冷鏈系統設計方案及設備選型

時間：2022-12-26 09:33:31來源：food欄目：冷鏈新聞閱讀：

冷藏庫概述：

冷藏庫：在特定的溫度和相對濕度的條件下，對食品、工業原料等進行加工或存儲的建筑物。

一、冷庫的分類

1、按結構形式分類

（1）土建式冷庫：主體和地下荷重結構都用鋼筋混凝土，其圍護結構墻體用磚砌；隔熱材料：稻殼、軟木、膨脹珍珠巖等。

（2）裝配式冷庫：主體結構（輕鋼）、圍護結構（預制的復合隔熱板組裝）；隔熱材料：聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫塑料等。

（3）天然洞體冷庫：西北地區，以天然洞體作庫房，以巖石、黃土等作為天然隔熱材料。

2、按使用性質分類

（1）生產性冷庫：建在食品產地附近、貨源集中地區和漁業基地，冷加工，短期冷藏，運往銷售地區；特點：較大的冷加工能力、一定冷藏容量。

（2）分配性冷庫：建在大中城市、人口較多的工礦區和水陸交通樞紐一帶，儲存經過冷加工的食品；特點：凍結量小，冷藏量大，多種食品的儲存。

（3）零售性冷庫：建在工礦企業或城市的大型副食品店、菜場內，臨時儲存零售食品；特點：庫容量小，儲存期短，大多采用裝配式冷庫。

3、按規模大小分類

4、按制冷設備選用制冷劑：氨冷庫、氟利昂冷庫、CO2/NH3復合冷庫、CO2冷庫。

5、按使用庫溫要求分類

（1）冷卻庫：高溫庫，庫溫一般控制在不低于食品汁液的凍結溫度，用于果蔬之類食品的儲藏。冷卻庫、冷卻間：0℃左右，冷風機進行吹風冷卻。

（2）凍結庫：低溫冷庫，庫溫-20~ -30℃左右，冷風機或專用凍結裝置實現對肉類食品的凍結。

（3）冷藏庫：即冷卻或凍結后食品的儲藏庫；

冷卻食品的冷藏間：4~-2℃，相對濕度85%~95%，定期通風換氣；

凍結食品的冷藏間：-18~-25℃，相對濕度90%~95%，較長期儲存凍結食品。

冷庫制冷系統的選擇：

氨系統冷庫的供液形式：

1、直流供液

供液形式：在直流供液系統中，氨液通過節流膨脹后直接進入蒸發器蒸發。

特點：

（1）制冷劑通過膨脹閥后變成了氣液兩相流，配液不易均勻，所以一個蒸發管需要配一個膨脹閥，且管路不能太長。

（2）冷庫狀態點不穩定。

（3）在回氣管路上設置氨液分離器用于保護壓縮機。

（4）直流供液系統一般采用壓縮冷凝機組。

重力供液系統：

從機房來的高壓氨液經浮球閥進入氣液分離器，然后由氨液分離器的出液管進入蒸發器。回氣則在氨液分離器內經過氣液分離，從吸入管返回壓縮機。這種供液方式的特點是，制冷劑液體依靠重力進入蒸發器。

氨泵供液系統：

這種供液方式在與使用動力泵將制冷劑液體輸送至庫房的蒸發器中。

與重力供液系統相比較，氨泵供液系統的主要優點是：

(1) 蒸發排管內表面能得到充分的潤濕，由于氨液吸熱蒸發而生成的氣泡，將被流速較高的、數倍于蒸發量的制冷劑液迅速帶走，不致粘附在蒸發排管的內表面，因而能使蒸發排管發揮更大的制冷效能。

