新能源及節(jié)能技術(shù)在車間冷庫中的應(yīng)用前景

胡日剛

摘 要：在倡導(dǎo)冷庫降耗節(jié)能的今天，新能源利用及節(jié)能技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注。本文結(jié)合加工車間及冷庫的特點(diǎn)，簡要介紹了太陽能利用、LNG冷熱電聯(lián)供、制冷系統(tǒng)余熱回收、低谷電蓄熱蓄冷等技術(shù)在車間冷庫中的具體應(yīng)用，闡述了新能源及節(jié)能技術(shù)在車間冷庫中的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：車間冷庫的新能源利用太陽能利用；LNG冷熱電聯(lián)供；制冷系統(tǒng)余熱回收低谷電蓄熱蓄冷；雨水回收

中圖分類號：TB65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

車間冷庫是食品加工生產(chǎn)、冷凍、儲存與流通的重要設(shè)施，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。車間冷庫的耗能不僅影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與成本，也關(guān)系著企業(yè)的前途和命運(yùn)。據(jù)全球冷鏈聯(lián)盟（GCCA）公布的數(shù)據(jù)，截至2016年，我國冷庫容量已經(jīng)達(dá)到了1.07億立方米。因此，建設(shè)綠色、節(jié)能型新型車間冷庫已經(jīng)成為冷凍冷藏行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

1.太陽能應(yīng)用技術(shù)

太陽能在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用主要有光熱利用，光電利用兩種形式。具體包括太陽能熱水制備技術(shù)，太陽能供暖/供冷技術(shù)，太陽能綠色照明技術(shù)，與建筑一體化相關(guān)的太陽能發(fā)電技術(shù)，太陽能與其他能源組合供能技術(shù)等。

（1）光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是我們可利用的最清潔、最豐富的能源。目前，我國太陽能發(fā)電擁有量已超過320MW。目前設(shè)計(jì)的車間冷庫的建筑占地面積一般都在幾萬平方米以上，在車間冷庫及職工宿舍、辦公樓屋頂?shù)瓤梢岳玫默F(xiàn)有的建筑維護(hù)面積，安裝太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，利用蓄電池組貯存太陽能電池受光發(fā)出的電能，并可以隨時(shí)向用電設(shè)備供電，從而滿足建筑內(nèi)的動(dòng)力和照明系統(tǒng)的全部或部分供電需求。如果發(fā)電容量超過用電需求，多余的電能還可通過逆變器回饋至電網(wǎng)。

（2）太陽能熱水系統(tǒng)。我國太陽能熱水器的使用量以每年25%的速度遞增。同樣，我們?nèi)绻ㄟ^鋪設(shè)在車間冷庫屋頂、餐廳、辦公樓屋頂、職工宿舍等建筑陽臺下面的太陽能集熱管采集熱能，把水加熱后，再并網(wǎng)連接到熱水循環(huán)系統(tǒng)，供給車間更衣區(qū)、餐廳、辦公室、宿舍等場所供工作人員進(jìn)行洗浴。冬季還可以通過室內(nèi)安裝的散熱器來進(jìn)行采暖。這樣，可以有效地減少采暖鍋爐的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

（3）導(dǎo)光管采光系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過室外的采光裝置捕獲室外的日光，并將其導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)部，然后經(jīng)過導(dǎo)光管均勻?qū)胂到y(tǒng)內(nèi)部并強(qiáng)化高效傳輸后，由漫射器將自然光均勻?qū)胧覂?nèi)或地下室需要光線的任何地方。太陽光導(dǎo)入器可安裝在室外房頂、陽臺、地面、墻壁等能一年四季均照的到太陽光的地方，通過導(dǎo)光管導(dǎo)入室內(nèi)，這樣每天從太陽升起到落下，室內(nèi)都有陽光的直射。而且具有防水防塵、密封保溫、隔熱（斷橋）、防火阻燃的功能，滿足食品生產(chǎn)場所衛(wèi)生需求。因此，可應(yīng)用在加工車間、穿堂、月臺、餐廳、廚房、辦公室、地下車庫、地下回車場等場合，節(jié)能效果明顯。如：某屠宰加工車間面積按6000m2計(jì)算，照度要求為300lx，功率密度按9.0W/m2計(jì)算，燈具一天工作有效時(shí)間平均8小時(shí)，電費(fèi)以1.00元/度計(jì)算，一年就可以節(jié)約電費(fèi)129600元。

