果蔬貯藏冷庫運行節能措施研究

趙　猛，馮志宏，張立新，王春生

（山西省農業科學院農產品貯藏保鮮研究所，山西太原　030031）

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果蔬貯藏冷庫運行節能措施研究

趙猛，馮志宏，張立新，王春生

（山西省農業科學院農產品貯藏保鮮研究所，山西太原030031）

摘要：針對冷量流失、除霜、散熱、制冷工質分流不均等方面進行了能耗研究。試驗結果表明，采用聚氨酯整體噴涂、水除霜、風冷冷凝器水蒸發冷凝系統、高效分液器能夠有效降低果蔬貯藏冷庫能耗，提高制冷機工作效率，達到節能環保的目的。另外，數字信息化冷庫運行管理和建立冷庫應用規范有利于進一步促進節能體系建設。

關鍵詞：果蔬；保鮮；冷庫；節能

0　引言

低碳經濟、節能環保，已經成為世界經濟發展的主要方向。我國是耗能大國，在國民經濟高速發展的今天，大力推廣節能技術，普遍采取節能措施是實現全面協調、可持續發展的重要舉措之一。本文針對果蔬貯藏冷庫使用過程中存在的冷量流失、除霜、散熱、制冷工質分流不均、冷庫使用常識和節能觀念缺乏等高耗能的工序，提出具體的技術節能措施，就新型保溫材料和其他具體節能設施及技術的應用進行了運行能效對比研究。

1　聚氨酯整體噴涂庫與聚苯乙烯板拼裝庫能耗比較

在制冷系統正常情況下，冷庫通過圍護結構的冷量流失是耗能的主要原因之一，跑冷量與冷藏庫圍護結構單位熱流量成正比［1］。采用整體噴涂聚氨酯使得冷庫建造成本雖然略高于聚苯乙烯板，但其施工工藝簡單、庫體整體保溫性優于傳統的冷庫和板式庫。

聚氨酯噴涂庫和聚苯乙烯板式庫耗能對比見表1。

表1　聚氨酯噴涂庫和聚苯乙烯板式庫耗能對比

由聚氨酯噴涂庫與聚苯乙烯板式庫運行能耗比對試驗可知，試驗選庫容量均為200 m3的板式庫及聚氨酯整體噴涂試驗冷庫；壓縮機和冷風機配置相同，控制庫內溫度為0±0.5℃；空庫運行的情況下，運轉10 d的耗電量聚苯乙烯板式庫為506 kW/h，聚氨酯噴涂庫為423 kW/h；以聚苯乙烯板式庫能耗比為1的情況下，聚氨酯噴涂庫能耗比僅為0.84。

2　水除霜與電除霜的能耗比較

冷庫在運轉過程中，由于蒸發器的盤管及翅片上會結霜，影響通風及降溫效果，需要定時除霜。一般蒸發器除霜的辦法是，在蒸發器上安裝電熱管（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，具有系統簡單、除霜完全、實現控制簡單的優點；但其耗能代價最高，除霜過程中的耗電量占到制冷系統耗電量的10% ～20%左右，而且化霜時電熱管溫度高，會造成庫內局部溫度波動5℃左右［2］。采用水沖霜系統，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器沖霜，除霜后低溫水回流；在風冷冷凝壓縮機組基礎上，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”噴淋風冷冷凝器高溫盤管，利用水的蒸發吸熱快速降溫，從而實現水的循環利用。庫溫波動為2℃，每天耗電量僅約0.1～0.5 kW/h。

電熱除霜和水沖霜耗能對比見表2。

表2　電熱除霜和水沖霜耗能對比

3　“風冷+水冷”與風冷處理的能耗比較

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

傳統壓縮機風冷式冷凝器，由于空氣導熱性能差，比熱容小，因此風冷冷凝器的冷凝能力一般比較小，很難應用于制冷量大的系統。另外，空氣溫度受環境和季節的影響波動較大，冬夏冷凝溫度差別較大，這一缺點將直接影響到制冷能力和制冷效率。當夏季外界溫度較高時，風冷式冷凝器壓力過高會直接導致高壓報警，制冷能力下降。水冷機組雖然具有傳熱效率高、結構緊湊的特點，但需要設置專門的冷卻水循環系統，初始投資高，水處理費用大。

