制冷技術課件 第12 章冷庫設計基礎

第12章冷庫設計基礎>1、冷庫概述2、冷庫制冷系統(tǒng)設計要點3、冷庫制冷負荷計算冷庫設計基礎4、冷庫制冷系統(tǒng)設計5、冷庫安全運行與節(jié)能1、冷庫的分類2、冷庫的組成冷庫概述12.1冷庫概述食品的保鮮、貯存方法中冷藏技術是應用最為廣泛的方法，同時，要求建立一個完善、高質量的食品冷鏈物流系統(tǒng)。在食品的低溫貯藏中，貯藏溫度高于0℃(通常為1~10℃)時稱為冷藏，低于0℃(通常為-18℃以下)稱為冷凍。食品冷鏈物流體系是指包含易腐食

品的冷卻與凍結加工、貯藏、運輸、分配、銷售的各種冷藏工具和冷藏作業(yè)過程的總和。冷庫除了主要用作貯藏食品外，花卉、藥物或生物制品、中藥材、高檔家具和服裝等商品，也都要求采用冷庫進行低溫貯藏，因而，冷庫的廣泛使用，冷藏鏈的不斷發(fā)展和完善，是國家實現現代化的一個標志。當前，我國的冷凍冷藏能力已逾2400萬噸,為適應市場經濟的需求和人民日益增長的生活需求，加快冷藏業(yè)的發(fā)展已成為人們的共識和現實的選項。12.1.1冷庫的分類分

類

方

式類

型按冷庫建筑圍護的結構形式土建式冷庫、裝配式冷庫(組合式冷庫)按冷庫的庫溫范圍和要求高溫冷庫(冷卻物冷藏庫)、低溫冷庫(凍結物冷藏庫)、變溫冷庫按冷加工功能冷卻庫、冷卻物冷藏庫、凍結庫、凍結物冷藏庫、解凍庫、制冰間、貯冰庫、氣調庫按貯藏的商品畜肉類庫、蛋品庫、水產庫、果蔬庫、藥物或生物制品庫、冷飲品庫、茶葉庫和花卉庫等按冷庫的用途原料冷庫、生產性冷庫、分配性冷庫、銷售環(huán)節(jié)的商業(yè)用冷庫(包括冷藏柜、制冷陳列柜)等12.1.2冷庫的組成

土建式冷庫多以庫房為中心，加上生產設施和附屬建筑，共同組成了一個低溫條件下加工或保藏貨物的建筑群。1、主庫：冷卻間；凍結間；制冰間和冷庫；原料暫存間；解凍間；低溫加工或包裝間；冷卻物冷藏間；凍結物冷藏間；穿堂；站臺；門斗；樓梯、電梯間；理、配貨間冷藏間建筑耐火等級最多允許層數冷藏間最大允許占地面積和防火分區(qū)最大允許建筑面積