另外，導(dǎo)光管采光系統(tǒng)與光伏發(fā)電有效結(jié)合充分利用太陽光能源，在白天傳輸太陽光的同時(shí)，光伏板將太陽能源轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中，可供晚間照明；采用智能互補(bǔ)市電控制器，太陽能板與市電結(jié)合使用，當(dāng)連續(xù)幾天以上的陰雨天氣，蓄電池供電不足時(shí)，市電會自動(dòng)接通，滿足照明需求。

2.LNG冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)

由于天然氣具有污染小、燃燒性能好的優(yōu)點(diǎn)，并且儲量豐富，應(yīng)用也越來越廣泛。人們?yōu)榱吮阌谔烊粴獾膬Σ剡\(yùn)輸，天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)（-161.5℃）溫度后變成液體，儲存在-161.5℃、0.1MPa左右的低溫儲存罐內(nèi)。在LNG汽化成常溫氣體供給用戶的過程中又將釋放出大量的冷能，其值大約為830kJ/kg（包括液態(tài)天然氣的汽化潛熱和氣態(tài)天然氣從儲存溫度復(fù)溫到環(huán)境溫度時(shí)的顯熱）。如果將該冷能進(jìn)行有效的回收利用，如用于冷庫速凍、低溫冷藏等，在冷庫小區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)LNG的冷熱電聯(lián)供，則可以節(jié)省大量的電能，大大提高能量利用率。在未來幾年內(nèi)，我國將在沿海地區(qū)建成多個(gè)LNG接收站，這對于沿海地區(qū)的冷庫建筑群有更多的發(fā)展優(yōu)勢，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

冷熱電聯(lián)供就是指以LNG作為一次能源，將發(fā)電系統(tǒng)和供熱、制冷系統(tǒng)相結(jié)合，以小規(guī)模、點(diǎn)狀方式分布在用戶附近，獨(dú)立輸出熱、冷、電能，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供或冷熱電聯(lián)供的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)供能方式性比，在消減電力高峰負(fù)荷，平衡燃?xì)饧竟?jié)峰谷，減少冷庫運(yùn)營成本、保障電網(wǎng)安全等方面有著獨(dú)到的優(yōu)勢。回收LNG的冷能供給冷庫是一種非常環(huán)保的冷能利用方式。將LNG與冷媒在低溫?fù)Q熱器中進(jìn)行熱交換，冷媒通過換熱器獲得冷量，并將冷量儲存在蓄冷槽中，然后通過一系列的媒質(zhì)冷熱交換將冷量經(jīng)管道輸送到冷凍、冷藏庫，通過冷卻末端釋放冷量實(shí)現(xiàn)對貨物的冷凍冷藏。這樣冷庫可以不用制冷機(jī)或減少制冷機(jī)的數(shù)量，節(jié)約了大量的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，還可以節(jié)約很大一部分電力。汽化后的天然氣可以供冷庫建筑區(qū)域的鍋爐使用采制熱水、供直燃型溴化鋰機(jī)組供冷/供熱、與經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣在燃燒室燃燒后形成高溫高壓氣體推動(dòng)蒸汽輪發(fā)電、氣源輸出供用戶使用等。蒸汽輪發(fā)電時(shí)，由于從蒸汽輪中排出的廢氣包含大量的熱量，通過余熱回收系統(tǒng)對其熱量加以回收，用于輸出工藝熱水或生活熱水。

