冷藏庫和制冷系統(tǒng)

食品冷藏庫

第一節(jié)

現(xiàn)代冷庫概述第二節(jié)隔熱與防潮第三節(jié)庫容量的計算第四節(jié)制冷系統(tǒng)的設計第五節(jié)裝配式冷庫第六節(jié)冷庫配套設施第七節(jié)冷庫的管理第一節(jié)

現(xiàn)代冷庫概述

什么是冷藏鏈？

生產(chǎn)、加工原料（采摘、捕撈、收購等環(huán)節(jié)）貯藏銷售運輸農(nóng)產(chǎn)品冷藏鏈是在二十世紀隨著科學技術的進步、制冷技術的發(fā)展而建立起來的一項系統(tǒng)工程。冷藏鏈的定義加工處理Process倉儲配送Distribution終端用戶End-User食品加工時的溫度控制ControlledTemperaturefacilities冷藏存儲ColdStorage終端設備End-userequipment大量食物成品的運輸HighVolumeTransportRefrigeration少量食物成品的運輸LowVolumeTransportRefrigeration終端用戶的運輸工具Enduser’svehicle食品冷藏鏈冷藏鏈中的主要設備有各種冷卻設備（含預冷設備）、凍結設備、冷藏庫、冷藏運輸設備、冷凍冷藏陳列柜（含冷藏柜）、家用冷柜及電冰箱等。冷藏鏈的組成和相關設備冷藏鏈由冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運輸和冷凍銷售四個方面構成。冷藏鏈中的主要設備冷藏庫的分類分類方式類型按冷庫的用途原料冷庫、生產(chǎn)性冷庫、分配性冷庫、中轉性冷庫、綜合性冷庫（含生產(chǎn)性和分配性雙重作用）、與商品銷售環(huán)節(jié)結合的各類商業(yè)用冷庫（零售性冷庫，包括冷藏柜、陳列柜）按冷庫的建筑結構土建性冷庫、裝配式冷庫按冷庫的庫溫范圍和要求高溫庫（冷卻物冷藏間）、低溫庫（凍結物冷藏間）、超低溫冷庫（庫溫

—45℃）、變溫冷庫按冷加工能力冷卻庫、冷卻物冷藏庫、凍結庫、凍結物冷藏庫、再凍庫、解凍庫、制冰間、貯冰庫、氣調庫按冷庫容量分類大型冷庫10000噸大中型冷庫5000噸～10000噸中小型冷庫1000噸～5000噸小型冷庫1000噸按貯藏的商品畜肉類冷庫、蛋品冷庫、水產(chǎn)冷庫、果蔬冷庫、藥物或生物制品冷庫、冷飲品庫、以及茶葉、糧食、皮革和花卉等冷庫歐洲全鋼結構30000m3組合冷庫及施工圖隔熱夾芯板

歐洲73000m3裝配式冷庫外貌3500噸水果冷庫自控系統(tǒng)面板目前我國冷藏庫存在的問題庫房大多采用無梁樓蓋的老式土建結構冷庫的穿堂、月臺的設計為敞開式冷庫機器設備的配置冷藏庫整體管理水平較差冷藏庫裝卸設施落后鐵路站臺上海二十一世紀冷藏運輸公司冷庫

4000噸冷庫外貌（該庫于1996年開始籌建，1998年下半年投產(chǎn)）封閉式站臺與暫存間封閉式站臺、滑升門與冷藏汽車庫內貨架及鏟車作業(yè)美國西海岸萬噸冷庫螺桿式壓縮機機房歐洲某冷庫活塞式壓縮機機房自動化立體冷庫

由多層高貨架、巷道式堆垛機（簡稱巷道機，無人操作）、進出貨封閉式站臺、計算機控制自動化進出貨物的冷庫

貨物進入庫架

的模式系統(tǒng)第二節(jié)隔熱與防潮冷庫應有合理的結構、良好的隔熱，以保證食品貯存的質量冷庫隔熱結構的防潮及地坪防凍，可以保證冷庫長期可靠地使用庫內的清潔、殺菌及通風換氣，保證了食品貯存的衛(wèi)生品質冷庫的結構冷庫主要由圍護結構和承重結構組成