(2) 較大流量的氨液，以較高的流速流過蒸發排管，能沖刷排管內表面的潤滑油油膜，提高蒸發排管的傳熱效率，又能將潤滑油帶至低壓循環貯液桶集中排放，既方便，又安全。

(3) 回氣過熱度小，可以提高壓縮機的效率，提高制冷循環的制冷系數。

(4) 融霜裝置以及融霜操作比較簡單、方便，融霜效率也較高。

(5) 重力供液系統常用的氣液分離器、融霜排液桶等輔助設備，均為低壓循環貯液桶所取代，可以簡化系統，節省設備和安裝費用，節省設備間的建筑面積，操作也簡化了。

(6) 供液膨脹閥、氣液液位控制裝置、放油裝置等均集中在機房設備間內，便于監視、操作和維修，有利于安全運行。

(7)便于實現自動化。

目前大型冷庫均采用這種模式

氟利昂制冷系統選擇：

供液型式和方式，從供液型式來看，氟系統也有直接膨脹供液、重力供液和泵供液三種，其中國內應用最多的是利用熱力膨脹閥控制的直接膨脹供液，其主要原因是：

① 直接膨脹供液系統比較簡單，分離設備少，系統充液量也少，這對于價格昂貴的氟利昂來說是合適的。

② 用熱力膨脹閥供液并配有熱交換器的氟系統，可自動調節供液量且使回氣有較大的過熱度，高壓液體有較大的過冷度，節流時閃發成氣體的機會減少，改善了直接膨脹供液系統中調節供液困難及易濕行程等不足。

冷庫制冷系統的選擇：

注意：先滿足回油問題，其次考慮供液均勻的問題，一般采用利于系統回油的上進下出供液方式，并輔以分液器或配管上采取措施使其均勻供液。

壓縮機類型：螺桿式或活塞式、半封閉或全封閉。

壓縮機級數：單級（pk/po≤8）、雙級（ pk/po>8 ）。

供冷方式的確定：

CO2作為制冷劑的優點和CO2在超臨界、跨臨界和亞臨界范圍內的使用價值，使CO2在國際上得到廣泛的認可

優點：環境性能優良。

CO2是自然界天然存在的物質，它的臭氧層破壞潛能（ODP）為零，其溫室效應潛能極小（GWP=1）。而現在作為推薦替代工質HFC及其混合物，其ODP雖為零，但GWP卻比CO2高1000~2000倍。如果考慮到所用CO2大多為化工副產品，用它做制冷劑正好回收了原來要排向大氣的廢物的話，CO2的溫室效應就應為零。再加上HFC及其混合物不但會增加溫室效應，而且可能產生其它現在未知的副作用，CO2在這一方面的優勢就更為明顯。

自身費用低。無需回收或再生，操作與運行的費用也較低。化學穩定性好。

有利于減小裝置體積。高的工作壓力使得壓縮機吸氣比容較小，使得容積制冷量較大，使得壓縮尺寸減小。流動和傳熱性能提高，減少了管道和熱交換器的尺寸，從而使系統非常緊湊。安全無毒，不可燃，即使在高溫下也不分解產生有害氣體，因為CO2是碳的最高氧化狀態，具有非常穩定的化學性質。

缺點：a當它在空氣中的濃度低于2%時，對人沒有明顯危害。但如果超過此濃度，則可引起呼吸器官的損害，甚至窒息死亡。b:CO2高的臨界壓力和低的臨界溫度也給它做制冷劑帶來了許多難題，無論亞臨界循環還是跨臨界循環，CO2制冷系統的運行壓力都將高于傳統的制冷空調系統，這必然會給系統及部件的設計帶來許多新的要求。同時現階段還存在CO2制冷系統的效率相對較低的問題。

CO2/NH3復合制冷技術：

CO2在低壓級運行，NH3在高壓級運行，這樣既避免CO2制冷系統的冷凝壓力超臨界壓力，又避免NH3制冷系統在低溫下（如-50度）負壓易滲漏空氣的問題。

建設噸位及面積的設算：

一般高溫庫主要存果蔬菜類的食品，果蔬菜類的貨物以紙箱包裝，其貨物密度大置可按280—330KG左右/立方，庫內利用率可選0.5-0.6，因為安裝有貨架，留有運輸通道、留有頂部制冷設備通風風道等因素，實際可選5個立方左右存一噸貨物。當然，這只是參考數，各家庫內存貨情況不一定相似。低溫冷庫一般是存禽肉、海產品類貨物，此類貨物密度以白條肉為例，大約在420kg/立方，庫內容積系數為0.5-0.6所以，低溫冷庫可選4個立方左右存一噸貨物。