單層、多層高層

冷藏間占地防火分區(qū)冷藏間占地防火分區(qū)一、二級不限7000350050002500三級31200400—冷藏間建筑的耐火等級、層數和面積㎡12.1.2冷庫的組成2.生產設施生產工藝決定生產設施，屬于制冷冷藏范圍的生產設施，除上述的1～8項外，還有工藝冷卻水、快速冷卻和冷卻去皮機等設施。3.附屬建筑附屬建筑主要有：制冷機房、電控室和變配電間、充電間、發(fā)電機房、鍋爐房、氨庫、化驗室、辦公及生活設施等。4.庫址選擇和總平面布置《冷庫設計規(guī)范》(GB50072—2010)中對冷庫的庫址選擇和總平面圖布置的要求是：12.1.2冷庫的組成1)庫址應位于周圍集中居住區(qū)夏季最大頻率風向的下風側。使用氨制冷劑的冷庫，與其下風側居住區(qū)的防護距離不宜小于300m,與其他方位居住區(qū)的防護距離不宜小于150m。2)庫址周圍應有良好的衛(wèi)生條件，且必須避開和遠離有害氣體、灰沙、煙霧、粉塵及其他有污染源的地段。3)肉類、水產類等加工廠的冷庫應布置在該加工廠潔凈區(qū)內，并應在其污染區(qū)夏季最大頻率風向的上風側。4)在庫區(qū)顯著位置應設風向標。5)制冷機房或制冷機組應靠近用冷負荷最大的冷間布置，并應有良好的自然通風條件。6)變配電所應靠近制冷機房布置。7)兩座一、二級耐火等級的庫房貼鄰布置時，貼鄰布置的庫房總長度不應大于150m,總占地面積不應大于1000m2。庫房應設置環(huán)形消防車道。貼鄰庫房的外墻均應為防火墻，屋頂的耐火極限不應低于1.00h。8)庫房與制冷機房、變配電所和控制室貼鄰布置時，相鄰側的墻體，應至少有一面為防火墻，屋頂的耐火極限不應低于1.00h。1）食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質2）冷庫的公稱容積與庫容量的計算3）冷卻間和凍結間的冷加工能力計算4）氣調貯藏5)冷庫圍護結構的隔汽、防潮及隔熱6)冷庫圍護結構的熱工計算冷庫制冷系統(tǒng)設計要點食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.11、食品冷凍工藝食品冷凍工藝主要包括食品冷卻、凍結、冷藏、解凍的方法，根據上述過程中食品發(fā)生的物理、化學和組織細胞學的變化，確定出應采用的最佳低溫保存食品和加工食品的方法。食品可分新鮮食品和加工食品兩大類。新鮮食品包括植物性食品(蔬菜、水果等農產品)、動物性食品(豬肉、牛肉、羊肉等畜產品、家禽肉、乳及乳制品、蛋及魚貝類、蝦、蟹、甲殼類等水產品)。食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1(1)食品冷凍工藝1)食品的冷卻：將食品的溫度降低到指定的溫度，但不低于食品汁液的凍結點。冷卻的溫度帶通常是10℃以下，下限是-2~4℃。食品的冷卻保存可延長其貯藏期，并能保持其新鮮狀態(tài)。但由于在冷卻溫度下，細菌、霉菌等微生物仍能生長繁殖，故冷卻的魚、肉類等動物性食品只能做短期貯藏。2)食品的凍結：將食品的溫度降低到凍結點以下，使食品中的大部分水分凍結成冰。凍結溫度帶國際上推薦為-18℃以下，凍結食品中，微生物的生命活動及酶的生化作用均受到抑制，水分活性下降，因此，凍結食品可做長期貯藏。食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.13)食品的冷藏：在維持食品冷卻或凍結最終溫度的條件下，將食品進行不同期限的低溫貯藏。根據食品冷卻或凍結最終溫度的不同，冷藏又可分為冷卻物冷藏和凍結物冷藏兩種。冷卻物冷藏溫度一般在0℃以上，凍結物冷藏溫度一般在-18℃以下。4)食品的解凍：將凍品中的冰結晶融化成水，恢復凍前的新鮮狀態(tài)。解凍是凍結的逆過程。作為食品加工原料的凍結品，通常只需要升溫至半解凍狀態(tài)即可。食品解凍的方法有空氣解凍法、水解凍法、水蒸氣減壓解凍法和電解凍法等，都有相應的裝置。5)食品的真空冷凍干燥：一般是先將食品低溫凍結，然后進行真空處理，去除食品中的水分使其干燥。常用工藝流程是：優(yōu)選原料→凍干預處理(必要的物理或化學處理)→冷凍干燥(包括凍結、升華干燥和解吸干燥)→包裝貯藏，由專門的食品干燥設備完成。食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1(2)冰溫冷藏和微凍冷藏冰溫冷藏和微凍冷藏是近年來開發(fā)的在食品凍結點附近保存食品的新方法。1)冰溫冷藏：將食品貯藏在0℃以下至各自凍結點的范圍內，屬于非凍結保存。冰溫貯藏可延長食品貯藏期，但可利用的溫度范圍狹小，一般為-2～-0.5℃,故溫度帶的設定十分困難。2)微凍冷藏：主要是將水產品放在-3℃的空氣或食鹽水中保存的方法，由于在略低于凍結點以下的微凍溫度下貯藏，魚體內部分水分發(fā)生凍結，對微生物的抑制作用尤為顯著,使魚體能在較長時間內保持其新鮮度而不發(fā)生腐敗變質，貯藏期比冰溫冷藏法長1.5~2倍。3)速凍技術：速凍技術是指食品在-40～-35℃的環(huán)境中，于30min內快速通過-5～-1℃的最大冰結晶生成帶，在40min內將食品95%以上的水分凍結成冰，即使食品中心溫度達到-18℃以下。食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.12.食品貯藏的室溫、濕度要求、貯藏期限及熱物理性質(1)食品貯藏的室溫、濕度要求、貯藏期限食品貯藏的室溫、濕度要求、貯藏期限因不同的食品而異，因同一食品的不同形態(tài)、品質和包裝而異。食品貯藏的室溫和食品貯藏的濕度指的是貯藏環(huán)境空氣的溫、濕度，而貯藏期限則是符合食品保鮮期所要求的時間。食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1食品名稱室溫/℃相對濕度(%)貯藏期限

豬肉新鮮(平均胴體(47%瘦肉)腹部(35%瘦肉)脊背部肥肉(100%肥肉)肩膀肉(67%瘦肉)凍豬肉0~10~10~10~10~1-2085~9085~9085858590~953~7天3~5天3~5天3~7天3

~

5

天4~8個月香腸散裝煙熏0~1085851~7天1~3周

牛肉新鮮(平均)牛肝小牛肉(瘦)凍牛肉-2～-10-2～-1-2088~959085~9090～951

周5天3周6~12個月

禽類家禽(新鮮)雞肉、鴨肉冷凍家禽-2~0-2~0-2095～10095~10090~951

~

3

周1~4周12個月

蛋類帶殼蛋帶殼蛋(冷卻過)冷凍蛋-1.5~010～13-2080~9070~75—5~6個月2

~

3

周12個月以上食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1(2)食品的熱物理性質食品冷凍(冷卻、凍結、冷藏、解凍)與食品的熱物理性質密切相關。食品的熱物理性質主要包括：食品的含水率、凍結點、比熱容、比焓等參數，它們是計算冷負荷、確定冷凍或凍結時間，選擇制冷設備的基礎資料。1)食品的比熱容。食品的溫度在凍結點以上時，其比熱容可按下式求出：

