冷库节能潜力分析
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随着变频技术的发展 ,变频器已广泛用于空 调制冷行业 ,国内还很少用于冷库 [ 3 ] 。采用压缩 机的启停方式来进行能量调节 ,制冷装置制冷量 与冷库热负荷并不能很好地匹配 ,而且不易保证 库温的精度 。使用变频技术 ,通过变频控制器对 冷库温度 、相对湿度和环境温湿度等运行参数实 施实时检测 ,相应地平滑调整压缩机的转速 ,进而 改变系统的制冷量 ,使之与冷库热负荷相匹配 ,保 证系统工作在最高效率工况 、实现节能的目的 。 但变频控制初投资较高 ,可根据冷库的规模和性 质决定是否采用 。对于分散性冷库和小型船舶冷 库 ,其更具有实用意义 。 2. 2. 2 多能级优化组合进行能量调节
低温与超导 第 37卷 第 10期
制冷技术 R efrige ra tion
Cryo. & Supercond. Vol. 37 No. 10
冷库节能潜力分析
毕明华
(桂林航天工业高等专科学校 ,桂林 541004)
摘要 :食品冷冻冷藏属高耗能行业 ,长期存在着大量不重视能源管理与浪费能源的现象 。分别从隔热材料 、压 缩机能量调节方式 、冷凝器系统 、油系统以及运行管理等方面 ,分析了冷库的节能潜力 。针对冷库工程设计 、工程 施工及常规管理工作的技术要求和需要 ,提出了相应的节能措施 。这些措施对冷库企业降低生产成本 、节约能耗 , 具有现实意义 。
图 1 冷库设计常用隔热材料的热导率 Fig. 1 Thermal conductivity of heat - resistant materials for
design of refrigeratory
在建库技术上 ,隔热材料逐渐由软木 、稻壳 、 聚苯乙烯等向性能更好的聚氨酯发展 。硬质聚氨 酯导热系数很小 ,隔热层可做得较薄 ,同时具有良 好的防潮性能 ,已成为发展趋势 。优质的隔热材 料更能有效阻止外界热量向库内的传递 ,降低库 房负荷 ,让冷库投资者的长期利益得以最大限度 的实现 。 2. 1. 2 制冷管道和设备的隔热
2 节能潜力及节能措施分析
2. 1 合理选用高性能隔热材料 冷库投资是一项长期的 、有收益回报的投资 ,
目前隔热材料在冷库建设中对初期投资成本和长 期的收益有着重要的作用 。高性能隔热材料的使 用 ,虽然在一定程度上增加了用户的一次性投资 , 但在长期的使用中可大大减少综合运行费用 ,能 最大程度地提高资本投资回报率 ,体现节能收益 。 2. 1. 1 冷库围护结构的隔热
目前冷库制冷系统的能量调节方法一般采用 压缩机启 、停控制 ,这种调节方法最简单 ,适用于 小规模冷库和负荷变化不太剧烈的场合 ;否则 ,压 缩机的频繁启停会造成额外的能量损耗 ,对压缩 机的寿命影响也较大 。对于大 、中型冷库的压缩 机群 ,更适合多能级能量调节 [ 4 ] 。一方面使压缩 机的制冷能力分级 ,与变动的负荷相适应 ;另一方 面可使压缩机轻载或空载启动 ,减小启动电流 ,延 长其使用寿命 。能级的划分要结合实际使用情 况 ,并非越细越好 ;否则压缩机会启停频繁 。首先 要保证最常用能级和基本能级 ,还要做好各能级 的优化组合 。现就不同的能量调节方式分述如 下。 2. 2. 2. 1 压缩机运行台数控制
对于大 、中型冷库中活塞式压缩机群的能量 调节 ,可以将压缩机运行台数和气缸卸载结合起 来进行 ,采用分级步进的程序调节方式 。这种方 式能级可以分得较细 ,适合于蒸发温度低 、能量级 数较多的场合 。实际上按需要来划定能级和分级 数 ,没必要每一个能级都使用 。 2. 3 保证冷凝器系统的良好运行
