冷链中的制冷系统节能技术研究

李园园

（抚顺职业技术学院，辽宁 抚顺113001）

能源消耗一直是人们关注的重点内容，在食品销售、物流行业迅速发展的背景下，冷链发挥出了重要作用，并得到了广泛应用。此时，冷链中制冷系统的节能处理成为焦点，其也是制冷行业最值得探究的一项课题。对于制冷行业来说，其未来的发展趋势就是节能环保、绿色安全，因此分析制冷系统节能处理的技术解决方案具有极高的现实价值。

1 冷链中制冷系统节能技术的分类

以应用行业为角度分析，能够将冷链中的制冷系统划分为以下两种类型，即食品冷链与医药冷链。其中，在食品冷链中，需要制冷系统主要完成食品保鲜处理，该处理效果与民生有着极为密切的联系；在医药冷链中，由于与人们的生命安全存在直接关系，因此有着更高的标准要求。在将制冷系统节能技术引入冷链中时，必须要以冷链系统整体为切入点进行考量，从产品产出到消费终端均要落实严格控制，保证冷链合格的前提下实现制冷系统节能的最大化。

2 冷链中制冷系统节能优化处理的方法

2.1 制冷剂的选择

在冷库的使用中，制冷剂普遍应用了循环使用的方式实现制冷，因此，选择合适的制冷剂是实现制冷系统节能优化处理的基础内容。笔者认为，应当结合实际情况的不同，选择差异性的制冷剂。例如，当冷链中的制冷温度需要维持在-22℃时，应当在制冷系统中使用氨制冷剂。由于氨在使用量低的情况下就能获得较高好的制冷效果（氨制冷剂的制冷系数高），因此能够达到较好的节能效果。此时，若是使用制冷系数较低的制冷剂，则为了满足冷链的低温需求，就必须要提升压缩机功率，此时产生的能耗也随之提升。

就目前市场中使用的制冷剂来说，氨制冷剂的制冷系数最大，且在实际的应用中并不会产生大气污染与温室效应，因此有着极高的应用效果。特别是相比于传统冷链制冷系统中使用的氟利昂制冷剂来说，氨制冷剂在节能、环保方面的应用优势更为明显。但是，氨制冷剂也存在着一定的使用缺陷，主要为：由于氨具有毒性且性质不稳定，易燃易爆，因此氨制冷剂在冷链制冷中的应用存在安全性问题，需要加设防护处理设备或是进一步研发出更稳定、制冷系数更大的制冷剂。

2.2 高效压缩机的研发与应用

（1）高效压缩机的研发。

压缩机的运行效率与冷链中制冷系统的节能效果存在着直接联系，依托高效压缩机的研发，能够达到降低制冷系统总体能耗的作用。在压缩机优化设计中，最普遍、有效的方式为对蒸发压力与冷凝压力进行优化调整。

在冷链的制冷系统中，主要包含着压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀四部分，其中，压缩机所消耗的能耗占比最高[1]。对于压缩机而言，其蒸发压力与冷凝压力的选择均需要参考冷冻温度，且与制冷循环的优化程度、上述四部分的配置调整存在关系。在实践中发现，使用螺杆式压缩机替代原有活塞式压缩机能够达到更好的节能效果。

另外，也可以使用吸收式制冷的方式完成制冷系统的节能处理。此时，要引入溴化锂产品，其相比于压缩式制冷而言有着更好的节能效果，但是所占用的空间较大，因此对于小型的冷库或是移动式冷藏设备（冷藏车）使用压缩式制冷的方式更适宜。

（2）压缩机的优化应用。

对压缩机的使用方法进行调整也能够达到节能效果。笔者在实践中发现，在制冷量相同的情况下，通过适当提升蒸发温度能够促使压缩机的能耗下降。具体来说，在冷凝温度固定时，蒸发温度的升高推动了压缩机吸入压力、单位容制冷量、输气系数的增大，促使吸入蒸汽的比容、压缩比降低，实现同等冷量制取时的压缩机能耗下降。

