量還需要壓縮機帶走,這樣一個冷庫就很容易出現反復化霜,庫溫達不到的惡性循環。所以我們現在對于這類的冷庫不會選擇這種片距的冷風機,而是采用6mm片距的DD系列產品,這樣看似設備投資增加了一部分,但是這在以后的設備運行中很短的時間就可以收回成本。一般情況下采用自動水化霜型式,一臺2.2KW的水泵就基本可以滿足化霜需求,化霜的速度也比電化霜型式快得多。
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  制冷劑的選擇

  目前我們習慣采用的一般是氟利昂R22,它的價格比較低廉,所以被廣泛的采用,按照國際規定,對我們發展中國家來說,2025年R22逐步減產,到2030年停止使用。這不會影響到我們的設備,如果需要換成環保制冷劑,制冷系統只需要進行清潔和更換冷凍油就可以實現。在我們的傳統觀念里,低溫制冷劑比如R404A價格比較昂貴,所以在一些速凍類的系統里大部分的采用的仍舊是R22,其實,這是一種錯誤的理念,一套低溫速凍裝置往往需要的制冷劑不是很多,比如一個小的速凍間也可能就是幾十公斤,它在整套系統里的價格不是至關重要的。我們來比較一下一臺相同的壓縮機在低溫工況下的有關參數:以一臺6F-40.2的壓縮機為例,假定運行工況為(-35,+30℃),采用R22時壓縮機的產冷量為25100W,而采用R404A,它的制冷量就變成了30500W,增加了21%。根據兩者的熱力性質,這個時候采用R22吸氣壓力為0.03Mpa,排氣壓力1.1Mpa,壓縮比為1.2/0.13=9.2;而采用R404A吸氣壓力為0.07Mpa左右,排氣壓力1.30Mpa,壓縮比為1.40/0.17=8.2左右。

  根據以上的數據我們可以看到,低溫工況下采用R404A,壓縮機的壓縮比相應的有所下降,制冷量增加了很多,采用R22做制冷劑,5臺6F-40.2的制冷量,相當于采用R404A做制冷劑,4臺6F-40.2的制冷量。可見,我們對于低溫庫尤其是速凍間,我們盡可能的還是要采用R404A,這樣即實現了節能也達到了環保的目的,因為目前我們大多數時候是把它當做取代R22的制冷劑。

  目前我們供給國外的產品比較多,我們可以親身感受到,無論是大國還是小國,他們選用的壓縮機都是帶“Y”的,制冷上用的制冷劑都是R404A或者是407C之類的。那么為了響應國家的節能減排,我個人認為,我們也應該盡量選擇環保類的制冷劑,為保護環境盡一份力。以上是關于冷庫建筑和設備選擇的有關問題,是前期和中期的工作,當這些按照我們的計劃完成,冷庫正常運行,后期的運行管理就是節能降耗的關鍵所在了。
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  冷庫的運行管理

  可能有的人認為這個運行管理是用戶的事情,但是很多時候我們面對的

  都是沒有經營、管理過冷庫的用戶,他們也不知道一些相對專業的管理細節。有專業人員操作管理設備的氨制冷系統可能有相對成熟的管理經驗,但我們現在的氟利昂系統一般沒有專業人員去維護。因為“自動化”“不需要人員管理”這些都是我們面對客戶時,提出的賣點,也就是優越于氨制冷系統的地方。因此我們也需要了解這些,能夠回答客戶的疑問。

  1、簡單來說,冷庫的日常管理要把握好“冰、霜、水、門、燈”五個環節。防止水、汽滲入隔熱層,冷庫內的墻面、頂棚、門框上應無冰、無霜、無水。要做到隨時清除。低溫庫的地面不能有積水以免凍結成冰。庫內的蒸發器要及時除霜。蒸發器霜層會造成庫溫下降緩慢,耗能增加以及壓縮機濕行程,嚴重威脅到設備的安全運行。冷庫門要經常進行檢查,如發現冷庫門變形或者密封條受損要及時修復。同時為了減少庫房內外的冷熱交換,最好在庫門上方加設風幕機,如果沒有風幕機,出入庫人員要隨手關門,同時做到人走燈熄,每天下班后專人檢查。

