赵　猛，冯志宏，张立新，王春生

（山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所，山西太原　030031）



果蔬贮藏冷库运行节能措施研究

赵猛，冯志宏，张立新，王春生

（山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所，山西太原030031）

摘要：针对冷量流失、除霜、散热、制冷工质分流不均等方面进行了能耗研究。试验结果表明，采用聚氨酯整体喷涂、水除霜、风冷冷凝器水蒸发冷凝系统、高效分液器能够有效降低果蔬贮藏冷库能耗，提高制冷机工作效率，达到节能环保的目的。另外，数字信息化冷库运行管理和建立冷库应用规范有利于进一步促进节能体系建设。

关键词：果蔬；保鲜；冷库；节能

0　引言

低碳经济、节能环保，已经成为世界经济发展的主要方向。我国是耗能大国，在国民经济高速发展的今天，大力推广节能技术，普遍采取节能措施是实现全面协调、可持续发展的重要举措之一。本文针对果蔬贮藏冷库使用过程中存在的冷量流失、除霜、散热、制冷工质分流不均、冷库使用常识和节能观念缺乏等高耗能的工序，提出具体的技术节能措施，就新型保温材料和其他具体节能设施及技术的应用进行了运行能效对比研究。

1　聚氨酯整体喷涂库与聚苯乙烯板拼装库能耗比较

在制冷系统正常情况下，冷库通过围护结构的冷量流失是耗能的主要原因之一，跑冷量与冷藏库围护结构单位热流量成正比［1］。采用整体喷涂聚氨酯使得冷库建造成本虽然略高于聚苯乙烯板，但其施工工艺简单、库体整体保温性优于传统的冷库和板式库。

聚氨酯喷涂库和聚苯乙烯板式库耗能对比见表1。

表1　聚氨酯喷涂库和聚苯乙烯板式库耗能对比

由聚氨酯喷涂库与聚苯乙烯板式库运行能耗比对试验可知，试验选库容量均为200 m3的板式库及聚氨酯整体喷涂试验冷库；压缩机和冷风机配置相同，控制库内温度为0±0.5℃；空库运行的情况下，运转10 d的耗电量聚苯乙烯板式库为506 kW/h，聚氨酯喷涂库为423 kW/h；以聚苯乙烯板式库能耗比为1的情况下，聚氨酯喷涂库能耗比仅为0.84。

2　水除霜与电除霜的能耗比较

冷库在运转过程中，由于蒸发器的盘管及翅片上会结霜，影响通风及降温效果，需要定时除霜。一般蒸发器除霜的办法是，在蒸发器上安装电热管（3～15 kW），除霜间隔3～12 h，每次工作30 min以上，每天耗电量约5～50 kW/h，具有系统简单、除霜完全、实现控制简单的优点；但其耗能代价最高，除霜过程中的耗电量占到制冷系统耗电量的10% ～20%左右，而且化霜时电热管温度高，会造成库内局部温度波动5℃左右［2］。采用水冲霜系统，除霜间隔3～12 h，每次工作10～15 min，冲霜水泵供高温水喷淋蒸发器冲霜，除霜后低温水回流；在风冷冷凝压缩机组基础上，增加冷凝压力控制器、冷凝水泵和喷淋装置，将除霜后的“低温水”喷淋风冷冷凝器高温盘管，利用水的蒸发吸热快速降温，从而实现水的循环利用。库温波动为2℃，每天耗电量仅约0.1～0.5 kW/h。

电热除霜和水冲霜耗能对比见表2。

表2　电热除霜和水冲霜耗能对比

3　“风冷+水冷”与风冷处理的能耗比较

在制冷过程中，冷凝器起着输出热能并使制冷剂得以冷凝的作用。从制冷压缩机排出的高压过热蒸汽进入冷凝器后，将其在工作过程吸收的全部热量，其中包括从蒸发器和制冷压缩机中以及在管道内所吸收的热量都传递给周围介质（水或空气）带走［3］。

传统压缩机风冷式冷凝器，由于空气导热性能差，比热容小，因此风冷冷凝器的冷凝能力一般比较小，很难应用于制冷量大的系统。另外，空气温度受环境和季节的影响波动较大，冬夏冷凝温度差别较大，这一缺点将直接影响到制冷能力和制冷效率。当夏季外界温度较高时，风冷式冷凝器压力过高会直接导致高压报警，制冷能力下降。水冷机组虽然具有传热效率高、结构紧凑的特点，但需要设置专门的冷却水循环系统，初始投资高，水处理费用大。

