趙　猛，馮志宏，張立新，王春生

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，山西太原　030031）

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果蔬貯藏冷庫(kù)運(yùn)行節(jié)能措施研究

趙猛，馮志宏，張立新，王春生

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，山西太原030031）

摘要：針對(duì)冷量流失、除霜、散熱、制冷工質(zhì)分流不均等方面進(jìn)行了能耗研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用聚氨酯整體噴涂、水除霜、風(fēng)冷冷凝器水蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)、高效分液器能夠有效降低果蔬貯藏冷庫(kù)能耗，提高制冷機(jī)工作效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。另外，數(shù)字信息化冷庫(kù)運(yùn)行管理和建立冷庫(kù)應(yīng)用規(guī)范有利于進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能體系建設(shè)。

關(guān)鍵詞：果蔬；保鮮；冷庫(kù)；節(jié)能

0　引言

低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保，已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要方向。我國(guó)是耗能大國(guó)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，大力推廣節(jié)能技術(shù)，普遍采取節(jié)能措施是實(shí)現(xiàn)全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重要舉措之一。本文針對(duì)果蔬貯藏冷庫(kù)使用過(guò)程中存在的冷量流失、除霜、散熱、制冷工質(zhì)分流不均、冷庫(kù)使用常識(shí)和節(jié)能觀念缺乏等高耗能的工序，提出具體的技術(shù)節(jié)能措施，就新型保溫材料和其他具體節(jié)能設(shè)施及技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了運(yùn)行能效對(duì)比研究。

1　聚氨酯整體噴涂庫(kù)與聚苯乙烯板拼裝庫(kù)能耗比較

在制冷系統(tǒng)正常情況下，冷庫(kù)通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷量流失是耗能的主要原因之一，跑冷量與冷藏庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位熱流量成正比［1］。采用整體噴涂聚氨酯使得冷庫(kù)建造成本雖然略高于聚苯乙烯板，但其施工工藝簡(jiǎn)單、庫(kù)體整體保溫性優(yōu)于傳統(tǒng)的冷庫(kù)和板式庫(kù)。

聚氨酯噴涂庫(kù)和聚苯乙烯板式庫(kù)耗能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1　聚氨酯噴涂庫(kù)和聚苯乙烯板式庫(kù)耗能對(duì)比

由聚氨酯噴涂庫(kù)與聚苯乙烯板式庫(kù)運(yùn)行能耗比對(duì)試驗(yàn)可知，試驗(yàn)選庫(kù)容量均為200 m3的板式庫(kù)及聚氨酯整體噴涂試驗(yàn)冷庫(kù)；壓縮機(jī)和冷風(fēng)機(jī)配置相同，控制庫(kù)內(nèi)溫度為0±0.5℃；空庫(kù)運(yùn)行的情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)10 d的耗電量聚苯乙烯板式庫(kù)為506 kW/h，聚氨酯噴涂庫(kù)為423 kW/h；以聚苯乙烯板式庫(kù)能耗比為1的情況下，聚氨酯噴涂庫(kù)能耗比僅為0.84。

2　水除霜與電除霜的能耗比較

冷庫(kù)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于蒸發(fā)器的盤(pán)管及翅片上會(huì)結(jié)霜，影響通風(fēng)及降溫效果，需要定時(shí)除霜。一般蒸發(fā)器除霜的辦法是，在蒸發(fā)器上安裝電熱管（3～15 kW），除霜間隔3～12 h，每次工作30 min以上，每天耗電量約5～50 kW/h，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、除霜完全、實(shí)現(xiàn)控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；但其耗能代價(jià)最高，除霜過(guò)程中的耗電量占到制冷系統(tǒng)耗電量的10% ～20%左右，而且化霜時(shí)電熱管溫度高，會(huì)造成庫(kù)內(nèi)局部溫度波動(dòng)5℃左右［2］。采用水沖霜系統(tǒng)，除霜間隔3～12 h，每次工作10～15 min，沖霜水泵供高溫水噴淋蒸發(fā)器沖霜，除霜后低溫水回流；在風(fēng)冷冷凝壓縮機(jī)組基礎(chǔ)上，增加冷凝壓力控制器、冷凝水泵和噴淋裝置，將除霜后的“低溫水”噴淋風(fēng)冷冷凝器高溫盤(pán)管，利用水的蒸發(fā)吸熱快速降溫，從而實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。庫(kù)溫波動(dòng)為2℃，每天耗電量?jī)H約0.1～0.5 kW/h。