圍護結構應有良好的隔熱、防潮作用。還能承受庫外風雨的侵襲承重結構則起抗震、支承外界風力、積雪、自重、貨物及裝卸設備重量冷庫的結構區(qū)別于一般建筑結構恒荷載和活荷載都較大機械化運輸和裝卸的動荷載隔熱、密封、強度要求高要承受較大的溫度應力隔熱結構應避免產(chǎn)生“冷橋”地坪更應做好防凍脹處理地基與基礎：冷庫基礎應有良好的抗潮濕、防凍的性能，應有足夠的強度柱和梁：冷庫的柱子要少，柱網(wǎng)跨度要大，盡量采用小截面以少占空間，提高冷庫的容積利用系數(shù)墻體：外墻除隔絕風、雨侵襲，防止溫度變化和太陽輻射等影響外，還應有較好的隔熱，防潮性能；冷庫內墻有隔熱、不隔熱兩種屋蓋與閣樓層：應滿足防水、防火和經(jīng)久堅固的要求；屋面應排水良好，滿足隔熱要求，造型美觀樓板冷庫冷庫的隔熱、防潮土建冷庫的隔熱、防潮冷庫隔熱、防潮結構，是指冷庫外部圍護結構的建筑部分和隔熱、防潮層的組合冷庫隔熱防潮結構的基本要求隔熱層有足夠的厚度和連續(xù)性隔熱層應有良好的防潮和隔熱性能隔熱層與圍護結構應牢固地結合隔熱防潮結構應防止蟲害、鼠害，并符合消防要求Ps：隔熱防潮層應有良好的連續(xù)性，即冷庫外墻內壁隔熱層與庫頂，地面或多層冷庫地板的隔熱層連成一體，防止產(chǎn)生“冷橋”。為了防止隔熱層受潮，應將防潮層做在隔熱層的高溫側裝配式冷庫的隔熱、防潮裝配式冷庫一般均為單層結構，其隔熱材料是由專業(yè)工廠制造的預制隔熱板冷庫圍護結構隔熱、防潮性能，直接影響到冷庫內溫度的穩(wěn)定和食品冷卻、凍結貯藏質量良好的隔熱和防潮材料選擇和合理的配置，可以有效地降低冷庫內溫度的波動和冷庫使用時間新建冷庫圍護結構材料的選擇與合理配置，可以降低建造投資，提高冷庫的經(jīng)濟性Ps：預制隔熱板：由單層或多層隔熱材料粘貼組合或澆制（發(fā)泡）而成。地墻隔熱層應選用密度較大、能承重的硬質泡沫塑料芯材冷庫圍護結構用隔熱、防潮的材料及選擇冷庫圍護結構用隔熱材料及選擇冷庫常用隔熱材料傳統(tǒng)冷庫多用軟木板、聚氨酯泡沫塑料及聚苯乙烯泡沫塑料等近年新型冷庫已較廣泛使用硬質聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯(PEF)發(fā)泡體，泡沫玻璃及擠壓型聚苯乙烯泡沫塑料等選擇冷庫隔熱材料應考慮冷庫建筑方案、隔熱要求、隔熱材料性能和來源，以及經(jīng)濟指標等因素要求隔熱材料具熱導率小、輕質價廉、抗?jié)窨箖?、安全無毒、環(huán)保、堅固耐壓、消防耐用等性能冷庫圍護結構用防潮材料及選擇隔絕水蒸汽的滲入非常重要隔汽防潮材料要求蒸汽滲透系數(shù)低，并有足夠的粘結性冷庫工程中常用的隔汽防潮材料，有瀝青隔汽防潮材料和聚乙烯或聚氯乙烯薄膜隔汽防潮材料兩大類冷藏庫制冷設備和管道的隔熱制冷設備和管道隔熱的目的：減少冷量損失和回氣過熱，同時也為了防止設備和管路表面凝露、結霜在冷庫制冷工程中，某些設備和管道的常用隔熱方法：在其外表面覆蓋一層隔熱材料，并以適當?shù)臉嬙旌托褪綐嫵筛魺峤Y構合理的隔熱結構，可以獲得良好的隔熱效果、減少冷量損失制冷設備和管道隔熱層厚度的確定冷庫制冷設備和管道隔熱層厚度δ（m）可按下式計算（圖7—8）：

