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冷库的建设与节能设计

发布时间:2014-07-09 09:41:08 阅读:719 次
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,节能降耗是当务之急。
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。从冷库的建设开始来看,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,以苹果库为例,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电多,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,因为这个时候在相同的蒸发温度下,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,制冷机的市场价格体系里70匹的低温螺杆风冷机组大约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: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。