食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1

食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.12)食品的比焓。食品的比焓是一個相對值，多取溫度為-40℃時食品凍結狀態(tài)的比焓值作為計算零點。食品的比焓一般按食品的凍結潛熱、水分凍結率和比熱容的數據計算得出，食品在凍結前和凍結后的比焓，可按下式近似計算。食品在初始凍結前的比焓計算公式為：食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1食品在初始凍結點以下的比焓計算公式為食品中結合水，是指食品中與固形物結合的水分，在凍結過程中不會凍結，其含量與食品中的蛋白質含量有關，可按下式近似計算：食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1(3)果蔬的呼吸熱與蒸發(fā)作用1)果蔬的呼吸熱。果蔬在采摘以后，仍然有呼吸作用，呼吸作用會釋放出熱量，稱為呼吸熱。呼吸熱與果蔬的品種和貯藏溫度有關，呼吸熱的數值應是冷卻負荷計算時的組成部分?？赏ㄟ^有關資料查出不同溫度時部分果蔬的呼吸熱，計算選用時，視果蔬的采摘時間分別取值。果蔬采摘后1~2天時，可取高值；時間長則取低值。2)果蔬的蒸發(fā)作用與蒸發(fā)系數。果蔬由于呼吸作用和環(huán)境條件(溫度、濕度、風速、包裝等因素)的影響，逐漸蒸發(fā)失水的現象稱為蒸發(fā)作用。顯然，在貯藏過程中，蒸發(fā)作用的強弱會直接影響到貯藏果蔬的品質和損耗(干耗)。貯藏果蔬的水分蒸發(fā)的途徑有兩個：一是果蔬自身的呼吸作用，但所帶來的失水量不大；二是果蔬自身的水蒸氣分壓力大于所處環(huán)境的空氣中水蒸氣分壓力，形成的壓差使得果蔬的水分源源不斷地蒸發(fā)，造成了果蔬大量失水。食品發(fā)生干耗時不僅重量損失，表面還會出現干燥現象，食品的品質也會下降。例如水果、蔬菜的干耗達到5%,就會失去新鮮飽滿的外觀而出現明顯的凋萎現象。食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.13)食品凍結時間的計算。食品冷卻或凍結過程結束時，在食品內部的最高溫度點稱為食品的熱中心。食品凍結時間則是指從食品的凍結點溫度，降溫至所規(guī)定的食品熱中心點的溫度所需的時間。同一食品凍結時間與凍結方法和凍結裝置相關。據日本資料介紹，按食品的形狀、食品表面?zhèn)鳠嵯禂?、食品的熱導率等參數，可近似計算食品的凍結時間。食品的凍結點按-1℃計算，凍結終了熱中心點的溫度為-15℃,對不同形狀食品的凍結時間可按下式計算：食品貯藏的溫濕度要求、貯藏期限及物理性質12.2.1冷庫的公稱容積與庫容量的計算12.2.21.設計規(guī)范的規(guī)定《冷庫設計規(guī)范》(GB50072—2010)中對冷庫的公稱容積與庫容量的計算做出了如下規(guī)定：1)冷庫的設計規(guī)模應以冷藏間或冰庫的公稱容積為計算標準。公稱容積應按冷藏間或冰庫的室內凈面積(不扣除柱、門斗和制冷設備所占面積)乘以房間凈高確定。2)冷庫或冰庫的計算噸位可按下式計算冷庫的公稱容積與庫容量的計算12.2.23)冷藏間容積利用系數不應小于下表的規(guī)定值。公稱容積/m3體積利用系數η500～10000.401001～20000.502001～100000.55100001～150000.60>15000.624)貯藏塊冰冰庫的容積利用系數不應小于下表的規(guī)定值。冰庫凈高/m體積利用系數η≤4.200.404.21～5.000.505.01~6.000.60>6:000.65冷庫的公稱容積與庫容量的計算12.2.22.庫容量的計算1)按冷庫計算噸位計算。冷庫計算噸位按上式計算，式中的食品計算密度見下表食品類別密度/(kg/m3)食品類別密度/(kg/m3)凍肉400簍裝、箱裝鮮水果350凍分割肉650冰蛋700凍魚470機制冰750簍裝、箱裝鮮蛋260其他按實際密度采用鮮蔬菜230

2)按實際堆貨體積計算冷庫實際噸位計算。3)按貨架存放托盤數計算冷庫實際噸位計算。冷卻間和凍結間的冷加工能力計算12.2.3冷卻間和凍結間的日生產能力即是冷卻間和凍結間的冷加工能力，按加工方式與作業(yè)時間確定。1.吊掛式設有吊軌的冷卻間和凍結間的冷加工能力可按下式計算：式中：Gd——設有吊軌的冷卻間、凍結間每日冷加工能力(t);l——