大 、中型冷库的制冷系统 ,多采用既有单级压 缩又有双级压缩的综合系统 ,由于单 、双级压缩由 冷凝压力的一致性 ,实际上综合系统可以看作是 由单 、双级系统共用冷凝器系统而构成 ,如图 2所 示 [ 5 ] 。在实际的冷库制冷装置运行中 ,冷凝器系 统消耗大量的电能 ,是制冷系统节能中重要的一 环 。冷凝器系统运行是否良好 ,也影响到整个制 冷系统的经济运行 。
图 2 冷库制冷系统的基本构成 Fig. 2 Basic composition of refrigeration system of refrigera2
to ry
2. 3. 1 选用低能耗的蒸发式冷凝器 我国冷库中习惯采用壳管式冷凝器 。它是利
用水温升高的显热来带走冷凝热 。目前基本上采 用循环水 ,需要配置冷却塔 ,而冷却塔的工作原理 又与蒸发式冷凝器相近 ,这样就增加了冷却塔的 投资 、占地和维护管理成本 。由于壳管式冷凝器 冷却水的流量大 ,水泵的能耗明显大于蒸发式冷 凝器 [ 6 ] 。
冷库是在特定的温度和相对湿度条件下加工 和贮藏食品等物品的专用建筑 。由于建筑的特殊 性 ,保温隔热 (直接关系到冷库使用的合理性 )是 节约能源的重要因素 。根据对各类冷库的统计表 明 ,一般冷库的围护结构传热量约占冷库总冷负 荷的 2% ～3% ,而小冷库占的比例更大 [ 2 ] 。通过 围护结构的漏冷量与冷库围护结构单位热流量成
这种方式 常 用 于 多 台 压 缩 机 联 合 供 冷 的 场 合 ,简单易行 。应用时需注意尽量避免选择完全 相同的数台压缩机进行组配 ,最好采用同系列不 同容量的机组 ,基本能级由最小的压缩机担任。 例如某冷库在满足总冷量的前提下选配 3台活塞 式压缩机 ,如果选用 3台相同型号的机组 ,可构成 33%、67%、100%三个能级 ;而采用同系列的 1台 四缸机组和两台八缸机组 ,则会构成 20%、40%、 60%、80%、100%五个能级 ,选择余地更大 。
常要注意以下两个环节 。首先要定期清除壳管式
冷凝器管壁上的水垢 。水冷式冷凝器运行一定时
间后 ,冷凝器的水管壁面会形成水垢 。水垢使得
冷凝器管壁的传热热阻增加 ,直接导致冷凝效果 恶化 ,造成制冷循环的效率下降 ,耗能增加 ;结垢 严重时还会腐蚀设备 ,缩短设备的使用寿命 。所
1 引言
目前 ,随着农业深加工 、农业产业化的发展和 人民生活水平的提高 ,我国的食品冷冻冷藏事业 发展很快 。尤其是加入世界贸易组织以来 ,商业 外贸对食品的需求量增加 ,冷库的容量和规模都 迅速增长 。从近几年冷库发展和使用情况来看 , 冷库的设计 、建造和管理上还存在不少问题 ,例如 制冷效果差 、技术配套不规范 、使用成本高 ,从而 导致了不必要的能源浪费 。冷库的制冷和动力用 电 ,是冷库成本的主要部分 ,约占总成本的 25% ～40%。减少装置的电能消耗 ,降低生产成本 ,对 于冷库企业具有相当大的经济效益 [ 1 ] 。笔者根 据多年的工作经验和调研 ,分别从隔热材料 、压缩 机能量调节方式 、冷凝器系统 、油系统以及运行管 理等方面分析了冷库的节能潜力 ,并提出了一些 基本的技术措施 (有利于冷库节能挖潜增效 ) ,供 有关科技人员参考 。
蒸发式冷凝器主要通过水的蒸发潜热来吸取
制冷剂的冷凝热 ,冷却水的耗用量远少于壳管式 冷凝器 [ 7 ] 。由于其结构紧凑 、体积小 、节水节电 ,
近年来在Biblioteka Baidu内的使用有逐年增加的趋势 [ 8 ] 。而
在国外 ,冷库中蒸发式冷凝器的应用已经非常普 遍。
2. 3. 2 做好冷凝器系统的使用维护 对于国内普遍使用壳管式冷凝器的情形 ,通
收稿日期 : 2009 - 08 - 07 作者简介 :毕明华 (1972 - ) ,男 ,工程硕士 ,工程师 ,主要从事制冷与空调方面的教学和科研工作 。
第 10期 制冷技术 Refrigeration
·59·
正比 ,要降低围护结构单位热流量 ,一是隔热材料 热导率要小 ; 二是围护结构层要厚 (但厚度往往 受到限制 ,否则会浪费冷库使用空间 ) 。冷库常 用隔热设计材料的热导率比较见图 1。