结合实践经验得出，当压缩机的蒸发温度升高1℃时，每千瓦电机功率每小时的产冷量将提高2.4%左右，节能效果显著。基于此，在实际使用时要结合冷藏的现实需求与情况（冷藏产品种类、质量、不同贮藏期）确定出合适的贮藏温度。依托蒸发温度的适当提升，不仅能够缩小传热温差、减少冷藏产品干耗、提高产品质量，还可以达到提高压缩机单位轴功率制冷量的效果。

（3）压缩机工况设计。

在冷链的制冷系统中，压缩机是主要耗电设备，因此在冷库（制冷系统）的设计中，普遍会结合全年出现的最大机械负荷工况完成配机确定，确保冷库能够满足热负荷高峰期的要求。但是，在实际运行中，并不是所有时期均需要压缩机满负荷运行，存在着产品冷加工与贮藏淡旺季的变化，也受到全年昼夜气温的变化和其他变化因素的影响[2]。此时，在设计中时所选配的压缩机满负荷运行时间较短，低负荷运行时间长，以致压缩机大部分运行时间处于小于设计负荷的工况下运行，导致冷链制冷系统的节能效果不理想。但是，换个角度来说，此时制冷系统的节能潜力较大。

就当前的情况来看，多数冷库仍然采用人工操作调整开机，盲目开机的现象普遍存在。为了提高压缩机运行的经济性与合理性，需要重点完成以下几项操作：

正确估计冷库实际耗冷量的变化；掌握产品加工过程的放热量，外界气温、冷却水温变化、日常操作热量等耗冷量的变化规律，并做好日常管理记录；结合上述变化情况随时调整压缩机的开机台数，使开机压缩机的产冷量适应或接近冷库实际耗冷量。

2.3 变频技术的引入

依托变频技术，能够实现恒温节能，在满足冷链制冷现实需求的基础上降低系统能耗，达到较好的节能效果。对于冷库与冷藏车来说，均要保证内部温度的恒定，因此必须在其中引入恒温设备。而为了实现制冷系统的能耗降低，应当适当降低压缩机转速，相比于控制制冷系统的开停，该方法的效率更高[3]。此时，就需要引入变频器完成温度控制，能够在不降低空压机运行效率的基础上实现节能。

3 面向冷链的制冷系统节能技术的发展前景展望

3.1 向着移动式制冷机组方向发展

当前，电子商务、物流行业迅速发展，对冷藏车的需求大幅增加，且冷藏车逐渐成为冷链公路运输中的重要组成。在这样的背景下，移动式制冷机组的需求量增加、相关技术不断升级，有着较好的发展前景。

3.2 制冷系统的节能趋势更加明显

在生态文明建设的条件下，人们对低能耗、环保的重视程度大幅提升，推动着制冷机组节能成为冷链设备研发与更新的主流趋势。就当前的情况来看，我国已经研发出了螺杆制冷压缩机组，相比于传统的活塞式压缩机来说，其COP 值更高。对比试验结果表明，螺杆制冷压缩机组实现了20%～100%范围内无级能量调节和内容积比调节，有着更好的节能效果。

3.3 螺杆制冷压缩机的应用更广泛

在制冷压缩机制造业迅速发展的背景下，传统的活塞式压缩机逐渐被螺杆式压缩机取代，且这一变化已然成为主流趋势。对于螺杆制冷压缩机而言，其尺寸较小、占用空间较低、重量轻、维护简单程度高，同时还具有更好的节能降耗效果，因此其在市场中的占有率呈现出迅速增加的趋势。

3.4 制冷系统节能技术进一步升级

相比于国外来说，我国的冷链技术依旧有待进一步完善，一些冷链产品并未实现100%的质量保证。当前，冷链技术、制冷系统节能技术更多的在冷库、冷藏车等领域内应用，整个冷链监控的严格程度偏度。当前，国内更多企业已经意识到冷链市场的潜力，推动着制冷系统节能技术的升级。

综上所述，为了更好满足节能发展需求，分析制冷系统节能处理的技术解决方案具有极高的现实价值。通过制冷剂的合理选择、高效压缩机的研发、压缩机的优化应用与工况调整、变频技术的引入，实现了冷链中制冷系统实际能耗的降低，推动了冷链产业的升级。