冷間內吊軌的有效總長度

(m);g——吊軌單位長度凈載貨質量(kg/m);T——

冷間貨物冷加工時間

(h)。冷卻間和凍結間的冷加工能力計算12.2.32.擱架排管式來用擱架排管式凍結設備凍結間的冷加工能力可按式(12-13)計算：式中G?——擱架排管式凍結間每日冷加工能力(t);N——擱架排管式凍結設備設計擺放凍結食品容器的件數；Gg——每件食品的凈質量(kg);T——貨物冷加工時間(h)。12.2.4氣體貯藏氣調貯藏是指在特定氣體環(huán)境中的冷藏方法。氣調貯藏目前主要用于果蔬的保鮮。1.氣調貯藏的分類(1)按調節(jié)方法分類氣調貯藏的特定氣體環(huán)境應控制各種氣體的含量，最普遍使用的是降氧和升高二氧化碳。(2)按不同氣調設備分類塑料薄膜帳氣調、硅窗氣調、催化燃燒降氧氣調、充氮降氧氣調2.氣調貯藏的氣調設備催化燃燒降氧機、碳分子篩制氮機、中空纖維制氮機、二氧化碳脫除機、乙烯脫除機3.氣調庫的氣密性氣調庫處于密封狀態(tài)，因而氣調庫的氣密性直接關系到它的保鮮效果。(1)氣調庫的氣密性要求主要體現在采用氣密性檢測的標準方面，世界各國有所不同；(2)采用保證氣調庫氣密性的措施保證氣調庫氣密性。12.2.5冷庫圍護結構的隔汽、防潮及隔熱1.冷庫圍護結構氨冷庫圍護結構的形式有土建式冷庫和裝配式冷庫(組合式冷庫)兩大類。傳統(tǒng)意義上的土建式冷庫多為鋼筋混凝土框架結構。隨著鋼結構在建筑工程中的廣泛應用，圍護結構采用鋼結構形式的冷庫因具有良好的隔汽、防潮及隔熱構造、建設周期短、性價比高等諸多特點，將在土建式冷庫中占有重要的地位。而裝配式冷庫則都是鋼結構冷庫。為了保證冷間的食品貯藏條件，冷庫圍護結構應具有符合要求的隔汽、防潮及隔熱能力，因而，在具體的圍護結構材料選擇、構造做法方面較常規(guī)建筑有更加嚴格的要求和更為復雜的做法和施工規(guī)范。12.2.5冷庫圍護結構的隔汽、防潮及隔熱2.冷庫圍護結構的隔汽、防潮及隔熱(1)冷庫圍護結構的隔汽、防潮優(yōu)良的冷庫圍護結構的隔汽、防潮構造是保證冷庫正常節(jié)能運行、實現運轉費用低廉的基礎。冷庫外部空氣中水蒸氣的分壓力往往大于低溫冷間內空氣中水蒸氣的分壓力(在炎熱的夏季則更為顯著),在水蒸氣分壓力差的作用之下，水蒸氣將通過圍護結構向冷間遷移，隔熱材料中一旦有相當的水蒸氣量進入，并冷凝成水，進而由于低溫結成冰，將會造成隔熱材料的保冷性能喪失，甚至造成冷庫圍護結構的破壞。因而，設計并施工出優(yōu)良的冷庫圍護結構的隔汽、防潮構造是建設冷庫的一項十分重要的任務。(2)冷庫圍護結構的隔汽、防潮設計1)隔汽、防潮材料的選擇。冷庫圍護結構常用的隔汽、防潮材料有瀝青隔汽防潮材料和聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)薄膜隔汽防潮材料兩大類。2)圍護結構蒸汽滲透的計算。目前圍護結構蒸汽滲透的計算有兩個假定：一是蒸汽滲透過程均以氣態(tài)形式進行；二是蒸汽滲透過程均處于穩(wěn)定狀態(tài)。即在穩(wěn)定條件下，通過圍護結構的蒸汽滲透量與室內外的水蒸氣分壓力差成正比，與滲透過程中受到的滲透阻力成反比。12.2.5冷庫圍護結構的隔汽、防潮及隔熱(3)冷庫圍護結構的隔熱材料及選擇冷庫圍護結構的隔熱材料傳統(tǒng)選擇多為稻殼、軟木板、膨脹珍珠巖和聚苯乙烯泡沫塑料等，現已獲得廣泛采用的材料有硬質聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯發(fā)泡體、泡沫玻璃及擠壓型聚苯乙烯泡沫塑料等。隔熱材料應是不散發(fā)有毒或異味等對食品有污染的物質；難燃或不燃燒，且不易變質。(4)冷庫地面防止凍脹的措施1)規(guī)范中規(guī)定：當冷庫底層冷間設計溫度低于0℃時，地面應采取防止凍脹的措施。當地面下為巖層或砂礫層，且地下水位較低時，可不做防止凍脹處理。2)冷庫地面防止凍脹的措施。乙二醇循環(huán)系統(tǒng)、低壓電加熱法、架空地坪法、自然通風或機械通風12.2.5冷庫圍護結構的隔汽、防潮及隔熱12.2.6冷庫圍護結構的熱工計算1.《冷庫設計規(guī)范》(GB50072—2010)的有關規(guī)定1)計算冷間圍護結構熱流量時，室外計算溫度應采用夏季空氣調節(jié)室外計算日平均溫度。計算冷間圍護結構最小總熱阻時，室外計算相對濕度應采用最熱月的平均相對濕度。2)計算內墻和樓面，圍護結構外側的計算溫度應取其鄰室的室溫。