m（7—1）式中：t1——管路或設備內氨液或載冷劑的溫度，℃；

t2一一周圍空氣溫度，℃，可取夏季空氣調節(jié)日平均溫度；

t3——隔熱層外表面溫度，℃，一般可按露點溫度加1～2℃；

λ一—隔熱材料的熱導率，W／(m·K)，

D1——管路或設備包保溫層后的外徑，m；

D2一—管路或設備外徑（m）；

αw——隔熱層外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W／(m2·K)，制冷設備和管道隔熱設施常用的隔熱結構，一般有5層：防銹層、隔熱層、防潮層、防蝕層及識別層等防銹層：一般在管道隔熱施工前，先清除管外的鐵銹污垢，擦拭干凈，然后用紅丹防西銹漆涂l～2層，或用冷底子油涂刷1～2遍隔熱層：在防銹層后施工，根據(jù)管道或設備結構尺寸、形狀不同，可采用多種施工方法防潮層：應在隔熱層的高溫側保護層：常用的保護層材料有石棉、石膏保護層，玻璃布外刷油漆保護，覆鋁箔玻璃鋼或成形的金屬薄板保護層等識別層：則根據(jù)使用管理的需要或有關規(guī)范要求，刷不同顏色的油漆或箭頭標志圖7-9管道隔熱的典型結構1．管道外表面防銹層2．防潮瀝青涂層3．2020鐵絲網(wǎng)4．油漆層5．石棉石膏保護層6．隔熱層4．1.2mm鍍鋅鐵絲捆扎第三節(jié)庫容量的計算冷庫的冷卻物冷藏間和凍結物冷藏間的容量總和，稱為該冷庫的總容量。冷庫的容量有三種表示方法：

公稱體積：為冷藏間或冰庫的凈面積（不扣除柱、門斗和制冷設備所占的面積）乘以房間凈高而得；冷庫計算噸位：以代表性食品的計算密度、冷間的公稱體積及其體積利用系數(shù)計算而得；冷庫實際噸位：按實際堆貨的情況計算而得。

Ps：公稱體積是較為科學的描述，與國際接軌的方法；計算噸位是國內常見的方法；實際噸位是具體貯藏的計算方法。冷庫計算噸位

冷卻物冷藏間、凍結物冷藏間及貯冰間的容量（計算噸位）可按下式計算：式中：G—冷庫貯藏噸位，t；V—冷藏間、冰庫的公稱體積，m3；—冷藏間、冰庫的體積利用系數(shù)；—食品的計算密度，kg/m3；1000—一噸換算成千克的數(shù)值，kg/t。按實際堆貨體積計算冷庫實際噸位式中：G—冷庫實際噸位，t；V—冷藏間、貯冰間的實際堆貨體積，m3；—食品的計算密度，kg/m3；—冷藏間、貯冰間的體積利用系數(shù)，見表7-7。

第四節(jié)制冷系統(tǒng)的設計

制冷系統(tǒng)的分類方法有很多按制冷劑種類分：有氨制冷系統(tǒng)、氟制冷系統(tǒng)、空氣等為工質的制冷系統(tǒng)；按其用途分：有空氣調節(jié)制冷系統(tǒng)、商業(yè)制冷系統(tǒng)、工業(yè)制冷系統(tǒng)；按制冷劑的供液方式：有直接膨脹供液、重力供液和液泵供液制冷系統(tǒng)等制冷系統(tǒng)的選定是設計制冷系統(tǒng)時，極為重要的一項工作制冷最優(yōu)化設計的主要技術考慮建筑設計中的制冷技術考慮熱負荷計算中的針對性問題制冷系統(tǒng)的合理定位制冷工質的選定先進制冷設備的選用自動控制和節(jié)能技術的應用投資成本的合理分析（一次性投資和日常運行費用的綜合考慮）建筑設計中的制冷技術考慮建筑體型和樓層考慮