  2、針對不同的產品確定不同的儲藏溫度。例如儲藏時間不超過半年的低溫冷藏食品,一般采用的是-15~-18℃,這樣就適當提高了系統的蒸發溫度,從而提高了壓縮機的制冷量,節約了電能。只有那些儲藏時間超過半年的食品,為了確保它的品質,可以將庫溫設定在-18℃以下。

  3、低溫冷藏間宜采用頂排管排管的蓄冷量大,由于它吊裝在庫內上方,當壓縮機停止工作后,排管內部的氟利昂也會適度的吸熱蒸發,而且采用排管沒有了電機,也就相當于直接節約了電能,也避免了這類的冷庫容易結冰,導致電機燒毀故障的發生。采用排管的另外一個好處就是食品的干耗會減少很多,相應的帶來了經濟效益。采用冷風機的低溫冷藏庫故障點很多,如果采用電化霜會增加很大的電能消耗,采用水化霜,次數久了,滴水就可能積攢成冰,假如電機翅片被凍住,電機就會燒毀,更換時的勞動強度也大。加上風機的下水管也很容易凍住,維修顯得非常麻煩。很多時候用戶是根據我們的推薦采用蒸發器的,我們應該站在節能降耗的角度來向客戶推薦,同時也是給我們自己的公司售后服務減少了很多負擔。
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  4、冷藏食品盡量包裝冷藏冷藏食品如沒有包裝,在儲藏過程中干耗較大,能量消耗也就大。而包裝的食品在儲藏過程中干耗接近為零。由于食品的干耗大大減少,蒸發器的融霜次數也就減少了,壓縮機的無用功也就降到最少,實際上也就起到了節約能源的作用。

  5、及時淘汰能耗大的設備例如目前還有一部分小型氨制冷的冷庫,年久失修,還要專人開機。不僅耗費人力物力,也是一個很大的安全隱患。近年來這樣的冷庫發生重大事故的不在少數,因此在一些地區這樣的冷庫建設,已經不在批復之列。除此之外,還有一部分采用電化霜冷風機的冷庫,經常因為電加熱管燒毀進而燒穿冷風機銅管,導致整個系統的氟利昂全部泄露,還有的冷庫因為加熱管著火造成重大事故,所以說,這部分設備無論從客戶自身的角度還是從節能降耗角度來看都應該淘汰更換。

  6、及時清理冷凝器和系統內的空氣我們在前面討論過,蒸發溫度不變的情況下,冷凝溫度越高,壓縮機的單位耗功越大,單位制冷量越小。對于風冷式冷凝器要經常檢查是否有灰塵等,必要時清除。如果系統采用的是水冷方式,每運行半年左右就要清理一次。數據顯示當冷凝器的水垢達到1.5mm時,冷凝溫度要比原來上升2.8℃,耗電增加9.7%。氟利昂系統在維修和填充制冷劑過程中,可能會進入空氣,導致壓縮機排氣壓力升高,也可能導致系統冰堵,這些都是管理人員需要注意到的問題。

  7、條件允許的話,盡量利用低谷電對于某些要求不是很嚴格的冷藏物品,可以在白天高峰用電的時候不讓制冷系統運轉,而是利用夜間集中降溫,尤其是冬季。當然這可能適合的只有一些貯藏動物食品的冷庫,比如貯藏貂食之類的低溫庫。
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  改變觀念實現能源的再利用

  因為我們的壓縮機排出的是高溫的氣體,為了解決冬季的取暖問題,我們可以通過一個換熱器把這部分熱量回收,集中供給房間。這樣的方式不適合已經有集中供暖的房間,適合一些小型的辦公場所,比如冷庫的辦公室和值班室等,在一定程度上減少了空調或者是電暖氣的用電量。這樣的方法我們是已經有采用過的。

  
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