當鄰室為冷卻間或凍結間時，應取該類冷間空庫保溫溫度?？諑毂販囟龋鋮s間應按10℃計算，凍結間應按-10℃計算。3)冷間地面隔熱層下設有加熱裝置時，其外測溫度按1～2℃計算；若地面下部無加熱裝置或地面隔熱層下為自然通風架空層時，其外側的計算溫度應采用夏季空氣調節(jié)日平均溫度。2.冷庫圍護結構總熱阻R?的確定方法(1)冷間外墻、屋面或頂棚的總熱阻R?、冷間外墻、屋面或頂棚的總熱阻R?,根據設計采用的室內外兩側溫差查表選用。(2)冷間隔墻、樓面和地面的總熱阻可查表選用。(3)冷間隔熱材料熱導率的修正λ=Ab式中A——材料在正常條件下測定的熱導率[W/(m·℃)];b——熱導率修正系數12.2.6冷庫圍護結構的熱工計算3.冷庫圍護結構熱流量的計算1)根據《冷庫設計規(guī)范》(GB50072—2010)選用規(guī)定的冷間設計溫度和相對濕度；2)確定庫房圍護結構外面表和內表面?zhèn)鳠嵯禂岛蜔嶙瑁?)冷庫圍護結構的總傳熱系數計算公式與供暖圍護結構的傳熱系數計算公式相同。對于各層隔熱材料的設計用熱導率，一般講正常條件下測定的熱導率乘以大于1的修正系數；4)冷間圍護結構熱流量的計算12.2.6冷庫圍護結構的熱工計算冷庫的冷負荷應計算“冷卻設備負荷”和“機械負荷”。前者是為了選擇冷間的冷卻設備；后者則是為了選擇冷庫的制冷設備?！袄鋮s設備負荷”計算是對所有冷間逐間計算，分別將各個冷間的各項“計算熱流量”(各個冷間的冷卻設備負荷)匯總。“機械負荷”計算是分別將相同蒸發(fā)溫度所屬冷間的各項“計算熱流量”乘以系數后匯總，即得出各個蒸發(fā)溫度系統(tǒng)的“機械負荷”值。冷間的“計算熱流量”由五種基本的熱流量構成：冷間圍護結構熱流量；冷間內貨物熱流量；冷間通風換氣熱流量；冷間內電動機運轉熱流量；照明、開門和操作人員形成的冷間操作熱流量。冷庫負荷計算12.3冷庫制冷負荷計算1.計算熱流量(1)計算冷間圍護結構的熱流量；(2)計算冷間內貨物熱流量；1)冷間內貨物熱流量按下式計算（各符號意義見教材）：2)冷間的每日進貨質量m：①冷卻間或凍結間應按設計冷加工能力計算。②存放果蔬的冷卻物冷藏間，不應大于該間計算噸位的10%。③存放鮮蛋的冷卻物冷藏間，不應大于該間計算噸位的5%。④有從外庫調入貨物的冷庫，其凍結物冷藏間宜按該間計算噸位的5%～15%計算。⑤無外庫調入貨物的冷庫，其每間凍結物冷藏間一般宜按該庫每日凍結質量計算；若該進貨的熱流量大于按該冷藏間噸位5%計算的進貨熱流量時，則可按④計算。⑥凍結質量大的水產冷庫，其凍結物冷藏間的每日進貨質量可按具體情況確定。3)確定貨物包裝材料或運載工具質量系數B；4)確定包裝材料或運載材料的比熱容c?；5)確定包裝材料或運載工具進入冷間時的溫度：在本庫包裝的貨物，其包裝材料或運載工具溫度的取值應按夏季空調調節(jié)日平均溫度乘以生產旺月的溫度修正系數；6)確定貨物進入冷間時的溫度：①未經冷卻的鮮肉溫度按39℃計算，一經冷卻的鮮肉溫度按4℃計算。②自外庫調入的凍結貨物按-15～-10℃計算。③無外庫調人的冷庫，進入凍結物冷藏間的貨物溫度按該冷庫凍結間終止降溫時或包冰衣后或包裝后貨物的溫度計算，一般可取-15℃。④冰鮮魚蝦整理后的溫度按15℃計算。⑤鮮魚蝦整理后進入冷加工間的溫度，按整理魚蝦用水的水溫計算。⑥鮮蛋、水果、蔬菜的進貨溫度，按當地食品進入冷間生產旺月的月平均溫度計算。12.3冷庫制冷負荷計算(3)冷間通風換氣熱流量12.3冷庫制冷負荷計算(4)冷間內電動機運轉熱流量(5)冷間操作熱流量12.3冷庫制冷負荷計算2.冷間冷卻設備負荷12.3冷庫制冷負荷計算3.冷間機械負荷冷間機械負荷應分別根據不同蒸發(fā)溫度按下式計算：4.各類冷間負荷的經驗數據綜合對眾多已經建成的冷庫實際數據歸納統(tǒng)計的結果，這些經驗數據可供設計時參考，也可作為評價已建成冷庫的參照指標12.3冷庫制冷負荷計算1）制冷系統(tǒng)形式及其選擇2）制冷壓縮機及輔助設備的選擇計算3）冷間冷卻設備的選型4）冷庫冷間冷卻設備的除霜5)冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計冷庫制冷機房設計及設備布置原則裝配式冷庫冷庫制冷系統(tǒng)設計12.4.1制冷系統(tǒng)形式及其選擇按制冷劑劃分按冷卻方式劃分按供冷方式劃分按制冷劑供液方式劃分氨制冷系統(tǒng)直接冷卻集中供冷直接膨脹供液制冷系統(tǒng)氟利昂制冷系統(tǒng)

