冷库发展现状以及节能与环保

2018-04-10辛修瑞牛继开白鑫源潘晨光

家电科技 2018年3期

辛修瑞　牛继开　白鑫源　潘晨光

松下冷链（大连）有限公司　辽宁大连　116600

1　引言

随着经济发展，人们对于食品保鲜更加的重视，冷库建设也飞速发展，新建的食品冷库越来越多，而且应用新技术，自动化的程度也逐渐提高。随着效益的要求，节能减耗也被高度关注。在设计中，根据国内外最新在科学技术方面的成就和经验的基础上，谨慎地应用新技术、新材料、新设备以及新工艺，使将要投入使用的冷库系统在生产流程中节约能源、方便维修操作，同时提高在设计、使用、维护和保养方面的技术含量，使冷库在运行过程中真正实现安全、环保和节能。

2　冷库发展现状与趋势

2.1　制冷技术发展简史

在中国、埃及、希腊等文明古国的历史上都有人类利用天然冰作为冷源使用的历史。但是利用天然冷源难以将温度降到零摄氏度以下，随着社会的发展，已经难以满足人们的需求。随着工业革命开始，人们逐渐采用人工的方法进行制冷。在1755年的爱丁堡，数学教授库仑和他的学生利用乙醚在真空下结冰的现象解释了融化和汽化现象，导出了潜热的概念，这就是现代制冷技术的雏形。

早期资本主义急迫的需求使得制冷技术得到迅速的提高。20世纪后，制冷技术有了更大的发展，日本、美国、芬兰、加拿大等国家冷库行业发展迅速。在20世纪70年代前，以氨为制冷剂的集中式制冷系统普遍应用于国外，直到70年代后期，各个国家开始逐渐采用R22作为制冷剂的分散式制冷系统。到了20世纪80年代分散式的制冷系统在国外得到迅速地发展，冷却设备的排管也进化成了冷风机。

现在食品工业已经成为制冷技术应用最多的领域，肉类、水产品、水果、蔬菜、禽蛋都有季节性和区域性的限制，为了保证产品的质量和供给，就要在低温条件下对食品进行加工、贮藏、运输和销售。冷库、冷藏船也应运而生。

2.2　国内冷库的发展趋势

解放前，我国冷库技术十分落后，全国各类冷库贮存量仅有两万多吨。解放后，由于国内工业、农业、科学技术的持续发展，加快了冷库制冷技术进步的同时也提高了冷库的规模，进入21世纪，国内现有各种冷库总容量已达750万吨。在食品工业的现代化进程中，食品从生产加工、贮藏运输、销售的所有过程都应该保持在一定的低温条件下，这样一条冷藏网络被称为“冷链”。冷链可以保证食品的质量，减少生产及分配过程中的损耗。由此可见，制冷和贮藏功能在冷链中的地位至关重要。在过去的几年，国内某些城市的大型冷库都借鉴了国际上先进冷藏行业的技术，把功能单一的贮藏型冷库升级为拥有多种功能的高级低温食品输配中心。我国加入WTO之后，所面临的国际国内市场竞争日趋激烈。在制冷行业中，我国生产的分体空调器、电冰箱、部分制冷机器设备、溴化锂吸收式冷水机组等产品虽然在国际市场具有一定的竞争力，但在制冷压缩机的研究开发、制冷空调、智能化、网络化运行等方面仍然和国际先进水平具有明显的差距。因此，国家投入巨资促进基础设施建设、调整产业结构等措施，并且这些措施也带动了“冷链”的建设。而水果、蔬菜、养殖加工业、农业、畜牧业方面、花卉业等新兴行业的兴起，也给冷冻冷藏业的发展带来十足动力。

由此可见，伴随着科学技术的逐渐地发展，国家实力的显著提高，一大批由中国生产的新型、高效的冷库空调制冷装置、冷藏运输制冷装置、低温实验制冷装置等必将出现在全世界个各个角落，我国的制冷空调业界也会迎来春天。

