李冰冰

摘 要：冷库数量增长必将导致冷库总的能耗需求提高，国务院印发的《节能减排“十二五”规划》给未来中国节能事业提出了新要求，规划将冷库应用中的电机、冷却塔、余热余压利用等系统列入节能改造重点工程。冷库是一个庞大复杂的系统，冷库设计、制冷系统运行及管理等方面都拥有节能改进的潜力，在能源日趋紧张的今天，冷库节能是一个值得关注的研究领域。

关键词：冷库制冷装置；余热利用

1 冷库节能降耗研究的现状

长期以来，不少研究和工程实践人员从冷库的设计、施工、运行管理、维修保养各个环节着手，探讨了实现节能降耗的有效措施。进行冷库设计时，尽量选用新工艺、新设备和新技术。如，减少冷库围护结构单位热流量指标；冻结间配用双速或变速风机合理选择制冷压缩机的型式；在双级系统中，蒸发器的供液选用二次节流流程，将高压级与高温库回路合并；优先选用蒸发式冷凝器；采用蓄冷技术，实现“移峰填谷”；采用变频技术，对制冷压缩机、循环水泵和冷风机实行变频控制。在冷库施工时，应最大限度地杜绝“冷桥”，冷库投入运行前，严格按规定标准进行排污和试压。

运行管理中，合理开机，降低制冷压缩机的电耗；定期清除冷凝器管壁上的水垢，防止不凝性气体进入系统，避免冷凝温度升高；合理调节蒸发温度，及时对蒸发器进行除霜；制冷压缩机、冷风机运行中采用能量调节；尽量采用机械化操作；合理堆装货物，以利降温。此外，应执行大、中、小维修制度，加强设备的维护保养，保证设备的效率。以上措施的实行，对冷库的节能降耗起着十分重要的作用。从开源节流的角度看，如能实现冷库制冷系统余热的回收利用，则可以节约燃料费用，降低生产劳动费用。

2 冷凝排热的有用分析

依据热力学的理论，能量不仅有量的区别，还有质的差别。内能和热能包含有用和无用两部分，而环境内能仅包含无用。从技术和经济观点看，任何形式的能量中，有用的比例越高，其价值越高。与环境温度相比，系统的温度越高，其中的有用的比例就越高，可供利用的部分就越多，能量的品位就越高。相反，系统的温度越接近环境温度，其中有用的比例就越少，能量的品位也就越低。

由于余热品位的差异，高温余热的回收利用受到更多的重视与研究。而冷库制冷系统中，冷凝温度一般在35℃～45℃之间，略高于环境温度，冷凝热中有用的比例不高，属低品位能量，因而对其回收利用不够重视，研究不足。

一般，冷藏间的单位制冷负荷随着冷库公称吨位的增加而减少，随着贮藏温度的降低而增加，冻结间的单位制冷负荷远远高于冷藏间的。以下计算按冻结间每年运转60天、冷藏按每年运转360天进行。冷凝器负荷（即冷凝器的排热）是设备负荷与机械负荷之和。对于公称吨位500t的冷库，冷凝器由于冷藏的排热量为0，110kw/t，由于冻结的排热量为13.38kW/t。根据中国水产学会渔业制冷年会的报道，我国水产冷库的冷藏吨位2002年为200万t，2005年为256.6万t，到2008年将达到300万t。按冷凝温度为40℃、以2005年的数据进行估算可知，水产冷库每年通过冷凝器排放的余热中有用的数量相当于5.5×107kWh的电能。按每生产1kWh的电需消耗0.36kg标煤计，相当于每年浪费掉2万t的标煤。

如能对这部分仍然具有做功能力的热量加以回收利用，不仅能节约能源，而且能减少对环境的热污染。

3 冷凝排热的可利用渠道

3.1 余热回收原理图

冷库中进行冻结或低温贮藏一般采用双级压缩制冷循环，高压级压缩机（缸）的排气温度100℃左右。在压缩机的排气总管上设置排热回收热交换器，以回收余热。冷库制冷压缩机的排气先进入排热回收交换器，由100℃被冷却至60℃左右后，再进人冷凝器中被冷凝。温水槽中温度较低的回水经水泵3进入排热回收热交换器，温度由30℃升至高于50℃后返回温水槽。这样可用水泵2向外提供40℃以上的温水。