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制冷技术 Refrigeration 第 10期
2. 2. 2. 2 气缸卸载 冷库常用的活塞式压缩机一般都配有气缸卸
载机构 ,这种机构能够将气缸的吸气阀顶开 ,使机 器运行过程中卸载缸不起压缩作用 。通常用气缸 卸载的方法可以使一台八缸压缩机处于 50%、 75%、100%能级工作 ,同时还可以实现对压缩机 的轻载启动 ,不必使用大容量的电动机 。 2. 2. 2. 3 压缩机运行台数与气缸卸载相结合
压缩机作为制冷循环的动力部件 ,是冷库最 主要的用电设备 。为了使冷库系统适应不同工况
的要求 ,使制冷量与负荷尽量匹配 ,因此有必要对 压缩机进行能量调节 。具体可根据冷库的性质 、 规模和压缩机的种类等因素 ,选择不同的能量调 节方法 ,从而减少用电消耗 。笔者认为主要从以 下方面着手 。 2. 2. 1 采用变频控制技术
关键词 :冷库 ;节能潜力 ;节能措施 ;竞争力
Energy sav ing poten tia l ana lysis of refr igera tory
B i M inghua ( Guilin Junior College of Aerospace Technology, Guilin 541004, China) Abstract: Refrigerated p reservation of food is regarded as a high energy consum ing trade. There are many phenomena of ig2 noring energy management and wasting energy for a long time. From aspects of heat - resistant materials, the energy regulation means of comp ressor, condenser system , oil system , operation and maintenance, the energy saving potential of refrigeratory is an2 alyzed in this paper. In view of the technical demands and needs in engineering design, engineering construction and conventional management, the corresponding measures for energy saving are brought forward. The measures have great significance for enter2 p rises decreasing energy consump tion and p roduction cost. Keywords: Refrigeratory, Energy saving potential, Energy saving measures, Cmpetence
制冷系统隔热的目的 ,是为了减少设备和管 道内的制冷剂及载冷剂从环境介质吸热 ,降低由 于内外温差所引起的冷量损耗 ;防止设备和管道 外表面结露 、结霜 ;改善劳动条件和工作环境 ,保 证人工制冷的效果等 。热氨冲霜管道的隔热则是 为了减少制冷剂蒸气的热量损失 、缩短冲霜时间 、 提高冲霜效果 。