長寬比要得當；高度盡量做足。圍護結構及其隔熱材料的選擇

隔熱材料：熱導率要小，吸水性和水蒸汽滲透阻也要小，材料老化和抗壓強度等也要注意（PU、EPS和XPS的應用）。圍護結構：單位面積滲熱量要小，熱惰性要大。封閉月臺和定溫穿堂的應用

由隔熱圍護和裝卸口三大件組成；是冷藏鏈的需要，也是節(jié)能的措施之一。制冷工質的選定自然工質的應用和開發(fā)：R717（氨）在集中式制冷系統(tǒng)中繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，并得到更多重視。R（二氧化碳）在復選式制冷系統(tǒng)和一些小型裝置得到應用和開發(fā)。新的替代工質不斷開發(fā)、性能不斷提高（例如R404，R407，R507等）。常用制冷系統(tǒng)的分類分散式制冷系統(tǒng):一般由風冷式壓縮冷凝機組、冷風機和控制器三個部分組成，在型式上有整體式和分體式之分。無需設置機房，機組分散布置。機組和制冷對象形成一對一的對應關系。準集中式制冷系統(tǒng):一般由并聯(lián)機組（亦稱動力機組）、冷凝器、冷風機（或冷卻、凍結裝置和蒸發(fā)盤管等冷分配設備）和相關控制箱等多個部分組成。機房為簡單構筑物，可按需分散布置。機組和制冷對象形成一對多的對應關系。集中式制冷系統(tǒng):一般由多臺大中型制冷壓縮機組，集中在一個機房內并配有輔助設備間和電控室，對眾多制冷對象進行制冷的系統(tǒng)。制冷壓縮機組和制冷對象之間形成多對多的對應關系。各類制冷系統(tǒng)的特點

分散式制冷系統(tǒng)的特點(1) 應用靈活，適用范圍廣。(2) 機組品種多，不同冷量的擋次細、幅度大。(3) 整體安全性好，使用技術要求低。(4) 機組裝置化，機電一體化，安裝簡單化，使用方便化。(5) 制冷系統(tǒng)自動控制可在原有基礎上升級。(6) 更能適應冷庫“個性化”要求。(7) 基本避免“大馬拉小車”，節(jié)約能源。(8) 日常運行管理簡單實用，并能降低運行成本。(9) 系統(tǒng)管路短，無需設機房，能降低建設投資。(10)機組荷載不大，安裝靈活，可以在落地、支架和吊架的任意位置安裝。(11)建設周期短，還可以按需使各制冷對象分批投產(chǎn)，為企業(yè)盡早創(chuàng)造效益。(12)運行噪聲低，符合環(huán)保要求。(13)維修保養(yǎng)方便，社會化服務容易實現(xiàn)。各類制冷系統(tǒng)的特點集中式制冷系統(tǒng)的特點（1）制冷量范圍基本不受限止；在大中型制冷系統(tǒng)，尤其是大型制冷系統(tǒng)中的應用頗具優(yōu)勢。（2）適用于各種制冷工質，包括氨和二氧化碳等天然工質。（3）適用于直接膨脹、重力和液泵等多種洪液系統(tǒng)。（4）二次節(jié)流（雙級壓縮中冷帶負荷）系統(tǒng)和載冷劑簡接制冷系統(tǒng)的發(fā)展適應了新型冷庫建設的需要。（5）各蒸發(fā)溫度和機組之間的切換較為方便、兼顧性強。（6）機組制冷量與制冷對象總負荷的比值低，機組配置的額定功率低，機組利用率高并利于節(jié)能。（7）自動控制的功能更強，利于實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的最優(yōu)化運行并達到節(jié)能的目的。（8）安裝要求高，現(xiàn)場安裝量多；需有專業(yè)安裝資質的安裝單位和技術人員進行安裝；安裝周期較長。（9）系統(tǒng)復雜、技術要求高，需由專業(yè)人員操作、維修和保養(yǎng)。先進制冷設備（或裝置）的選用制冷壓縮機蒸發(fā)式冷凝器冷風機節(jié)能型冷卻、凍結裝置整體式機房或組合裝置制冷壓縮機

