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大型节能冷库建造选型

来源:  发布时间:2017-11-27

大型节能冷库建造方案

节能冷库节能解决方案

我们大家都知道,随着经济的发展和人们生活质量的提高,环境污染问题、能源紧张问题和食品安全问题越来越引起世界各国人民的关注。制冷行业发展的趋势是节能、环保和安全。有关资料表明我国冷库年耗电量130KW/年.m3,而国外发达国家仅为我们的一半左右,随着冷链物流业和其他应用领域的迅速发展,需要制冷服务的行业越来越广泛,这就越发突显了节能降耗的重要性,相对于制冷行业,节能降耗在我国大有可为。 下面我们以冷库为例来具体分析一下,可能实现的节能措施。

要做一个合乎规范的成功的冷库工程,可能从土建开始,我们就需要配合用户,因为不是所有的冷库都经过设计院设计,有些用户就是自己找来建筑公司就进行施工,而建筑公司并不是专一的针对冷库建筑的,很多时候会按照土建的传统做法来施工,进而出现偏差。比如,目前的冷库建设过程中,屡屡会遇到地圈梁标高不合乎冷库要求,用户在需要保温的时候,只好砸碎冷库门的地圈梁。相信我们在座的各位领导有的也遇见过类似的情况。

我们从冷库的建设开始来看一下,从开始建设就需要注意的问题,本门学科也是制冷专业的一项专业基础课。

第一, 冷库建筑

冷库是用隔热材料建筑的低温密闭式库房,所有的保温材料都具有相对的吸潮性,而保温材料一旦吸潮,它的传热系数会急剧增加,再加上水分可能会冻结,也就达不到原本的保温效果,许多年久失修的冷库就是这样。 在建设一座冷库时,从地基开始,就要严格按照冷库建筑来进行,很多用户不重视地面的隔汽防潮层,比如许多果蔬类冷库的建设,除了气调库会做隔汽防潮层之外,很多冷风库就是简单的基础、保温层等。而实际上,以大蒜库为例,在冷库使用的过程中,为了保证库内的相对湿度,其地面是长期积水的,试想如果没有良好的隔汽防潮层,地面的保温层就会很快失去作用,这种变化也往往容易被忽视,为了保持温度,我们的机器只有频繁开启,耗电量也就增加了。这在现实生活中处处可见,有的冷库业主埋怨用几年后冷库耗电增多,也有的总是以为自己的机器不好,其实在这个时候,冷库是已经达到设计温度的,与压缩机是没有关系的。只是冷库温升的速度很快,相同的一个小低温库,有的5、6个小时才开一会机器,还有的最多一个小时就开机了。

另外一个建设过程的措施,就是墙壁的土建和保温,在这个过程中,我们工程公司也要注意到和土建的配合,土建工程的传统做法一般是先加盖屋顶后在屋里抹面,但这往往会耽误我们的保温以及安装工作,因为冷库的特殊性,加盖屋盖以后墙面很长时间也不会干透,直接影响下一步的工作。所以,一个有经验的安装公司就会提前告诉客户,让客户对土建方的施工组织进行改变。

有的客户对墙面不加处理就直接进行保温,也在一定程度上增加了冷热气体的交换。如同冬天我们在一个砖砌的屋里,不处理墙面的房间很容易感觉到外界冷空气的渗入。对于我们的冷库业主,我们都是建议对内墙进行处理的,一般就是粗砂灰抹面。

其次,尽量采用土建式冷库,因为组合冷库的保温性能普遍比土建冷库差,尤其对于低温冷库。当然,对于那些临时的或者是室内组合类的冷库,还是应该根据实际情况来决定。

大体了解了冷库建筑之后,下面就是我们行业比较专业的一个方面:

第二, 冷库设备

按照制冷系统的几大部件来说,首先是压缩机,对于较大规模的制冷系统,我们优先采用半封闭式压缩机,目前的半封闭压缩机可以分成高温和低温两种机型,通常我们要根据系统的蒸发温度来选择压缩机,比如建设的是低温库,那么就应当采用低温机型,因为这个时候在形同的蒸发温度下,低温机型的制冷量会和大10匹的高温机一样。以比泽尔为例:一台低温机4G-20.2的制冷量就相当于一台高温机4G-30.2的制冷量。而两者的输入功率一个低温机是15KW,高温机则是22KW,在不超过压缩机电机应用范围的情况下,采用低温机会减少不必要的无功损耗。也就是说,要确保压缩机的轴功率不超过名义输入功率,运转电流不超过额定电流,这样才是相对比较安全的。

螺杆压缩机或者活塞压缩机的选择,螺杆式压缩机因其长期适合24小时运转的特性。其性能与效率大幅提升,欧美等发达国家,低温冷冻冷藏系统中,开始逐步取代保守的活塞式机型成为规范配置。