制冷管道和设备的隔热材料有软木 、聚苯乙 烯泡沫塑料 、玻璃棉 、聚氨酯等 。为了施工方便 , 一般先加工成板材 、管壳和管件 ,施工时可以直接 割 、锯加工包扎设备和管道 ,并用粘接剂粘贴 。但 这种采用拼装的隔热层 ,若隔气处理不好 ,会使隔 热层受潮 ,性能降低 。采用聚氨酯现场发泡 ,可以 解决这个问题 ,尤其对于结构形状较复杂的部位 效果更好 。由于聚氨酯发泡反应时能与被隔热表 面自行粘合 ,整体性好 、没有接缝 ,而且一次成型 隔热效果显著 ,所以更有利于节能和后期维护 。 2. 2 合理确定压缩机的能量调节方法
低温与超导 第 37卷 第 10期
制冷技术 R efrige ra tion
Cryo. & Supercond. Vol. 37 No. 10
冷库节能潜力分析
毕明华
(桂林航天工业高等专科学校 ,桂林 541004)
摘要 :食品冷冻冷藏属高耗能行业 ,长期存在着大量不重视能源管理与浪费能源的现象 。分别从隔热材料 、压 缩机能量调节方式 、冷凝器系统 、油系统以及运行管理等方面 ,分析了冷库的节能潜力 。针对冷库工程设计 、工程 施工及常规管理工作的技术要求和需要 ,提出了相应的节能措施 。这些措施对冷库企业降低生产成本 、节约能耗 , 具有现实意义 。
图 1 冷库设计常用隔热材料的热导率 Fig. 1 Thermal conductivity of heat - resistant materials for
design of refrigeratory
在建库技术上 ,隔热材料逐渐由软木 、稻壳 、 聚苯乙烯等向性能更好的聚氨酯发展 。硬质聚氨 酯导热系数很小 ,隔热层可做得较薄 ,同时具有良 好的防潮性能 ,已成为发展趋势 。优质的隔热材 料更能有效阻止外界热量向库内的传递 ,降低库 房负荷 ,让冷库投资者的长期利益得以最大限度 的实现 。 2. 1. 2 制冷管道和设备的隔热
2 节能潜力及节能措施分析
2. 1 合理选用高性能隔热材料 冷库投资是一项长期的 、有收益回报的投资 ,
目前隔热材料在冷库建设中对初期投资成本和长 期的收益有着重要的作用 。高性能隔热材料的使 用 ,虽然在一定程度上增加了用户的一次性投资 , 但在长期的使用中可大大减少综合运行费用 ,能 最大程度地提高资本投资回报率 ,体现节能收益 。 2. 1. 1 冷库围护结构的隔热
目前冷库制冷系统的能量调节方法一般采用 压缩机启 、停控制 ,这种调节方法最简单 ,适用于 小规模冷库和负荷变化不太剧烈的场合 ;否则 ,压 缩机的频繁启停会造成额外的能量损耗 ,对压缩 机的寿命影响也较大 。对于大 、中型冷库的压缩 机群 ,更适合多能级能量调节 [ 4 ] 。一方面使压缩 机的制冷能力分级 ,与变动的负荷相适应 ;另一方 面可使压缩机轻载或空载启动 ,减小启动电流 ,延 长其使用寿命 。能级的划分要结合实际使用情 况 ,并非越细越好 ;否则压缩机会启停频繁 。首先 要保证最常用能级和基本能级 ,还要做好各能级 的优化组合 。现就不同的能量调节方式分述如 下。 2. 2. 2. 1 压缩机运行台数控制
对于大 、中型冷库中活塞式压缩机群的能量 调节 ,可以将压缩机运行台数和气缸卸载结合起 来进行 ,采用分级步进的程序调节方式 。这种方 式能级可以分得较细 ,适合于蒸发温度低 、能量级 数较多的场合 。实际上按需要来划定能级和分级 数 ,没必要每一个能级都使用 。 2. 3 保证冷凝器系统的良好运行
大 、中型冷库的制冷系统 ,多采用既有单级压 缩又有双级压缩的综合系统 ,由于单 、双级压缩由 冷凝压力的一致性 ,实际上综合系统可以看作是 由单 、双级系统共用冷凝器系统而构成 ,如图 2所 示 [ 5 ] 。在实际的冷库制冷装置运行中 ,冷凝器系 统消耗大量的电能 ,是制冷系统节能中重要的一 环 。冷凝器系统运行是否良好 ,也影响到整个制 冷系统的经济运行 。
图 2 冷库制冷系统的基本构成 Fig. 2 Basic composition of refrigeration system of refrigera2
to ry