“风冷+水冷”机组引入冷凝压力控制器、冷凝水泵和喷淋装置，减少了冷却塔、循环水泵和水管等大型设备的投入和维护，并可高效地利用蒸发式冷却换热方式，可有效地减少换热面积、风扇的数量和风机电机功耗。将其与传统风冷冷凝器耗能对比发现，机组工作24 h可节电30%。

风冷和“风冷+水冷”机组耗能对比见表3。

表3　风冷和“风冷+水冷”机组耗能对比

4　高效分液器与普通分液器处理的能耗比较

冷库的室内冷风机普遍存在制冷工质分流不均、导致结霜不匀、蒸发面积减小、制冷效率低、冷库降温慢、耗电多等问题。

冷风机高效分液器和普通分液器结霜情况不同导致的耗能对比见表4。

表4　冷风机高效分液器和普通分液器结霜情况不同导致的耗能对比

由表4可知，对经改进后的高效分液器运行耗电量进行评估，在同等条件下，可缩短制冷机的工作时间，根据测算，每台机组运行10 h，平均节电在13%以上，基本解决了分液器分流不均的问题，提高了制冷效率。

5　数字信息化冷库运行管理

数字信息技术在节能冷库管理中的应用：①应用PLC（可编程逻辑程序控制）系统，可实现库内温度小温差精确控制，并具备温度、湿度参数的自动检测、采集、记录、控制功能；②应用故障自动检测报警和移动信息传输系统，可实时向管理人员的手机上发送系统工作状态信息，管理人员也可随时随地通过手机查询试验库内温度、湿度的实时信息；③应用试验库不停电自动切换系统，当发生停电时，系统会自动切换至备用发电机系统，可以保证贮藏保鲜试验的连续性和准确性。

6　建立冷库应用规范

冷库是用于易腐果蔬贮藏的设施，实际生产中常被理解为单纯的大型冰箱或者为降低冷库使用成本，生产上的冷库普遍存在超装现象，实际装载量超出有效库容量的20%～30%。要强化冷链相关标准与规范的实施落实，制订统一的冷库节能、环保和安全的强制性标准与规范，实施冷库许可证制度。

7　结语

当代社会，低碳经济是追求目标，因此最大限度地做好冷库的节能工作，是行业可持续发展的迫切需要，也是大力发展资源节约型和环境友好型社会的基石。目前，果蔬冷链物流体系建设中冷库电力耗能是节约型社会建设亟需解决的主要问题之一，保鲜库库内蒸发器（冷风机）工作一段时间后，蒸发器的盘管及翅片上会结霜，影响通风及降温效果，需要定时除霜，而且化霜时电热管温度高，会造成库内升温。同时，由于冷媒分液不均，会出现结霜不均匀、局部过厚，导致融霜时间长，融霜周期短。另外，保鲜库库外制冷机组多采用风冷冷凝器，用风扇强制通风降温，冷凝压力高、设备负荷大，耗电高。鉴于现状，针对冷库存在的耗能高、换热系统配置不合理、运行不协调、管理不科学等问题，切实做好冷库节能工作已是发展之根本。

参考文献：

［1］王贺.冷库系统节能及优化研究［D］.重庆：重庆大学，2008.

［2］赵松松，杨昭，陈爱强，等.微型冷库复合加热循环除霜系统的研制与试验［J］.农业工程学报，2015，31（2）：306-311.

［3］卓献荣，宋垚臻，陈嘉澍.淋水式冷风机湿冷系统设计及性能实验研究［J］.制冷学报，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

中图分类号：TS255.3

文献标志码：A

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

文章编号：1671- 9646（2016）05a- 0070- 03

收稿日期：2016- 03- 28

基金项目：山西省科技重点研发（指南）项目“鲜枣保鲜设施条件优化及低温物流关键技术集成应用”（2015- TN- 4- 6）；山西省科技重点研发（指南）项目“苹果冷藏设施升级改造及标准化管理技术研究”（2015- TN- 3- 11）；“十二五”国家科技支撑计划项目“苹果、桃及葡萄安全低碳节能物流技术集成综合示范与推广应用”（2012BAD38B07- 2）。

作者简介：赵猛（1962—），男，本科，研究员，研究方向为农产品采后贮藏保鲜技术及冷库管理技术研究。