“風冷+水冷”機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、循環水泵和水管等大型設備的投入和維護，并可高效地利用蒸發式冷卻換熱方式，可有效地減少換熱面積、風扇的數量和風機電機功耗。將其與傳統風冷冷凝器耗能對比發現，機組工作24 h可節電30%。

風冷和“風冷+水冷”機組耗能對比見表3。

表3　風冷和“風冷+水冷”機組耗能對比

4　高效分液器與普通分液器處理的能耗比較

冷庫的室內冷風機普遍存在制冷工質分流不均、導致結霜不勻、蒸發面積減小、制冷效率低、冷庫降溫慢、耗電多等問題。

冷風機高效分液器和普通分液器結霜情況不同導致的耗能對比見表4。

表4　冷風機高效分液器和普通分液器結霜情況不同導致的耗能對比

由表4可知，對經改進后的高效分液器運行耗電量進行評估，在同等條件下，可縮短制冷機的工作時間，根據測算，每臺機組運行10 h，平均節電在13%以上，基本解決了分液器分流不均的問題，提高了制冷效率。

5　數字信息化冷庫運行管理

數字信息技術在節能冷庫管理中的應用：①應用PLC（可編程邏輯程序控制）系統，可實現庫內溫度小溫差精確控制，并具備溫度、濕度參數的自動檢測、采集、記錄、控制功能；②應用故障自動檢測報警和移動信息傳輸系統，可實時向管理人員的手機上發送系統工作狀態信息，管理人員也可隨時隨地通過手機查詢試驗庫內溫度、濕度的實時信息；③應用試驗庫不停電自動切換系統，當發生停電時，系統會自動切換至備用發電機系統，可以保證貯藏保鮮試驗的連續性和準確性。

6　建立冷庫應用規范

冷庫是用于易腐果蔬貯藏的設施，實際生產中常被理解為單純的大型冰箱或者為降低冷庫使用成本，生產上的冷庫普遍存在超裝現象，實際裝載量超出有效庫容量的20%～30%。要強化冷鏈相關標準與規范的實施落實，制訂統一的冷庫節能、環保和安全的強制性標準與規范，實施冷庫許可證制度。

7　結語

當代社會，低碳經濟是追求目標，因此最大限度地做好冷庫的節能工作，是行業可持續發展的迫切需要，也是大力發展資源節約型和環境友好型社會的基石。目前，果蔬冷鏈物流體系建設中冷庫電力耗能是節約型社會建設亟需解決的主要問題之一，保鮮庫庫內蒸發器（冷風機）工作一段時間后，蒸發器的盤管及翅片上會結霜，影響通風及降溫效果，需要定時除霜，而且化霜時電熱管溫度高，會造成庫內升溫。同時，由于冷媒分液不均，會出現結霜不均勻、局部過厚，導致融霜時間長，融霜周期短。另外，保鮮庫庫外制冷機組多采用風冷冷凝器，用風扇強制通風降溫，冷凝壓力高、設備負荷大，耗電高。鑒于現狀，針對冷庫存在的耗能高、換熱系統配置不合理、運行不協調、管理不科學等問題，切實做好冷庫節能工作已是發展之根本。

參考文獻：

［1］王賀.冷庫系統節能及優化研究［D］.重慶：重慶大學，2008.

［2］趙松松，楊昭，陳愛強，等.微型冷庫復合加熱循環除霜系統的研制與試驗［J］.農業工程學報，2015，31（2）：306-311.

［3］卓獻榮，宋垚臻，陳嘉澍.淋水式冷風機濕冷系統設計及性能實驗研究［J］.制冷學報，2007，28（1）：33-36.

Research on Energy Saving Measures of Fruit and Vegetable Storage

ZHAO Meng，FENG 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：TS255.3

文獻標志碼：A

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

文章編號：1671- 9646（2016）05a- 0070- 03

收稿日期：2016- 03- 28

基金項目：山西省科技重點研發（指南）項目“鮮棗保鮮設施條件優化及低溫物流關鍵技術集成應用”（2015- TN- 4- 6）；山西省科技重點研發（指南）項目“蘋果冷藏設施升級改造及標準化管理技術研究”（2015- TN- 3- 11）；“十二五”國家科技支撐計劃項目“蘋果、桃及葡萄安全低碳節能物流技術集成綜合示范與推廣應用”（2012BAD38B07- 2）。

作者簡介：趙猛（1962—），男，本科，研究員，研究方向為農產品采后貯藏保鮮技術及冷庫管理技術研究。