電熱除霜和水沖霜耗能對(duì)比見(jiàn)表2。

表2　電熱除霜和水沖霜耗能對(duì)比

3　“風(fēng)冷+水冷”與風(fēng)冷處理的能耗比較

在制冷過(guò)程中，冷凝器起著輸出熱能并使制冷劑得以冷凝的作用。從制冷壓縮機(jī)排出的高壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)入冷凝器后，將其在工作過(guò)程吸收的全部熱量，其中包括從蒸發(fā)器和制冷壓縮機(jī)中以及在管道內(nèi)所吸收的熱量都傳遞給周圍介質(zhì)（水或空氣）帶走［3］。

傳統(tǒng)壓縮機(jī)風(fēng)冷式冷凝器，由于空氣導(dǎo)熱性能差，比熱容小，因此風(fēng)冷冷凝器的冷凝能力一般比較小，很難應(yīng)用于制冷量大的系統(tǒng)。另外，空氣溫度受環(huán)境和季節(jié)的影響波動(dòng)較大，冬夏冷凝溫度差別較大，這一缺點(diǎn)將直接影響到制冷能力和制冷效率。當(dāng)夏季外界溫度較高時(shí)，風(fēng)冷式冷凝器壓力過(guò)高會(huì)直接導(dǎo)致高壓報(bào)警，制冷能力下降。水冷機(jī)組雖然具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，但需要設(shè)置專門(mén)的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，初始投資高，水處理費(fèi)用大。

“風(fēng)冷+水冷”機(jī)組引入冷凝壓力控制器、冷凝水泵和噴淋裝置，減少了冷卻塔、循環(huán)水泵和水管等大型設(shè)備的投入和維護(hù)，并可高效地利用蒸發(fā)式冷卻換熱方式，可有效地減少換熱面積、風(fēng)扇的數(shù)量和風(fēng)機(jī)電機(jī)功耗。將其與傳統(tǒng)風(fēng)冷冷凝器耗能對(duì)比發(fā)現(xiàn)，機(jī)組工作24 h可節(jié)電30%。

風(fēng)冷和“風(fēng)冷+水冷”機(jī)組耗能對(duì)比見(jiàn)表3。

表3　風(fēng)冷和“風(fēng)冷+水冷”機(jī)組耗能對(duì)比

4　高效分液器與普通分液器處理的能耗比較

冷庫(kù)的室內(nèi)冷風(fēng)機(jī)普遍存在制冷工質(zhì)分流不均、導(dǎo)致結(jié)霜不勻、蒸發(fā)面積減小、制冷效率低、冷庫(kù)降溫慢、耗電多等問(wèn)題。

冷風(fēng)機(jī)高效分液器和普通分液器結(jié)霜情況不同導(dǎo)致的耗能對(duì)比見(jiàn)表4。

表4　冷風(fēng)機(jī)高效分液器和普通分液器結(jié)霜情況不同導(dǎo)致的耗能對(duì)比

由表4可知，對(duì)經(jīng)改進(jìn)后的高效分液器運(yùn)行耗電量進(jìn)行評(píng)估，在同等條件下，可縮短制冷機(jī)的工作時(shí)間，根據(jù)測(cè)算，每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行10 h，平均節(jié)電在13%以上，基本解決了分液器分流不均的問(wèn)題，提高了制冷效率。

5　數(shù)字信息化冷庫(kù)運(yùn)行管理

數(shù)字信息技術(shù)在節(jié)能冷庫(kù)管理中的應(yīng)用：①應(yīng)用PLC（可編程邏輯程序控制）系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)溫度小溫差精確控制，并具備溫度、濕度參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)、采集、記錄、控制功能；②應(yīng)用故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警和移動(dòng)信息傳輸系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)向管理人員的手機(jī)上發(fā)送系統(tǒng)工作狀態(tài)信息，管理人員也可隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)查詢?cè)囼?yàn)庫(kù)內(nèi)溫度、濕度的實(shí)時(shí)信息；③應(yīng)用試驗(yàn)庫(kù)不停電自動(dòng)切換系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換至備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，可以保證貯藏保鮮試驗(yàn)的連續(xù)性和準(zhǔn)確性。

