新能源及节能技术在车间冷库中的应用前景

胡日刚

摘 要：在倡导冷库降耗节能的今天，新能源利用及节能技术受到人们的广泛关注。本文结合加工车间及冷库的特点，简要介绍了太阳能利用、LNG冷热电联供、制冷系统余热回收、低谷电蓄热蓄冷等技术在车间冷库中的具体应用，阐述了新能源及节能技术在车间冷库中的發展前景。

关键词：车间冷库的新能源利用太阳能利用；LNG冷热电联供；制冷系统余热回收低谷电蓄热蓄冷；雨水回收

中图分类号：TB65 文献标识码：A

0.引言

车间冷库是食品加工生产、冷冻、储存与流通的重要设施，在国民经济中占有重要地位。车间冷库的耗能不仅影响着产品的质量与成本，也关系着企业的前途和命运。据全球冷链联盟（GCCA）公布的数据，截至2016年，我国冷库容量已经达到了1.07亿立方米。因此，建设绿色、节能型新型车间冷库已经成为冷冻冷藏行业的当务之急。

1.太阳能应用技术

太阳能在建筑领域的应用主要有光热利用，光电利用两种形式。具体包括太阳能热水制备技术，太阳能供暖/供冷技术，太阳能绿色照明技术，与建筑一体化相关的太阳能发电技术，太阳能与其他能源组合供能技术等。

（1）光伏发电。光伏发电是我们可利用的最清洁、最丰富的能源。目前，我国太阳能发电拥有量已超过320MW。目前设计的车间冷库的建筑占地面积一般都在几万平方米以上，在车间冷库及职工宿舍、办公楼屋顶等可以利用的现有的建筑维护面积，安装太阳能电池发电系统，将太阳能直接转换成电能，利用蓄电池组贮存太阳能电池受光发出的电能，并可以随时向用电设备供电，从而满足建筑内的动力和照明系统的全部或部分供电需求。如果发电容量超过用电需求，多余的电能还可通过逆变器回馈至电网。

（2）太阳能热水系统。我国太阳能热水器的使用量以每年25%的速度递增。同样，我们如果通过铺设在车间冷库屋顶、餐厅、办公楼屋顶、职工宿舍等建筑阳台下面的太阳能集热管采集热能，把水加热后，再并网连接到热水循环系统，供给车间更衣区、餐厅、办公室、宿舍等场所供工作人员进行洗浴。冬季还可以通过室内安装的散热器来进行采暖。这样，可以有效地减少采暖锅炉的能耗，达到节能的目的。

（3）导光管采光系统。该系统是通过室外的采光装置捕获室外的日光，并将其导入系统内部，然后经过导光管均匀导入系统内部并强化高效传输后，由漫射器将自然光均匀导入室内或地下室需要光线的任何地方。太阳光导入器可安装在室外房顶、阳台、地面、墙壁等能一年四季均照的到太阳光的地方，通过导光管导入室内，这样每天从太阳升起到落下，室内都有阳光的直射。而且具有防水防尘、密封保温、隔热（断桥）、防火阻燃的功能，满足食品生产场所卫生需求。因此，可应用在加工车间、穿堂、月台、餐厅、厨房、办公室、地下车库、地下回车场等场合，节能效果明显。如：某屠宰加工车间面积按6000m2计算，照度要求为300lx，功率密度按9.0W/m2计算，灯具一天工作有效时间平均8小时，电费以1.00元/度计算，一年就可以节约电费129600元。

另外，导光管采光系统与光伏发电有效结合充分利用太阳光能源，在白天传输太阳光的同时，光伏板将太阳能源转化为电能储存在蓄电池中，可供晚间照明；采用智能互补市电控制器，太阳能板与市电结合使用，当连续几天以上的阴雨天气，蓄电池供电不足时，市电会自动接通，满足照明需求。

2.LNG冷热电联供系统

由于天然气具有污染小、燃烧性能好的优点，并且储量丰富，应用也越来越广泛。人们为了便于天然气的储藏运输，天然气经压缩、冷却至其沸点（-161.5℃）温度后变成液体，储存在-161.5℃、0.1MPa左右的低温储存罐内。在LNG汽化成常温气体供给用户的过程中又将释放出大量的冷能，其值大约为830kJ/kg（包括液态天然气的汽化潜热和气态天然气从储存温度复温到环境温度时的显热）。如果将该冷能进行有效的回收利用，如用于冷库速冻、低温冷藏等，在冷库小区域内实现LNG的冷热电联供，则可以节省大量的电能，大大提高能量利用率。在未来几年内，我国将在沿海地区建成多个LNG接收站，这对于沿海地区的冷库建筑群有更多的发展优势，有明显的经济效益和社会效益。