分散供冷重力供液制冷系統(tǒng)新型制冷劑系統(tǒng)間接冷卻

液泵供液制冷系統(tǒng)按制冷劑劃分按冷卻方式劃分按供冷方式劃分按制冷劑供液方式劃分

氨制冷系統(tǒng)：常用，單位

制冷量大，制冷劑價低，易燃易爆，對人體有害大、中型氨制冷系統(tǒng)采用間接冷卻，有載冷劑(鹽水)循環(huán)系統(tǒng)和制冷劑(氨)循環(huán)系統(tǒng)

大、中型氨制冷系統(tǒng)均

采用集中供冷系統(tǒng)直接膨脹供液制冷系統(tǒng)：多用于氟利昂制冷系統(tǒng)和小型氨制冷系統(tǒng)氟利昂制冷系統(tǒng)：用于中、

小型冷庫，受CFC工質禁用限制中、小型氨制冷系統(tǒng)，氟利昂制冷系統(tǒng)多采用直接冷卻系統(tǒng)氟利昂制冷系統(tǒng)采用分散供冷系統(tǒng)重力供液制冷系統(tǒng)：用于氨制冷系統(tǒng)

液泵供液制冷系統(tǒng)：用于

大、中型氨制冷系統(tǒng)冷庫制冷系統(tǒng)形式冷庫制冷系統(tǒng)的選擇12.4.2制冷壓縮機及輔助設備的選擇計算1.制冷壓縮機的選擇計算(1)制冷壓縮機的選擇依據制冷壓縮機的選擇依據是冷間機械負荷Q;壓縮機的選擇應結合壓縮機的設計運行工況確定，根據壓縮機的類型可有以下考慮：1)活塞式壓縮機。影響活塞式壓縮機設計運行工況的選擇要素：蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過冷溫度、吸氣溫度、二級壓縮的中間、溫度與中間壓力。2)螺桿式制冷壓縮機。螺桿式制冷壓縮機的內容積比會隨外界溫度的變化而變化，我國規(guī)定有2.6、3.6和5.0三種內容積比的無級調節(jié)。(2)氨制冷壓縮機的選擇要求1)壓縮機應根據對應各蒸發(fā)溫度機械負荷的計算值分別選定，不另設置備用機。2)選用的活塞式氨壓縮機，當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比大于8時，應采用雙級壓縮；當冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之比小于或等于8時，應采用單級壓縮。3)選配壓縮機時，其制冷量宜大小搭配。4)制冷壓縮機的系列不宜超過兩種。若僅有兩臺機器時，應選用同一系列。5)應根據實際使用工況，對壓縮機所需的驅動功率進行核算，并通過其制造廠選配適宜的驅動電動機。12.4.3冷庫制冷負荷計算2.換熱設備的選擇計算(1)冷凝器的選擇計算1)冷凝器的選型。水冷式、空氣冷卻式、水和空氣聯(lián)合冷卻式2)確定冷凝器的傳熱系數K和熱流密度q?；采用水冷式冷凝器時，其冷凝溫度不應超過39℃;采用蒸發(fā)式冷凝器時，其冷凝溫度不應超過36℃。3)冷凝器的計算。①冷凝器的熱負荷：②冷凝器的傳熱系數：按表中各種冷凝器的傳熱系數和熱流密度的推薦值選取，或按廠家商品規(guī)定和參考投產后產生水垢和油污等的影響確定。③冷凝器的傳熱溫差：采用對數平均溫差。④冷凝器的傳熱面積A(m2):計算出的冷凝器的傳熱面積需選擇大于或等于該值的標準冷凝器。⑤冷凝器的冷卻水量或空氣流量：按熱平衡式計算或依據設備樣本的數據選擇。⑥冷凝器冷卻水的阻力：立式冷凝器和淋水式冷凝器冷卻水的流動依靠的是重力，無須計算冷卻水的阻力。強制對流空氣冷卻式冷凝器和蒸發(fā)式冷凝器均由廠家將冷凝器、風機和水泵成套提供,因此也不計算冷卻水的阻力。臥式殼管式冷凝器的冷卻水水泵應在設計中選配，冷凝器冷卻水的阻力通常可由廠家的樣本獲得。12.4.3冷庫制冷負荷計算(2)蒸發(fā)器的選擇計算1)蒸發(fā)器的選型。冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器的選型有：水箱型、臥式殼管式、板式蒸發(fā)器、螺旋板式蒸發(fā)器、套管式蒸發(fā)器；2)確定蒸發(fā)器的傳熱系數K和熱流密度q?；3)蒸發(fā)器的計算。①蒸發(fā)器的制冷量：綜合制冷工藝負荷、設備與管路的冷損耗和制冷量的裕度等因素確定。②蒸發(fā)器的傳熱系數：按各種蒸發(fā)器的傳熱系數和熱流密度的推薦值選取，或按廠家產品規(guī)定和參考投產后產生水垢和油污等的影響確定。③蒸發(fā)器的傳熱溫差：采用對數平均溫差。④蒸發(fā)器的傳熱面積A(m2):計算出的蒸發(fā)器的傳熱面積需選擇大于或等于該值的標準蒸發(fā)器。⑤蒸發(fā)器的載冷劑流量：按熱平衡式計算或依據設備樣本的數據確定。12.4.3冷庫制冷負荷計算3.輔助設備的選擇計算(1)中間冷卻器的選擇計算中間冷卻器用于兩級或多級壓縮制冷系統(tǒng)，通過中間冷卻器冷卻低壓級壓縮機的排氣，對進入蒸發(fā)器的制冷劑液體進行過冷，以提高壓縮機的制冷量、減少節(jié)流損失，同時又對低壓級壓縮機的排氣產生油分離作用。中間冷卻器分為氨中間冷卻器和氟利昂中間冷卻器兩種(2)油分離器的選擇計算油分離器的常用結構有洗滌式、離心式、填料式及過濾式四種形式(3)貯液器的選擇計算貯液器的作用是貯存、調節(jié)和補充制冷系統(tǒng)各部分設備的液體循環(huán)量，以適應制冷工況變化的需要；同時也起到液封的作用，防止高壓氣體流向系統(tǒng)的低壓部分。貯液器多為臥式結構，氟利昂制冷裝置也有采用立式結構的貯液器。在氨制冷系統(tǒng)中，可分為貯液器(高壓)和低壓貯液器，低壓貯液器用于重力供液的氨制冷系統(tǒng)，貯存循環(huán)使用的低壓液氨，同時也起到氣液分離的作用；排液桶則是專供蒸發(fā)器融霜或檢修排液之用12.4.3冷庫制冷負荷計算(4)氣液分離器的選擇氣液分離器分為機房用氣液分離器和庫房用氣液分離器兩種。