6　建立冷庫(kù)應(yīng)用規(guī)范

冷庫(kù)是用于易腐果蔬貯藏的設(shè)施，實(shí)際生產(chǎn)中常被理解為單純的大型冰箱或者為降低冷庫(kù)使用成本，生產(chǎn)上的冷庫(kù)普遍存在超裝現(xiàn)象，實(shí)際裝載量超出有效庫(kù)容量的20%～30%。要強(qiáng)化冷鏈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的實(shí)施落實(shí)，制訂統(tǒng)一的冷庫(kù)節(jié)能、環(huán)保和安全的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，實(shí)施冷庫(kù)許可證制度。

7　結(jié)語(yǔ)

當(dāng)代社會(huì)，低碳經(jīng)濟(jì)是追求目標(biāo)，因此最大限度地做好冷庫(kù)的節(jié)能工作，是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，也是大力發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的基石。目前，果蔬冷鏈物流體系建設(shè)中冷庫(kù)電力耗能是節(jié)約型社會(huì)建設(shè)亟需解決的主要問(wèn)題之一，保鮮庫(kù)庫(kù)內(nèi)蒸發(fā)器（冷風(fēng)機(jī)）工作一段時(shí)間后，蒸發(fā)器的盤(pán)管及翅片上會(huì)結(jié)霜，影響通風(fēng)及降溫效果，需要定時(shí)除霜，而且化霜時(shí)電熱管溫度高，會(huì)造成庫(kù)內(nèi)升溫。同時(shí)，由于冷媒分液不均，會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜不均勻、局部過(guò)厚，導(dǎo)致融霜時(shí)間長(zhǎng)，融霜周期短。另外，保鮮庫(kù)庫(kù)外制冷機(jī)組多采用風(fēng)冷冷凝器，用風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)降溫，冷凝壓力高、設(shè)備負(fù)荷大，耗電高。鑒于現(xiàn)狀，針對(duì)冷庫(kù)存在的耗能高、換熱系統(tǒng)配置不合理、運(yùn)行不協(xié)調(diào)、管理不科學(xué)等問(wèn)題，切實(shí)做好冷庫(kù)節(jié)能工作已是發(fā)展之根本。

參考文獻(xiàn)：

［1］王賀.冷庫(kù)系統(tǒng)節(jié)能及優(yōu)化研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2008.

［2］趙松松，楊昭，陳愛(ài)強(qiáng)，等.微型冷庫(kù)復(fù)合加熱循環(huán)除霜系統(tǒng)的研制與試驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（2）：306-311.

［3］卓獻(xiàn)榮，宋垚臻，陳嘉澍.淋水式冷風(fēng)機(jī)濕冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能實(shí)驗(yàn)研究［J］.制冷學(xué)報(bào)，2007，28（1）：33-36.

Research on Energy Saving Measures of Fruit and Vegetable Storage

ZHAO Meng，F(xiàn)ENG Zhihong，ZHANG Lixin，WANG Chunsheng
（Institute of Agricultural Product Storage and Fresh Keeping，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan，Shanxi 030031，China）

Abstract：In this paper，energy consumption caused by cooling capacity loss，defrost，heat dissipation，and unequal distribution of refrigerant is researched. The test results show that：by spraying polyurethane，water defrosting and air- cooled condenser water evaporation condensation system，high efficient liquid can effectively reduce the energy consumption of fruit and vegetable cold storage，improve the work efficiency of the refrigerating machine，and achieve the purpose of energy saving and environmental protection. In addition，operation and management of digital information storage and establish cold storage application specification is conducive to further promote the construction of energy- saving system.

Key words：fruits and vegetables；fresh；cold storage；energy saving

中圖分類號(hào)：TS255.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671- 9646（X）.2016.05.022

文章編號(hào)：1671- 9646（2016）05a- 0070- 03

收稿日期：2016- 03- 28

基金項(xiàng)目：山西省科技重點(diǎn)研發(fā)（指南）項(xiàng)目“鮮棗保鮮設(shè)施條件優(yōu)化及低溫物流關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用”（2015- TN- 4- 6）；山西省科技重點(diǎn)研發(fā)（指南）項(xiàng)目“蘋(píng)果冷藏設(shè)施升級(jí)改造及標(biāo)準(zhǔn)化管理技術(shù)研究”（2015- TN- 3- 11）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“蘋(píng)果、桃及葡萄安全低碳節(jié)能物流技術(shù)集成綜合示范與推廣應(yīng)用”（2012BAD38B07- 2）。

作者簡(jiǎn)介：趙猛（1962—），男，本科，研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品采后貯藏保鮮技術(shù)及冷庫(kù)管理技術(shù)研究。