由于冷链物流储存设施涉及高温、中温、低温货品的储存，在项目建设初期应充分考虑冷冻冷藏建筑的节能性，尽可能在建筑设施的保温上增加投入，以减少后期制冷设备的运行费用。因为一旦冷冻冷藏设施建设完毕，其运行节能将主要依赖制冷设备的节能。 冷冻冷藏设施中使用的制冷设备主要由制冷压缩机组、冷凝器、蒸发器及控制系统组成。其中，制冷压缩机组的功能是，将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，以便通过冷凝器将冷冻冷藏设施中的热量转移到大气环境中。制冷压缩机利用电能驱动，冷库制冷设备的节能途径在上述所有设备中功率最大，是主要的耗电部件。冷凝器是将压缩机排出的高温高压制冷剂通过环境空气进行冷却成常温高压的制冷剂液体的换热部件，不同的冷凝器形式将会影响到制冷压缩机组的耗能。蒸发器是将冷冻冷藏设施中的热量通过制冷剂的气化吸热转移到环境中去的换热设备，特别是储存温度在0℃以下的设施，蒸发器翅片表面容易结露结霜，同样会影响制冷系统的运行效能。制冷设备的控制系统是冷冻冷藏设施制冷系统的“大脑”，如何控制制冷设备的运行状况，不仅影响设备运行的可靠性，同时影响制冷设备运行的经济性。 下面将就大型冷冻冷藏设施中制冷机组、冷凝器与蒸发器的选择以及制冷系统控制策略应用等方面，探讨具体的节能途径。
一 制冷压缩机组的选择
目前有一定规模的冷链物流仓储设施，由于制冷量需求大，基本上均采用螺杆式制冷机组进行制冷，使冷冻冷藏库保持恒定的温度，以延长冷藏货物的保质期。螺杆式压缩机属于容积式压缩机，制冷剂的压力提高就是利用转子转动过程中齿槽内容积的变化达到的。图1 是螺杆压缩机的工作原理图。 螺杆式制冷压缩机的排气不同于活塞式制冷压缩机，只要阴阳转子齿槽压缩腔与排气孔口相通就开始排气，而不能保证将制冷剂压缩到冷凝压力，因此在制冷剂的压缩过程中，不可避免地会产生过压缩或欠压缩现象，从而造成压缩机功耗增加。 针对这一问题，大连冷冻机股份公司开发出内容积比可调压缩机组。压缩机在控制系统的操控下，可根据库房温度及环境温度，对压缩机的内压缩比进行优化调节，以保证制冷剂在转子齿槽腔中压缩结束时的压力与外部冷凝压力相同，消除过压缩与欠压缩，使压缩机的功耗降至最低，达到节能效果。内容积比可调主要通过内容积比调节滑块来实现，图2 为固定内容积比与可调内容积比压缩机的工作原理图。 目前，大连冷冻机股份有限公司已开发出15 个不同规格的可调内容积比压缩机，如图3 所示。 装配以上制冷压缩机的制冷压缩机组，可以根据冷冻冷藏库的耗冷量灵活选择。每一种制冷机组的制冷量可以根据储存量、环境温度变化等因素， 在10%~100% 负荷间自动无级调节。新系列压缩机外形如图4 所示。 由于新开发的可调内容积比压缩机采用滚动轴承，压缩机供油采用吸排气压差供油，减少了油泵的功耗，一台1.1kW 油泵、年运转4000h 的压缩机可节省4400 度电能。当然该系列压缩机节能的显著特点在于内容积比可调，根据实验数据，在不同工况下，由于其内容积比自动调节，在季节变化及库房温度变化的条件下，相对于内容积比不可调的LG 系列螺杆压缩机，可节能5%~30%。图5~7 为VLG193D 内容积比可调压缩机在不同工况、不同内容积比（内压比）条件下的测试功耗曲线。 通过以下曲线可以看出，当螺杆压缩机转子内部压力比与外压比相等时，压缩机的功耗最小，内容积比可调就是为了保证内压比与外压比相同，使制冷机组在不同的运行工况下功耗最小，达到节能的效果。