由于螺杆式压缩机具有结构简单、运行可靠、能效比高、易损件少和操

作调节方便等优点,半封闭活塞式制冷压缩机一统天下的局面已得到改变,螺杆压缩机正逐步替代活塞式压缩机,占据着越来越大的市场份额。 我们用数据来看一下同样匹数的半封闭活塞压缩机和半封闭螺杆压缩机的性能,在低温库运行工况(- 25,+30℃)时,比泽尔低温活塞机6G-30.2制冷量36750W;比泽尔低温螺杆压缩机HSN5363-30的制冷量为50600W,也就是说相同匹数的螺杆机制冷量增加了38%。随着蒸发温度的下降,活塞机的效率就会越来越低,当蒸发温度达到- 40℃时,6G-30.2的制冷量仅为14480W,而HSN5363-30的制冷量为26700W,几乎是活塞机的两倍。所以在一些温度较低-30℃以下的场合里,有的时候为了得到相同的制冷量,采用活塞并联机组的价格可能还会超过螺杆压缩机。 举例说明:假如一个速冻间需要达到-30℃,每小时的速冻量大约为300Kg左右,按照蒸发温度-40℃,冷凝温度+40℃选型,采用R404A,我们选用一台比泽尔HSN7461-70的低温螺杆压缩机,它的制冷量为52700W;为了得到相同的制冷量,我们需要采用活塞并联机组,三台6F-40.2压缩机并联,它的制冷量为17570W*3=52710W。这样我们就可以看出很多差距,制冷机组的名义功率大了几乎一倍,活塞式压缩机组的易损件数量众多...还有其他的维护方面的麻烦。

再看我们最关心的价格问题,超双制冷的价格体系里70匹的低温螺杆风冷机组13万左右,而40匹三并联的低温机组加上风冷器的价格大约为18万左右。不论站在那一个角度,在这种情况下选择螺杆压缩机对我们来说,应该是一个最佳的选择。

从实际使用情况来看:我们在座的大都是这方面的专家,大家都知道低

温工况下压缩机的回气就会结霜,而且回气可能带有一定数量的未完全蒸发的液体,尤其在蒸发器结霜之后,压缩机头上霜就会比较严重,这时候只是回流的气体经过电机进行了热交换。假如较多的液体进入压缩腔,由于液体不可压缩,会对活塞压缩机阀片、密封垫等易损件造成极大程度的损害,吸气阀片一旦断掉,就会把活塞、阀板破坏,甚至进而演变成连杆断裂、电机烧毁等重大故障。而螺杆压缩机不是往复式压缩,对湿行程不敏感,直接喷油的措施也使得少量的制冷剂液体迅速蒸发,保证了压缩机的安全。由此可见,无论从可靠性还是节能和降低造价方面,我们都应该大力推广螺杆压缩机。与我们对螺杆的认识一样,现在大型的食品加工厂,比如肉联厂和水产类加工厂,只要是速冻量较大的,采用的大都是螺杆压缩机。

其次,冷凝器方面,尽可能的使用蒸发式冷凝器,蒸发式冷凝器结合了风冷和水冷的优点,而且用水量不到水冷凝器的十分之一,它的冷凝温度低,约相当于本地区的湿球温度,而且我们都知道,由于水冷式冷凝器水是在管内流动,流速较慢,所以结垢系数也就相对较大,每年都需要进行清理,对于我们氟利昂系统的水冷凝器而言,由于普遍采用的是高效管,内径较细,清理很困难而且还有破坏冷凝器的可能。蒸发式冷凝器的水是高速在管外喷淋,特殊的椭圆管结构确保了每根换热管都被水包围,换热效率得到了最佳化。它的盘管组是整体热浸锌结构,抗锈蚀能力强,彻底消除了客户的后顾之忧。据统计,采用蒸发式冷凝器比较其他冷凝方式节能20%左右。

以一台30匹的高温压缩机为例,假定蒸发温度为-10℃,无压力损失,

使用风冷式冷凝器的制冷量为39KW,轴功率17.5KW,此时压缩机的吸气绝对压力为0.35Mpa,冷凝温度按照+50℃,此时对应的排气绝对压力是2 Mpa,压缩机的实际压缩比是5.7;

使用水冷式冷凝器制冷量为45.5KW,轴功率14.9KW,此时压缩机的吸气绝对压力为0.35Mpa,冷凝温度按照+37℃,此时对应的排气绝对压力是1.45 Mpa,压缩机的实际压缩比是4.2;

使用蒸发式冷凝器的制冷量为49.3KW,轴功率13.4KW,此时压缩机的吸气绝对压力为0.35Mpa,冷凝温度按照+30℃,此时对应的排气绝对压力是1.2 Mpa,压缩机的实际压缩比是3.4;