螺桿壓縮機和蝸旋壓縮機的發(fā)展；尤其是小型螺桿機的發(fā)展，使采用其并聯(lián)機組的準集中式系統(tǒng)的應用范圍更廣、性能更優(yōu)，在一定程度上更能與集中式制冷系統(tǒng)媲美。制冷壓縮機并聯(lián)機組的設計和應用應注意以下幾點：（1）主機的適應工況范圍和最佳工況運行區(qū)域；（2）機組能量調節(jié)程序的合理編制；（3）機組油平衡的保證；（4）機組系統(tǒng)管道的合理布置；（5）機電一體化的程度和水平。蒸發(fā)式冷凝器

蒸發(fā)式冷器的耗水量僅為水冷式冷凝器的5-10%；能耗比水冷式冷凝系統(tǒng)節(jié)能10%，比風冷式冷凝系統(tǒng)節(jié)能30%以上。蒸發(fā)式冷凝器的應用注意點如下：（1）并聯(lián)應用時的系統(tǒng)管道設計要合理，要保持每臺蒸發(fā)式冷凝器的運行效率；（2）放空氣管路的設計要合理；（3）注意防腐去垢的配套設計，保持高效運行和延長使用壽命；（4）注意能量調節(jié)的配套設計，確保節(jié)能運行。冷風機冷風機的應用已十分普遍，但仍應注重其性能的優(yōu)化和功能的強化。以下冷風機的開發(fā)和應用值得引起重視：（1）冷卻、凍結和氣調等專用冷風機；（2）具備加濕功能的冷風機；（3）具備去濕功能的冷風機；（4）熱氣融霜型冷風機；（5）連續(xù)融霜型冷風機；（6）變風量冷風機；（7）防爆冷風機。節(jié)能型冷卻、凍結裝置當前的冷卻和凍結裝置層出不窮、發(fā)展迅速，鑒于其耗能很高的特點，在滿足功能要求的前題下，要特別注意降低能耗，可以從以下幾方面著手：（1）按產(chǎn)品要求合理選用相應冷加工方法和選擇相應的冷卻或凍結裝置；（2）確定合理的溫度和冷加工時間；（3）合理的氣流組織、合適的風量和風速；（4）建立與熱負荷變化相適應的能量調節(jié)；（5）減少外界熱濕負荷的侵入。自控技術應用的現(xiàn)狀自控設置和運行狀況被調查冷庫數(shù)量(座)占統(tǒng)計數(shù)的百分比(%)冷庫建成時間較差、一般40701990年以前較好12211990年以前很好591990年以后制冷系統(tǒng)管道設計的要求制冷系統(tǒng)設計的成功與否，在相當大的程度上決定于制冷劑管道系統(tǒng)的設計是否合理，以及對該系統(tǒng)中的制冷設備的認識水平。制冷劑管道系統(tǒng)設計應當遵守如下的一些原則：必須使制冷系統(tǒng)的所有管道，做到工藝系統(tǒng)流程合理，操作、維修、管理方便，運行安全可靠，確保生產(chǎn)；設備與設備、管道與設備、管道與管道之間，必須保持合理的位置關系；制冷系統(tǒng)管道設計必須保證供給蒸發(fā)器適量的制冷劑，使對各個蒸發(fā)器能均勻供液，并且能夠順利地在制冷系統(tǒng)內循環(huán)；管道的尺寸要合理，盡可能短而直，彎曲的曲率半徑盡量大些，不允許產(chǎn)生有過大的壓力降，以防止系統(tǒng)的效率和制冷能力不必要的降低；根據(jù)制冷系統(tǒng)的不同特點和不同管段，必須設計有—定的坡度和坡向；輸送液體的管段，除特殊要求外，不允許設計成倒“U”字型管段。輸送氣體的管段，除特殊要求外，不允許設計成“U”字型管段；必須防止?jié)櫥头e集在制冷系統(tǒng)的其它無關部分；制冷系統(tǒng)開始運行后，如遇有部分停機或全部停機時，必須防止液體倒流回制冷壓縮機；必須按照制冷系統(tǒng)所用制冷劑的特點，選用管材、閥門、儀表和密封材料等。冷系統(tǒng)管道管材的確定氨制冷系統(tǒng)的管道一律采用無縫鋼管（GB8163-87）輸送流體。氟制冷系統(tǒng)的管道，對于小直徑管道（直徑在20mm以下），一般均采用紫銅管（YB447—70）；對于較大直徑的管道，一般均采用采用無縫鋼管（GB8163-87）輸送流體。水系統(tǒng)的管道，一般鍍鋅焊接鋼管（GB3091-82），也可采用焊接鋼管（GB3092-82）、螺旋電焊接鋼管或鑄鐵管。載冷劑制冷系統(tǒng)管道，則應根據(jù)載冷劑的物理化學性質，來確定應該采用何種管道材料合適。氟制冷系統(tǒng)設計在系統(tǒng)的設計中必須保證在開車、停車、滿負荷和輕負荷時均能使系統(tǒng)中的潤滑油返回壓縮機當多臺制冷壓縮機并聯(lián)運行時，潤滑油能否良好地循環(huán)，均勻地回至每臺制冷壓縮機，將直接關系到制冷站能否正常地運轉四、氨制冷系統(tǒng)的設計1.氨制冷系統(tǒng)的管道設計對于氨制冷系統(tǒng)的管道設計，必須重視其物理化學性質設備之間須設置閥門設計管道時，應注意解決潤滑油的排放和回收