3.制冷系統(tǒng)余熱回收

制冷壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中，制冷劑經(jīng)壓縮成為高溫高壓的過熱氣體，排入冷凝器，經(jīng)散熱成為過冷高壓液體。所謂余熱回收，就是在不影響冷庫制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，回收制冷系統(tǒng)的冷凝熱，并經(jīng)過熱回收系統(tǒng)處理后可提供55℃～95℃的熱水。配合蒸汽再加熱，可滿足畜禽屠宰車間的漂燙機(jī)補(bǔ)水、燙脫毛、托盤清洗、雞爪脫皮、清洗雞肚等工藝的使用要求，也可用于向生活區(qū)提供熱水（如：澡堂、餐廳、洗衣房等）、冷庫地坪的乙二醇加熱系統(tǒng)的熱源和采暖（包括辦公樓、宿舍樓、食堂、澡堂和洗衣房等）。endprint

余熱回收系統(tǒng)可完全吸收制冷系統(tǒng)的冷凝熱（即全熱回收），真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)廢熱零排放，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展；同時(shí)制冷系統(tǒng)、熱回收系統(tǒng)的完美配比，優(yōu)化了制冷系統(tǒng)性能，保證了較高的綜合COP。省去了鍋爐、電加熱等，初投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，有較好的經(jīng)濟(jì)性能。相比于燃?xì)狻⑷加汀㈦婂仩t，運(yùn)行費(fèi)用僅為1/3左右，1年～2年就可回收初投資。圖1為典型的制冷系統(tǒng)余熱回收流程圖。

4.采用低谷電蓄熱蓄冷

眾所周知，加工車間（尤其畜禽屠宰加工車間）的工藝熱水、預(yù)冷水每天的消耗量非常大。工藝熱水制備多采用蒸汽換熱或電加熱，預(yù)冷水則由預(yù)冷水池內(nèi)冷卻排管制取或機(jī)房內(nèi)氨分板換機(jī)組制備，冷源由制冷機(jī)組提供。屠宰車間的工藝熱水、預(yù)冷水一般是在白天使用，使用時(shí)間處于用電峰、平期，采用夜間谷電期間制備工藝熱水、預(yù)冷水，蓄存在蓄水池（箱）中（采用固體蓄熱設(shè)備時(shí)，可把熱能儲存在固體蓄熱體中），滿足白天生產(chǎn)期間的使用，就可將電網(wǎng)高峰時(shí)的冷熱水用電量移至電網(wǎng)低谷時(shí)使用，達(dá)到電網(wǎng)移峰填谷、節(jié)約電費(fèi)的目的。與傳統(tǒng)制取設(shè)備相比，增加了蓄存水池（箱），工藝熱水系統(tǒng)增加一套電加熱設(shè)備。采用合理、高效的保溫（冷）材料的情況下，可以保證蓄存水池（箱）內(nèi)水溫降（升）每晚不超過2℃。白天生產(chǎn)時(shí)間僅需用水泵將制備好的水泵送至冷熱水系統(tǒng)即可，僅消耗少量的高價(jià)電力，且相當(dāng)于增加了一套系統(tǒng)作為備用，提高了工藝熱水、預(yù)冷水系統(tǒng)使用的可靠性。

另外，利用低谷電與水蓄冷、冰蓄冷、蓄熱機(jī)組結(jié)合，還可以完成整個(gè)區(qū)域的供暖與制冷系統(tǒng)的配套，形成新型車間冷庫建筑的冷熱源系統(tǒng)。

結(jié)語

總之，現(xiàn)代車間冷庫建筑節(jié)能的發(fā)展方向是低能耗、數(shù)字化、綠色可循環(huán)的，是一種或多種新能源的綜合利用。車間冷庫建筑的節(jié)能不僅僅只限于設(shè)備節(jié)能、控制節(jié)能、工藝流程節(jié)能、管理節(jié)能，而開發(fā)利用新型再生能源、低耗能源是企業(yè)節(jié)約能耗，減少成本，走可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一步。隨著建筑節(jié)能法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，新能源利用、節(jié)能技術(shù)在車間冷庫中的深入應(yīng)用已刻不容緩、勢在必行。

參考文獻(xiàn)

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