2. 3. 1 选用低能耗的蒸发式冷凝器 我国冷库中习惯采用壳管式冷凝器 。它是利
用水温升高的显热来带走冷凝热 。目前基本上采 用循环水 ,需要配置冷却塔 ,而冷却塔的工作原理 又与蒸发式冷凝器相近 ,这样就增加了冷却塔的 投资 、占地和维护管理成本 。由于壳管式冷凝器 冷却水的流量大 ,水泵的能耗明显大于蒸发式冷 凝器 [ 6 ] 。
冷库是在特定的温度和相对湿度条件下加工 和贮藏食品等物品的专用建筑 。由于建筑的特殊 性 ,保温隔热 (直接关系到冷库使用的合理性 )是 节约能源的重要因素 。根据对各类冷库的统计表 明 ,一般冷库的围护结构传热量约占冷库总冷负 荷的 2% ～3% ,而小冷库占的比例更大 [ 2 ] 。通过 围护结构的漏冷量与冷库围护结构单位热流量成
这种方式 常 用 于 多 台 压 缩 机 联 合 供 冷 的 场 合 ,简单易行 。应用时需注意尽量避免选择完全 相同的数台压缩机进行组配 ,最好采用同系列不 同容量的机组 ,基本能级由最小的压缩机担任。 例如某冷库在满足总冷量的前提下选配 3台活塞 式压缩机 ,如果选用 3台相同型号的机组 ,可构成 33%、67%、100%三个能级 ;而采用同系列的 1台 四缸机组和两台八缸机组 ,则会构成 20%、40%、 60%、80%、100%五个能级 ,选择余地更大 。
常要注意以下两个环节 。首先要定期清除壳管式
冷凝器管壁上的水垢 。水冷式冷凝器运行一定时
间后 ,冷凝器的水管壁面会形成水垢 。水垢使得
冷凝器管壁的传热热阻增加 ,直接导致冷凝效果 恶化 ,造成制冷循环的效率下降 ,耗能增加 ;结垢 严重时还会腐蚀设备 ,缩短设备的使用寿命 。所
1 引言
目前 ,随着农业深加工 、农业产业化的发展和 人民生活水平的提高 ,我国的食品冷冻冷藏事业 发展很快 。尤其是加入世界贸易组织以来 ,商业 外贸对食品的需求量增加 ,冷库的容量和规模都 迅速增长 。从近几年冷库发展和使用情况来看 , 冷库的设计 、建造和管理上还存在不少问题 ,例如 制冷效果差 、技术配套不规范 、使用成本高 ,从而 导致了不必要的能源浪费 。冷库的制冷和动力用 电 ,是冷库成本的主要部分 ,约占总成本的 25% ～40%。减少装置的电能消耗 ,降低生产成本 ,对 于冷库企业具有相当大的经济效益 [ 1 ] 。笔者根 据多年的工作经验和调研 ,分别从隔热材料 、压缩 机能量调节方式 、冷凝器系统 、油系统以及运行管 理等方面分析了冷库的节能潜力 ,并提出了一些 基本的技术措施 (有利于冷库节能挖潜增效 ) ,供 有关科技人员参考 。
蒸发式冷凝器主要通过水的蒸发潜热来吸取
制冷剂的冷凝热 ,冷却水的耗用量远少于壳管式 冷凝器 [ 7 ] 。由于其结构紧凑 、体积小 、节水节电 ,
近年来在Biblioteka Baidu内的使用有逐年增加的趋势 [ 8 ] 。而
在国外 ,冷库中蒸发式冷凝器的应用已经非常普 遍。
2. 3. 2 做好冷凝器系统的使用维护 对于国内普遍使用壳管式冷凝器的情形 ,通
收稿日期 : 2009 - 08 - 07 作者简介 :毕明华 (1972 - ) ,男 ,工程硕士 ,工程师 ,主要从事制冷与空调方面的教学和科研工作 。
第 10期 制冷技术 Refrigeration
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正比 ,要降低围护结构单位热流量 ,一是隔热材料 热导率要小 ; 二是围护结构层要厚 (但厚度往往 受到限制 ,否则会浪费冷库使用空间 ) 。冷库常 用隔热设计材料的热导率比较见图 1。
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制冷技术 Refrigeration 第 10期
2. 2. 2. 2 气缸卸载 冷库常用的活塞式压缩机一般都配有气缸卸