可见,与风冷式冷凝器相比,采用蒸发冷后,压缩机制冷量增加了26%,耗电量却下降了23%;与水冷式冷凝器相比,采用蒸发冷后,压缩机制冷量增加了8%,耗电量却下降了10%。采用蒸发冷带来的优势还有压缩机的排气压力下降了,排气温度也就相应的降低了。压缩机的运行工况得到了改善,压缩比明显下降,润滑情况也变得良好,压缩机的使用寿命也就得到了延长。夏天冲霜水把冷量带回了冷却水池,冷却水的温度得到了下降,冷凝压力就会降低,压缩机的制冷量会得到适当增加,同时轴功率也会得到适当的降低,进一步实现了节能。考虑到冬季水温较低,我们就在控制系统上做文章,冬季蒸发式冷凝器需要工作时只让水泵开启,这样冷却水把热量有效回收到水池里,水池的水不会结冰也加快了冲霜的速度,这种相互关联的方式保证了系统的正常运转,做到了每个环节的节能降耗。 蒸发器方面,目前很多冷库面对的都是蒸发器面积不足,这样就导致了压缩机的吸气压力远远偏离饱和蒸发压力,也就是说,机组实际运行的压

力对应的蒸发温度远远低于实际要求,这样就使得制冷剂的单位容积制冷量减少,压缩比增大,输气系数下降,耗功增加。统计数据表明,蒸发温度每下降1℃,耗能增加3-4%。设计人员要注意选择合适的蒸发面积。 以冷风机为例,目前传统的DL系列也就是4.5mm片距的冷风机,在水果蔬菜库的应用当中,就会出现结霜很快的现象,这就需要反复进行化霜,多耗电能不说,也耽误了食品的降温,尤其按照以往的做法, 有的设计人员会为用户选择电化霜的冷风机,这样的冷风机的化霜功率比对应的压缩机功率还要大,化霜产生的热量还需要压缩机带走,这样一个冷库就很容易出现反复化霜,库温达不到的恶性循环。所以我们现在对于这类的冷库不会选择这种片距的冷风机,而是采用6mm片距的DD系列产品,这样看似设备投资增加了一部分,但是这在以后的设备运行中很短的时间就可以收回成本。一般情况下采用自动水化霜型式,一台2.2KW的水泵就基本可以满足化霜需求,化霜的速度也比电化霜型式快得多。

制冷剂的选择: 

目前我们习惯采用的一般是氟利昂R22,它的价格比较低廉,所以被广泛的采用,按照国际规定,对我们发展中国家来说,2025年R22逐步减产,到2030年停止使用。这不会影响到我们的设备,如果需要换成环保制冷剂,制冷系统只需要进行清洁和更换冷冻油就可以实现。

在我们的传统观念里,低温制冷剂比如R404A价格比较昂贵,所以在一些速冻类的系统里大部分的采用的仍旧是R22,其实,这是一种错误的理念,一套低温速冻装置往往需要的制冷剂不是很多,比如一个小的速冻间也可能就是几十公斤,它在整套系统里的价格不是至关重要的。

我们来比较一下一台相同的压缩机在低温工况下的有关参数:

以一台6F-40.2的压缩机为例,假定运行工况为(-35,+30℃),采用R22时压缩机的产冷量为25100W,而采用R404A,它的制冷量就变成了30500W,增加了21%。根据两者的热力性质,这个时候采用R22吸气压力为0.03Mpa,排气压力1.1 Mpa,压缩比为1.2/0.13=9.2;而采用R404A吸气压力为0.07Mpa左右,排气压力1.30Mpa,压缩比为1.40/0.17=8.2左右。

根据以上的数据我们可以看到,低温工况下采用R404A,压缩机的压缩比相应的有所下降,制冷量增加了很多,采用R22做制冷剂,5台6F-40.2的制冷量,相当于采用R404A做制冷剂,4台6F-40.2的制冷量。可见,我们对于低温库尤其是速冻间,我们尽可能的还是要采用R404A,这样即实现了节能也达到了环保的目的,因为目前我们大多数时候是把它当做取代R22的制冷剂。

目前我们供给国外的产品比较多,我们可以亲身感受到,无论是大国还是小国,他们选用的压缩机都是带“Y”的,制冷上用的制冷剂都是R404A或者是407C之类的。那么为了响应国家的节能减排,我个人认为,我们也应该尽量选择环保类的制冷剂,为保护环境尽一份力。