3.2 用于解冻装置

加工冻结状态的食品原料，均须解冻装置。常用的解冻方法中，空气解冻需要15℃～20℃的流动空气，低温流水解冻需要5～12℃的水，低温盐水解冻需要18℃～20℃的盐水，接触式解冻装置则需要20℃～40℃的温水。这些循环流动的解冻介质，需要有热源维持其温度不致过低。

3.2.1 流动空气解冻库

在图1中，由水泵2送出的温水可直接送往解冻库的温风机，温水加热库内空气，保证解冻空气温度在15℃～20℃，水温降低后返回温水槽。冻品解冻初期负荷最大，一般解冻进行4h～5h后降至平均负荷，解冻后期负荷越来越小。为了适应解冻库内的负荷变化，在温风机侧设置电加热器，作为辅助热源解决解冻初期的高负荷，加热器工作与否由库温控制；在温水进入温风机之前设置电动三通阀，解冻后期负荷降低，流经温风机的水量随之减少。

3.2.2 温水解冻机

由水泵2直接向温水解冻机提供40℃左右的温水，水温降低后返回温水槽。根据需要，温水槽内也可以是盐水，以满足低温盐水解冻的需要。但是如果用盐水循环，则必须解决好腐蚀问题。设有解冻库或解冻机的冷库装置，作为配送中心，可以为外界（如食品厂）提供优质冻品或解冻品。

3.3 用于地板低温辐射采暖

地板辐射采暖是指利用建筑物内部的地面作为辐射面来进行采暖，地面除了以对流换热方式加热周围的空气以外，还与四周的围护结构进行辐射换热，其换热量通常占总换热量的50%以上。与传统的对流采暖方式相比，低温地板辐射采暖系统给人以脚暖头凉的舒适感觉。另外，由于热量是从地面以辐射方式向室内均匀散热，室内温度均匀，温度梯度小。

采暖的热源有发热电缆和低温热水两种，多采用后者作为热源。为保证人体舒适感，地板輻射采暖系统的地面温度以24℃～28℃为宜，在常用的管径、管间距前提下，实际所需热水温度往往低于60℃。由水泵2送出的温水，直接进入地板供暖系统的加热管，在加热管内散热后返回温水槽。

由于地面层及混凝土层的蓄热量大，热稳定性好，因此在间歇供暖的条件下，室内温度变化缓慢。与散热器对流采暖方式相比，热效率高。热量从地面以辐射方式向室内均匀散热，室内温度均匀，温度梯度小，可避免污浊空气对流和积尘面灰尘飞扬的现象，保持室内的清新环境。在达到相同的热舒适度的条件下，采暖房间的空气温度可比传统的对流采暖方式低2℃～3℃，可以减少热负荷，节能约为20%～30%。冷库回收余热用于地板辐射采暖可以用于冷库工作人员办公室、休息室等，改善工作条件，而不用消耗其他热源。

3.4 用于提供生产、生活用热水

利用冷凝余热预热生活或生产用水，可以减少锅炉燃料用量和加热时间，节能、省时。利用余热提供生产或生活用热水时的流程见图如图5所示。冷却水先进入冷凝器，水温由20℃左右升至约25℃后，根据负荷的大小全部或部分进入排热回收热交换器（由三通电动阀控制），在排热回收热交换器中，与压缩机排气进行显热交换，温度升至约50℃。50℃的热水可直接作为生活用水使用（如为浴室提供热水）；也可根据需要经加热器升温后为生产提供高温水。

4 结语

随着常规能源的日渐减少，人们节能和环保意识的日益加强，开源节流，各行业减少能耗是必然的趋势。冷库作为食品冷藏链的关键一环，其建设是得到加强的，节能降耗也摆在冷库企业的面前。冷凝排热回收装置的开发利用，将是冷库节能的一个有效途径。

参考文献：

[1] 龚海辉，谢晶，张青.冷库结构与保温材料现状[J].物流科技，2010（2）：121～123.