3　冷库行业的节能与环保

3.1　节能

冷库围护结构除了承受外界的风雨侵袭外，还主要起着隔热、防潮的作用。因此，在设计和施工中，通常会在合适的厚度范围内，选取耐低温性能好、导热系数小、吸水率低、成本又不能过高的保温材料；同时要做好防潮处理，否则会降低保温材料的保温性能。另外，还要尽量注意避免产生冷桥，这样可以减少由库外向库内传递热量，从而降低了制冷成本和能源消耗。在确保被冷却物温度的同时，要合理确定蒸发温度、冷凝温度、库温等参数。冷库冷间中设备、设施的节能，包括库门、PVC门帘以及铲车、灯光等，还有隔热层、隔气层的保证，货物进区冷库的管理等等；制冷系统设备的合理操作也能影响到节能问题，例如合理开机，降低压缩机电耗，目前很多的冷库还在采用人工操作调整开机，盲目开机的现象依旧普遍，为了提高压缩机运行的安全性和减少能源的浪费，应做到正确估计冷库实际耗冷量的变化，及时调整，在足冷负荷的前提下，要减少开机的台数与次数，从而提高压缩机的工作效率。[3]

现阶段，使用最多的冷凝器是水冷式的，相应的必须配备传统上的冷却塔和水泵及循环水池，造成初始投资大，因此相比国外普遍采用的蒸发式冷凝器就显得能耗比较大。从能耗角度考虑，冷库可以采用蒸发式冷凝器，除了省去初始投资的巨额费用以外，还可以让压缩机功率节省10%，其节能效果是相当可观的。在选择蒸发器时必须选定一个合适的蒸发温度，参照国外的一些统计资料，可以适当地增加蒸发器的工作面积，争取最大限度的节能。增加新技术，例如：利用循环水泵变频控制实现冷库制冷降低能耗。在普通的制冷循环中，节流阀前的液体制冷剂应该进行再冷却，以提高制冷量和循环的制冷系数，避免能源的浪费，降低运行的成本。[4]

3.2　环保

环保是当今热门话题，冷库的环保方面主要体现在制冷剂上，目前制冷剂多种多样，从以前的氨到氟利昂R22,到氟系列等等，到现今新组成的如R134a、R404a、R407c、R410a、R290都是目前比较广泛应用和新生的冷剂。由于氟利昂破坏臭氧层的关系，解决制冷剂的问题将大大改善制冷剂对环境的影响，从而达到环保的目的。

在制冷行业中，为了全面正确衡量制冷剂对全球气候变化的影响，为了正确协调《京都协议》和《蒙特利尔议定书》的要求，制冷系统导致全球变暖除了制冷剂的GWP值的影响外，还有另一个方面的因素，即维持制冷系统运行所需要的如化石烯料或电力等等能源的消耗，而天然气、石油和煤燃料生产电力时产生的CO2也会产生温室效应，因此提出了TEWI（变暖影响总当量）指标。TEWI考虑了能源消耗引起的间接效应和制冷剂排放的直接效应这两种主要方式，间接效应取决于制冷系统的效率以及能源来自何处，直接效应取决于制冷剂的GWP值、气体释放量和考虑时间框架长度，单纯对于制冷系统而言，间接效应对TEWI的影响要比直接效应大得多。

近年来，对于是否完全淘汰HCFC类物质制冷剂的讨论也比比皆是。例如之前使用HCFC-123替代CFC-11的离心式冷水机组，由于HCFC-123机组的泄漏率低于1%，GWP值也很低（90），其直接效应普遍在0.2%～0.5%之间，非常低，而且这类机组的效率也很高，也就是说尽管HCFC-123的ODP不为零，但实际0.012的数值已经很低了，对全球气候变化的影响非常小。若现在用HFC-134a替代HCFC-123，虽然ODP减少了0.012%，但GWP值却高了13.3倍。[5]因此，有的专家认为，在淘汰HCFC类物质时，不应“一刀切”，盲目地淘汰HCFC-123这类HCFC类物质并不合理。综合《京都协议》和《蒙特利尔议定书》的要求，专家普遍认与其淘汰HCFC-123，不如设法提高此类机组的效率，减少对全球气候变化产生更为不利的影响的可能。