機房用氣液分離器與壓縮機的總回風管路相連接，分離回氣中的液滴，防止壓縮機產生液擊。庫房用氣液分離器，一般在氨重力供液系統(tǒng)中，設置在各個庫房，分離出節(jié)流后的低壓制冷劑中夾帶的蒸氣，以及來自各冷間分配設備回氣中夾帶的液滴，并借助其設置的高度(0.5～2.0m)向各冷間設備供液，其上設有供液機構——浮球閥或液位控制器配供液電磁閥、手動節(jié)流閥等。(5)制冷劑的凈化設備1)空氣分離器：用于分離并排除系統(tǒng)中的空氣及其他不凝性氣體。小型系統(tǒng)一般在冷凝器上部設置放空氣閥，但會帶來制冷劑的外排，造成制冷劑損失，甚至污染環(huán)境。故大、中型制冷裝置均設置專門的放空氣閥，如氨制冷系統(tǒng)中常用臥式四套管式空氣分離器。2)制冷劑過濾干燥器：用于清除制冷劑液體或氣體中的水分、機械雜質等。氨制冷系統(tǒng)一般只裝過濾器，氟利昂系統(tǒng)則必須裝過濾干燥器。氣體過濾器一般裝在壓縮機的吸入口；液體過濾干燥器則裝于節(jié)流閥、熱氣膨脹閥、浮球調節(jié)閥、供液電磁閥或液泵之前的液體管路上。(6)液泵的選擇計算制冷系統(tǒng)的供液常用齒輪泵或離心式屏蔽泵，以立式屏蔽泵使用居多。液泵的體積流量應按下式計算12.4.3冷庫制冷負荷計算1.冷間內冷卻設備的選型冷間名稱冷卻設備的選型冷卻間和冷卻物冷藏間應采用空氣冷卻器凍結物冷藏間宜選用空氣冷卻器。當食品無良好的包裝時，可采用頂排管、墻排管包裝間宜采用空氣冷卻器食品凍結加工間選用合適的凍結設備2.冷間內冷卻設備的設計計算冷間內冷卻設備的傳熱面積應通過校核計算確定。(1)冷卻設備的傳熱面積的計算(2)冷卻設備傳熱系數的計算12.4.3冷庫制冷負荷計算12.4.4冷庫冷間冷卻設備的除霜除霜：為了保證冷庫冷間冷卻設備的正常工作，具有良好的傳熱效果，必須定期將冷庫冷間冷卻設備(蒸發(fā)器)的表面霜層清除。除霜方法取決于蒸發(fā)器的形式和工作條件。光滑墻排管以掃霜為主，結合熱氨融霜。1.空氣冷卻器的除霜方法空氣冷卻器的除霜方法主要有四種：熱電除霜、熱氣(氮)除霜、反向循環(huán)除霜、水除霜2.熱氨除霜系統(tǒng)的設計要求1)融霜用熱氨管應連接在除油裝置之后，以防止制冷壓縮機潤滑油進入系統(tǒng)。其起端應裝設截止閥，以便不沖霜時關閉排氣管。2)每個需要熱氨沖霜的庫房，必須設置單獨的熱氨閥和排液閥。3)熱氨總管及熱氨分配站應設有壓力表，熱氨融霜時，系統(tǒng)壓力一般控制在0.6～0.8MPa。4)空氣冷卻器宜設人工指令自動除霜裝置。3.水除霜系統(tǒng)的設計要求1)空氣冷卻器的沖霜水量按產品樣本規(guī)定，沖霜淋水延續(xù)時間按每次15～20min計算，沖霜水宜回收利用。2)空氣冷卻器沖霜配水裝置前的自由水頭應滿足冷風機要求，但進水壓力不應小于49kPa。3)沖霜給水管應有坡度，坡向空氣冷卻器。管道上應設泄空裝置并應有防結露措施。4)冷庫沖霜水系統(tǒng)調節(jié)站宜集中設置，并應設置泄空裝置。當環(huán)境溫度低于0℃時，應采取防凍措施。有自控要求的冷間，沖霜水電動閥前后段應設泄空裝置，并應采取防凍措施。5)速凍裝置及對衛(wèi)生有特殊要求冷間的冷風機沖霜水宜采用一次性用水。12.4.5冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計1.冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計資格冷庫制冷劑管道系統(tǒng)屬于《壓力管道規(guī)范工業(yè)管道第1部分：總則》中規(guī)定的工業(yè)管道GC類，氨制冷劑管道系統(tǒng)中的氨氣又屬于《建筑設計防火規(guī)范》中規(guī)定的火災危險性為乙類可燃氣體，當設計壓力p<4.0MPa時，氨制冷劑氣體管道系統(tǒng)中公稱直徑大于或等于50mm的管道屬于GC1級，管道系統(tǒng)的設計人員和單位都應遵循設計單位資格許可制度，取得設計許可證，并按批準的類別、級別從事設計。2.冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計冷庫制冷劑管道系統(tǒng)屬于壓力管道，涉及管道的耐壓強度、柔性和熱補償、材質、焊接、管道的組成件、管道的支吊架、管道的絕熱與防腐、管道施工與驗收等方面，應遵循國家有關的標準與規(guī)范。12.4.6冷庫制冷機房設計及設備布置原則1.冷庫制冷機房設計冷庫制冷機房設計應符合下列要求：1)氨壓縮機房宜單獨設置，不應設置在地下或半地下；制冷機房應靠近用冷負荷最大的冷間，并應有良好的自然通風條件。變配電所應靠近制冷機房布置。2)氨壓縮機房泄壓設施的設置和防火要求，應按《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016—2014)執(zhí)行。3)制冷機房的凈高，應根據設備情況和供暖通風的要求確定。4)制冷機房宜與輔助設備間和水泵間隔開，并應根據具體情況，在機房內設置值班室、維修間、貯藏室以及衛(wèi)生間等生活設施。5)氨制冷機房和變配電所的門應采用平開門并向外開啟。6)氨制冷機房應設置氨氣濃度報警裝置，當空氣中氨氣濃度達到0.01%或0.015%時，應自動發(fā)出警報信號，并應自動開啟制冷機房內的事故排風機。氨氣濃度傳感器應安裝在氨制冷機組及貯氨容器上方的機房頂板上。7)氨制冷機房應設控制室，控制室可位于機房一側。氨制冷機組啟動控制柜，冷凝器水泵及風機、機房排風機控制柜，氨氣濃度報警裝置，機房照明配電箱等，宜集中布置在控制室內?！?2.4.5冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計2.