二 冷凝器的选择
目前，部分企业制冷系统的冷凝器采用风冷冷凝器。风冷冷凝器的冷凝温度较高，因此制冷压缩机组的功耗相对较高。相对风冷冷凝器而言，蒸发式冷凝器由于有喷淋水的蒸发作用，其冷凝效果取决于环境的湿度温度。不同于风冷冷凝器取决于环境的干球温度，蒸发式冷凝器通常依据环境相对湿度的不同，干球温度比湿球温度高出的程度不同，环境相对湿度越小，湿球温度相对干球温度越低，蒸发式冷凝器的冷凝效果就越好，因此采用蒸发式冷凝器可以获得更低的冷凝温度，比较节能。图8 为大连冷冻机股份有限公司与美国BAC 公司合资的BAC（大连）有限公司生产的CXV型蒸发式冷凝器的结构图。 蒸发式冷凝器的冷凝温度通常要比风冷式冷凝器低10度左右。例如，大连冷冻机股份公司生产的采用VLG163 制冷压缩机的制冷机组，采用R22 制冷剂，在冷藏库保持-18℃库温的情况下，采用风冷冷凝器与蒸发式冷凝器的功耗对比如表1 所示。 由表1 可以看出，如果考虑冷量下降因素，轴功率消耗将增加32.7%。因此对于大型冷库而言，尽量采用蒸发式冷凝器是一种有效的节能措施。
三 蒸发器的选择
蒸发器是冷藏仓库内将热量转移到冷库外面的重要换热设备。冷库内的蒸发器通常采用空气冷却器，正确选择空气冷却器对于冷藏库的经济运行具有重要影响。 针对不同的货物及不同的储存温度，要选择高效的空气冷却器。减少干耗也是冷藏储存降低成本的有效措施，对于易产生干耗的物品，应采用小温差送风。对于冻结物品的储存，由于温度较低，空气冷却器容易结霜，按时正确融霜是保证蒸发器高效换热、制冷系统经济运转的有效措施。大连冷冻机股份公司生产的空气冷却器，采用先进的翅片形状，配备进口高效风机，适用于各种制冷剂，在具有自主知识产权的控制程序的控制下，可以达到高效节能运行，为用户带来更大收益，限于篇幅，不在此详述。
四 控制策略
对于冷链物流仓储设施，选择合适的制冷设备只是保证制冷系统经济运行的一部分。优化的制冷系统的控制策略，可以使制冷系统可靠经济运行，达到节能目的。另外，自动化水平的提高，可以减少冷链仓储设施对操作人员操作水平的依赖。大连冷冻机股份有限公司与英国嘉德国际控制公司合资成立的大连冰山嘉德自动化有限公司，针对冷链物流仓库的控制，开发了一整套解决方案，可以做到无人值守，远程监控。控制系统的通讯联网示意图如图9 所示，冷冻冷藏设施监控系统全方位解决方案如图10 所示。
在互联网高速发展的今天，物联网技术的应用对于冷冻冷藏设施的安全、经济、高效运行将起着越来越重要的作用。大连冰山嘉德自动化有限公司已掌握冷冻冷藏核心控制技术，将把“冰山”牌制冷设备的性能发挥至最大，为客户带来更大收益。
五 结论
通过以上分析，可以看出冷冻冷藏设施中制冷设备的选择及控制策略的应用对于冷库的节能降耗起着非常重要的作用。大连冷冻机股份有限公司已经将以上各种技术应用到冷链仓储设施中，并有成功的节能案例，达到了冷藏库吨日耗电0.3k~0.4kWh。总之，只有提高制冷设备的运行效率，才能降低冷链物流的运行成本，使冷链物流产业得到健康发展。 来源：本文选自《物流技术与应用》2014年第1期，转载请注明来源。 |
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