载机构 ,这种机构能够将气缸的吸气阀顶开 ,使机 器运行过程中卸载缸不起压缩作用 。通常用气缸 卸载的方法可以使一台八缸压缩机处于 50%、 75%、100%能级工作 ,同时还可以实现对压缩机 的轻载启动 ,不必使用大容量的电动机 。 2. 2. 2. 3 压缩机运行台数与气缸卸载相结合
压缩机作为制冷循环的动力部件 ,是冷库最 主要的用电设备 。为了使冷库系统适应不同工况
的要求 ,使制冷量与负荷尽量匹配 ,因此有必要对 压缩机进行能量调节 。具体可根据冷库的性质 、 规模和压缩机的种类等因素 ,选择不同的能量调 节方法 ,从而减少用电消耗 。笔者认为主要从以 下方面着手 。 2. 2. 1 采用变频控制技术
关键词 :冷库 ;节能潜力 ;节能措施 ;竞争力
Energy sav ing poten tia l ana lysis of refr igera tory
B i M inghua ( Guilin Junior College of Aerospace Technology, Guilin 541004, China) Abstract: Refrigerated p reservation of food is regarded as a high energy consum ing trade. There are many phenomena of ig2 noring energy management and wasting energy for a long time. From aspects of heat - resistant materials, the energy regulation means of comp ressor, condenser system , oil system , operation and maintenance, the energy saving potential of refrigeratory is an2 alyzed in this paper. In view of the technical demands and needs in engineering design, engineering construction and conventional management, the corresponding measures for energy saving are brought forward. The measures have great significance for enter2 p rises decreasing energy consump tion and p roduction cost. Keywords: Refrigeratory, Energy saving potential, Energy saving measures, Cmpetence
制冷系统隔热的目的 ,是为了减少设备和管 道内的制冷剂及载冷剂从环境介质吸热 ,降低由 于内外温差所引起的冷量损耗 ;防止设备和管道 外表面结露 、结霜 ;改善劳动条件和工作环境 ,保 证人工制冷的效果等 。热氨冲霜管道的隔热则是 为了减少制冷剂蒸气的热量损失 、缩短冲霜时间 、 提高冲霜效果 。
制冷管道和设备的隔热材料有软木 、聚苯乙 烯泡沫塑料 、玻璃棉 、聚氨酯等 。为了施工方便 , 一般先加工成板材 、管壳和管件 ,施工时可以直接 割 、锯加工包扎设备和管道 ,并用粘接剂粘贴 。但 这种采用拼装的隔热层 ,若隔气处理不好 ,会使隔 热层受潮 ,性能降低 。采用聚氨酯现场发泡 ,可以 解决这个问题 ,尤其对于结构形状较复杂的部位 效果更好 。由于聚氨酯发泡反应时能与被隔热表 面自行粘合 ,整体性好 、没有接缝 ,而且一次成型 隔热效果显著 ,所以更有利于节能和后期维护 。 2. 2 合理确定压缩机的能量调节方法