冷庫制冷機房設備的布置原則制冷機房的設備布置和管道連接，應符合工藝流程，連接管道要短，并便于安裝、操作與維修。(1)制冷機1)制冷機房內主要操作通道的寬度不應大于1.3m,壓縮機凸出部位到其他設備或分配站之間的距離不應小于1.0m。兩臺壓縮機凸出部位之間的距離不應小于1.0m,并留有檢修的空間，制冷機與墻壁以及非主要通道之間的距離不小于0.8m。主要通道的寬度應為1.2m。2)制冷機的儀表均應設置在操作時便于觀察的位置。(2)中間冷卻器1)中間冷卻器宜布置在室內，并靠近高壓級和低壓級壓縮機。2)中間冷卻器必須裝有超高液位報警裝置、液位指示器、安全閥、壓力表。(3)冷凝器1)立式冷凝器一般均安裝在室外，其距外墻的距離不宜超過5m,冷凝器的水池壁與機房外墻面應有不少于3m的間距。冷凝器的安裝高度應保證液體制冷劑能夠借助重力順暢地流入高壓貯液器內。對于夏季通風溫度高于32℃的地區(qū)，安裝在室外的冷凝器應有遮陽設施。2)臥式或分組式冷凝器一般均安裝在室內，應考慮檢修時能夠留有抽出管束的空間。3)淋水式冷凝器均安裝在室外，并且盡量將其排管垂直于該地夏季的主導風向。4)站房內布置兩臺以上冷凝器時，其間通道應有0.8～1.0m的寬度，其外壁與墻的距離不應小于0.3m,5)冷凝器上必須裝設安全閥、壓力表。12.4.5冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計(4)過冷器1)過冷器通常布置在冷凝器與貯液器之間，并應靠近貯液器。2)過冷器最低點處必須設置放水閥門，以便冬季停止運行時排出余水，避免凍裂設備。3)過冷器上應設置有冷卻水進水、排水管的溫度測量點。(5)貯液器1)高壓貯液器應布置在冷凝器附近，其標高必須保證冷凝器的液體制冷劑借助液位差流入高壓貯液器內。2)布置兩臺以上高壓貯液器時，兩臺間的通道應有0.8～1.0m的寬度，應在每個貯液器頂部和底部設均壓管并相互連接，在各容器的均壓管上應裝設截止閥。3)高壓貯液器上必須裝設安全閥、壓力表，并應在顯著位置裝設液面指示器。4)低壓循環(huán)貯液器是專為氨泵系統(tǒng)設置的，應將其靠近氨泵布置。其設置高度應高于氨泵1.5～3.0m。(6)排液桶1)排液桶一般布置在設備間內，并應盡量靠近蒸發(fā)器的一側。2)排液桶的進液口必須低于氨液分離器的排液口，且進液口不得靠近該容器降壓用的抽氣管。3)排液桶應設有安全閥、壓力表、液面指示器、高壓加壓管和降低壓力用的抽氣管。(7)機房內氨液分離器1)氨液分離器應設排液裝置，并須保證其液體借助液位差流入排液桶內。氨液分離器與排液桶之間應設有氣體均壓管。2)禁止在液氨分離器的進出管上另設旁通管。3)氨液分離器上應設有壓力表。(8)蒸發(fā)器1)蒸發(fā)器的位置應盡可能靠近制冷壓縮機，以減少壓降。2)立管式或螺旋盤管式蒸發(fā)器一般均安裝在室內，可有一長邊靠墻，其距墻的距離不少于0.2m;其兩端距墻應留有不少于1.2m寬的操作場地。3)立管式或螺旋盤管式蒸發(fā)器上應裝設液面自動控制裝置。4)臥式蒸發(fā)器一般均安裝在室內，對其要求同上。5)蒸發(fā)器與基礎之間應避免發(fā)生“冷橋”。(9)氨油分離器1)氨油分離器布置在室內外均可，當制冷壓縮機總產冷量大于233kW時，系統(tǒng)宜采用立式冷凝器，不帶自動回油裝置的氨油分離器宜設置在室外。2)專供冷庫內用的冷分配設備(如冷風機、墻管、頂管等)融霜用熱氨的氨油分離器可設置在制冷壓縮機機房內。12.4.5冷庫制冷劑管道系統(tǒng)的設計12.4.7裝配式冷庫1.裝配式冷庫的優(yōu)點裝配式冷庫與傳統(tǒng)土建式冷庫相比有以下優(yōu)點：1)隔熱層為聚氨酯時，熱導率A=0.023W/(m·K);隔熱層為聚苯乙烯時，熱導率λ=0.040W/(m·K)。這類材料的防水性能好，吸水率低，外面覆以涂塑面板，使得其蒸汽滲透阻力值很大。因此，具有良好的保溫隔熱和防潮防水性能，使用范圍可在-50～+100℃。2)整個冷庫的結構均為工廠化生產預制，現場組裝，質量穩(wěn)定，工期短。3)采用不銹鋼板或噴塑鋼板材料，可滿足食品貯藏的衛(wèi)生要求。4)重量輕，不易霉爛，阻燃性能好。5)抗壓強度高，抗震性能好。6)組合靈活，安裝方便，可根據用戶需求配置制冷機組和自控元件。2.裝配式冷庫的分類目前市場上銷售的裝配式冷庫一般按以下方式分類：按適用場所分，有室內型和室外型兩種(室外型由室內型加裝飾面板組成);按冷卻方式分，有水冷式和風冷式；按冷分配形式分，有冷風式和排管式；按庫房結構分，有單間型和分隔型；按面板材料分，有不銹鋼板裝配式冷庫、彩鋼板裝配式冷庫和玻璃鋼板裝配式冷庫。3.裝配式冷庫的隔汽、防潮裝配式冷庫圍護結構的庫板是工廠化生產、現場組裝的，目前市場上銷售的裝配式冷庫，生產廠家在制作時均采用聚氨酯保溫預制板，內外均具有良好的封裝，隔汽、防潮的重點是處理好板材之間的拼接，對裝配式冷庫的隔汽、防潮構造則應采用以下做法：1)應選擇性能良好的密封材料，具有優(yōu)良的防蒸汽滲透性、良好的承受板材變形應力的能力以及與板材表面有極強的黏接力。2)采用密封材料密封處的薄弱環(huán)節(jié)應便于實現定期檢查和維護。4.裝配式冷庫的選用條件目前市面上銷售的裝配式冷庫分為室內型和室外型兩大類，其選用條件如下：1)冷庫外的環(huán)境溫度及濕度：溫度為35℃;相對濕度為80%。2)冷庫的庫級與庫內設定溫度：L級冷庫(保鮮庫)為-5～5℃;D級冷庫(冷藏庫)為-18～-10℃;J級冷庫(低溫庫)為-28～-23℃。3)進貨溫度：L級冷庫≤30℃;D級冷庫，熟貨≤15℃、凍貨≤-10℃;J