2.氨制冷系統(tǒng)的管道設計時的注意事項制冷壓縮機吸氣管道設汁防止停車時管道中的液體制冷劑返流回制冷壓縮機而造成液擊自蒸發(fā)器至制冷壓縮機的吸氣管道，應設有大于或等于0.003的坡度，且必須使其坡度坡向蒸發(fā)器為了防止干管中的液體吸入制冷壓縮機，應將吸氣支管由主管頂部或側部向上呈45°接出。第五節(jié)裝配式冷庫裝配式冷庫：又稱組合式冷藏庫，是由預制的夾芯隔熱板拼裝而成的冷藏庫。裝配式冷庫的特點和結構型式特點：組合靈活，方便抗震性能好可拆裝搬遷、長途運輸可成套供應結構型式根據(jù)安裝場地，可分為室內型和室外型兩種

室內型冷庫容量較小，一般為2～20t，安裝條件要求不高室外型冷庫容量一般大于20t，為一獨立建筑結構，庫內凈高在3.5m以上，各部分之間一般不用偏心鉤連接。根據(jù)結構承重方式，可分為內承重結構、外承重結構和自承重結構三種自承重結構多用于室內型室外型大多用外承重結構裝配式冷庫的平面布置平面布置分室內型和室外型，兩種布置各有其要求

室內型冷庫的布置：冷庫的布置應注意下列問題：應有合適的安裝間隙應有良好的通訊、采光條件安裝場地及附近場所應清潔冷庫門的布置應便于冷藏貨物的進出庫內地面應放置墊倉板、貨物應堆放在墊倉板上制冷設備的布置應考慮振動、噪聲對周圍場所的影響，也應考慮設備的操作維修、接管長度等冷庫的平面布置需根據(jù)預制扳的寬度、高度模數(shù)、根據(jù)安裝場地的實際允許，進行綜合考慮室外型冷庫的布置布置時除了食品衛(wèi)生要求、安全要求、制冷設備布置要求與室內型冷庫相同外，還應滿足土建式冷庫平面布置的一些要求。此外，還有以下幾點要求：只設常溫川堂，不設高、低溫川堂；門口設防撞柱，沿墻邊設600一800mm高的防護欄；凍結間、凍結物冷藏間應設平衡窗；朝陽的墻面應采取遮陽措施，避免陽光直射；輕型防雨棚下應設防熱輻射措施，井應考慮頂棚通風；機房、設備間也可采用預制板裝配而成，與冷庫成為一體；冷庫的平面布置造型基本上與室內型相同。裝配式冷庫的安裝