冷热电联供就是指以LNG作为一次能源，将发电系统和供热、制冷系统相结合，以小规模、点状方式分布在用户附近，独立输出热、冷、电能，实现热电联供或冷热电联供的系统。与传统供能方式性比，在消减电力高峰负荷，平衡燃气季节峰谷，减少冷库运营成本、保障电网安全等方面有着独到的优势。回收LNG的冷能供给冷库是一种非常环保的冷能利用方式。将LNG与冷媒在低温换热器中进行热交换，冷媒通过换热器获得冷量，并将冷量储存在蓄冷槽中，然后通过一系列的媒质冷热交换将冷量经管道输送到冷冻、冷藏库，通过冷却末端释放冷量实现对货物的冷冻冷藏。这样冷库可以不用制冷机或减少制冷机的数量，节约了大量的初投资和运行费用，还可以节约很大一部分电力。汽化后的天然气可以供冷库建筑区域的锅炉使用采制热水、供直燃型溴化锂机组供冷/供热、与经压缩机压缩的空气在燃烧室燃烧后形成高温高压气体推动蒸汽轮发电、气源输出供用户使用等。蒸汽轮发电时，由于从蒸汽轮中排出的废气包含大量的热量，通过余热回收系统对其热量加以回收，用于输出工艺热水或生活热水。

3.制冷系统余热回收

制冷压缩机在运行过程中，制冷剂经压缩成为高温高压的过热气体，排入冷凝器，经散热成为过冷高压液体。所谓余热回收，就是在不影响冷库制冷系统正常运行的前提下，回收制冷系统的冷凝热，并经过热回收系统处理后可提供55℃～95℃的热水。配合蒸汽再加热，可满足畜禽屠宰车间的漂烫机补水、烫脱毛、托盘清洗、鸡爪脱皮、清洗鸡肚等工艺的使用要求，也可用于向生活区提供热水（如：澡堂、餐厅、洗衣房等）、冷库地坪的乙二醇加热系统的热源和采暖（包括办公楼、宿舍楼、食堂、澡堂和洗衣房等）。endprint

余热回收系统可完全吸收制冷系统的冷凝热（即全热回收），真正实现系统废热零排放，有利于环境的可持续发展；同时制冷系统、热回收系统的完美配比，优化了制冷系统性能，保证了较高的综合COP。省去了锅炉、电加热等，初投资小，运行费用低，有较好的经济性能。相比于燃气、燃油、电锅炉，运行费用仅为1/3左右，1年～2年就可回收初投资。图1为典型的制冷系统余热回收流程图。

4.采用低谷电蓄热蓄冷

众所周知，加工车间（尤其畜禽屠宰加工车间）的工艺热水、预冷水每天的消耗量非常大。工艺热水制备多采用蒸汽换热或电加热，预冷水则由预冷水池内冷却排管制取或机房内氨分板换机组制备，冷源由制冷机组提供。屠宰车间的工艺热水、预冷水一般是在白天使用，使用时间处于用电峰、平期，采用夜间谷电期间制备工艺热水、预冷水，蓄存在蓄水池（箱）中（采用固体蓄热设备时，可把热能储存在固体蓄热体中），满足白天生产期间的使用，就可将电网高峰时的冷热水用电量移至电网低谷时使用，达到电网移峰填谷、节约电费的目的。与传统制取设备相比，增加了蓄存水池（箱），工艺热水系统增加一套电加热设备。采用合理、高效的保温（冷）材料的情况下，可以保证蓄存水池（箱）内水温降（升）每晚不超过2℃。白天生产时间仅需用水泵将制备好的水泵送至冷热水系统即可，仅消耗少量的高价电力，且相当于增加了一套系统作为备用，提高了工艺热水、预冷水系统使用的可靠性。

另外，利用低谷电与水蓄冷、冰蓄冷、蓄热机组结合，还可以完成整个区域的供暖与制冷系统的配套，形成新型车间冷库建筑的冷热源系统。

结语

总之，现代车间冷库建筑节能的发展方向是低能耗、数字化、绿色可循环的，是一种或多种新能源的综合利用。车间冷库建筑的节能不仅仅只限于设备节能、控制节能、工艺流程节能、管理节能，而开发利用新型再生能源、低耗能源是企业节约能耗，减少成本，走可持续发展的关键一步。随着建筑节能法规和标准的逐步完善，新能源利用、节能技术在车间冷库中的深入应用已刻不容缓、势在必行。

参考文獻

[1]沙海涛.LNG冷热电联供系统的分析研究[J].内蒙古石油化工，2011（15）：19-21.

[2]张勤.削峰填谷的节能分析和途径[J].能源工程，1988，8（2）：5-7.endprint