以上是关于冷库建筑和设备选择的有关问题,是前期和中期的工作,当这些按照我们的计划完成,冷库正常运行,后期的运行管理就是节能降耗的关键所在了。

第三,冷库的运行管理

可能有的人认为这个运行管理是用户的事情,但是很多时候我们面对的

都是没有经营、管理过冷库的用户,他们也不知道一些相对专业的管理细节。有专业人员操作管理设备的氨制冷系统可能有相对成熟的管理经验,但我们现在的氟利昂系统一般没有专业人员去维护。因为“自动化”“不需要人员管理”这些都是我们面对客户时,提出的卖点,也就是优越于氨制冷系统的地方。因此我们也需要了解这些,能够回答客户的疑问。 1、简单来说,冷库的日常管理要把握好“冰、霜、水、门、灯”五个环节。防止水、汽渗入隔热层,冷库内的墙面、顶棚、门框上应无冰、无霜、无水。要做到随时清除。低温库的地面不能有积水以免冻结成冰。库内的蒸发器要及时除霜。蒸发器霜层会造成库温下降缓慢,耗能增加以及压缩机湿行程,严重威胁到设备的安全运行。冷库门要经常进行检查,如发现冷库门变形或者密封条受损要及时修复。同时为了减少库房内外的冷热交换,最好在库门上方加设风幕机,如果没有风幕机,出入库人员要随手关门,同时做到人走灯熄,每天下班后专人检查。

2、针对不同的产品确定不同的储藏温度。例如储藏时间不超过半年的低温冷藏食品,一般采用的是-15~-18℃,这样就适当提高了系统的蒸发温度,从而提高了压缩机的制冷量,节约了电能。只有那些储藏时间超过半年的食品,为了确保它的品质,可以将库温设定在-18℃以下。

3、低温冷藏间宜采用顶排管 排管的蓄冷量大,由于它吊装在库内上方,当压缩机停止工作后,排管内部的氟利昂也会适度的吸热蒸发,而且采用排管没有了电机,也就相当于直接节约了电能,也避免了这类的冷库容易结冰,导致电机烧毁故障的发生。采用排管的另外一个好处就是食品的干耗会减少很多,相应的带来了经济效益。采用冷风机的低温冷藏库故障点

很多,如果采用电化霜会增加很大的电能消耗,采用水化霜,次数久了,滴水就可能积攒成冰,假如电机翅片被冻住,电机就会烧毁,更换时的劳动强度也大。加上风机的下水管也很容易冻住,维修显得非常麻烦。很多时候用户是根据我们的推荐采用蒸发器的,我们应该站在节能降耗的角度来向客户推荐,同时也是给我们自己的公司售后服务减少了很多负担。 4、冷藏食品尽量包装冷藏 冷藏食品如没有包装,在储藏过程中干耗较大,能量消耗也就大。而包装的食品在储藏过程中干耗接近为零。由于食品的干耗大大减少,蒸发器的融霜次数也就减少了,压缩机的无用功也就降到最少,实际上也就起到了节约能源的作用。

5、及时淘汰能耗大的设备 例如目前还有一部分小型氨制冷的冷库,年久失修,还要专人开机。不仅耗费人力物力,也是一个很大的安全隐患。近年来这样的冷库发生重大事故的不在少数,因此在一些地区这样的冷库建设,已经不在批复之列。除此之外,还有一部分采用电化霜冷风机的冷库,经常因为电加热管烧毁进而烧穿冷风机铜管,导致整个系统的氟利昂全部泄露,还有的冷库因为加热管着火造成重大事故,所以说,这部分设备无论从客户自身的角度还是从节能降耗角度来看都应该淘汰更换。 6、及时清理冷凝器和系统内的空气 我们在前面讨论过,蒸发温度不变的情况下,冷凝温度越高,压缩机的单位耗功越大,单位制冷量越小。对于风冷式冷凝器要经常检查是否有灰尘等,必要时清除。如果系统采用的是水冷方式,每运行半年左右就要清理一次。数据显示当冷凝器的水垢达到1.5mm时,冷凝温度要比原来上升2.8℃,耗电增加9.7%。氟利昂系统在维修和填充制冷剂过程中,可能会进入空气,导致压缩机排气压力升高,

也可能导致系统冰堵,这些都是管理人员需要注意到的问题。 7、条件允许的话,尽量利用低谷电

对于某些要求不是很严格的冷藏物品,可以在白天高峰用电的时候不让制冷系统运转,而是利用夜间集中降温,尤其是冬季。当然这可能适合的只有一些贮藏动物食品的冷库,比如贮藏貂食之类的低温库。 第四,改变观念,实现能源的再利用

因为我们的压缩机排出的是高温的气体,为了解决冬季的取暖问题,我们可以通过一个换热器把这部分热量回收,集中供给房间。这样的方式不适合已经有集中供暖的房间,适合一些小型的办公场所,比如冷库的办公室和值班室等,在一定程度上减少了空调或者是电暖气的用电量。这样的方法我们是已经有采用过的。

以上我们从冷库建筑、冷库设备、冷库的运行管理等几个方面对节能降耗进行了具体的分析,其中有不对的地方,请各位领导多多指教。希望我们大家每年都可以坐在一起,我们超双公司也时刻欢迎着各位的再次光临!联系电话0236869406

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