關于容積系數的說明，貨物有的堆得滿，有些不用貨架，直接以多層貨物累疊方式，及貨上堆貨此種堆放方式貨物是堆放得多，但其貨物中心需要較長時間才能達到所需要的溫度。其制冷設備運行工作時間就會長。相對來說會增加電能費用。如合理利用，會降低電費。

大型冷庫建議用標準貨架，留好風道，貨物擺放與冷風機風道均能合理符合出風流通。易于實現庫溫平均。

規劃設計之前，業主方可按庫體長寬高的立方數相映除4、5左右，得出大概存貨量高低溫庫噸位數。小于500立方一般為人工堆放貨物，容積率可選0.6，庫容500-1000立方左右，可按0.5容積率，1000-2000立方可按0.5，2000-10000立方，可按0.6，10000-15000立方時，可按0.62，大于15000立方時，內容積系數可按0.65。例：10000立方庫容，建成高溫庫后，可存果蔬10000*0.6/5=1200噸左右高溫。建低溫庫大約存凍禽肉貨物1500噸。

大型冷庫建議用標準貨架，留好風道，貨物擺放與冷風機風道均能合理符合出風流通。易于實現庫溫平均。

壓縮機選型：

螺桿式壓縮機與活塞式壓縮機的對比

冷庫融霜方式選擇：

冷風機運行時間久了后，會引起進風口處翅片結霜，因為進風口溫度高，出風口周圍溫度低。

融霜方式有三種：電熱融霜，水沖霜，熱氟（氣）融霜。

電加熱融霜能耗大，不利于節能。一般中小型冷庫使用較廣泛。

冷庫內蒸發器選擇：

冷庫設備庫內蒸發器有冷風機和排管兩種。冷風機分單側方向排風，雙側方向排風兩種。排管有鋼管和鋁排管。價格鋁排高于鋼，鋁排管的效率高于鋼管。在低溫冷庫尤其是禽肉類庫，包裝貨物以紙箱包裝的目前選用排管的要優于冷風機。風機在運行過程中，會有少許增大干耗，使禽肉表面水份流失。所以一般水產禽肉類凍庫庫內選用排管蒸發器。其它類低溫冷庫用冷風機。

通俗來說制冷速度來得慢，但去的也慢。對于進出貨頻繁的冷庫，實際工作中，大多選用冷風機較多。

冷凝器類型的確定：

冷凝器的類型有多種，應根據制冷裝置所處的環境、冷卻水水質、水溫和水量來進行確定。

冷凝器一般根據下列原則來選擇：

立式冷凝器適用于水源豐富、水質較差、水溫較高的地區。

臥式冷凝器適用于水量充足、水溫較低、水質較好的地區、廣泛應用于中、小型氨和氟利昂制冷系統中。

淋澆式冷凝器適用于空氣濕球溫度較低、水源不足或水質較差的地區。

蒸發式冷凝器主要適應于干燥缺水的地區，當水質交叉時必須處理。

從設備費和維修費來看，蒸發式冷凝器較高。對大、中性制冷裝置，蒸發式冷凝器同立式或臥式冷凝器與冷卻塔的組合形式相比，建設初投資相差無幾，但運行時節水節能。

此外，在滿足系統要求的條件下，還要考慮換熱效率、維護方便，設備初投資等因素。

冷間冷卻方式的確定

1、直接冷卻制冷劑直接通過蒸發器吸收被冷卻物體熱量的方式叫直接冷卻方式

該冷卻方式的特點是：

①制冷劑在蒸發器內直接吸熱蒸發，傳熱溫差只有一次，能量損失小，換熱效率高。

②系統簡單，操作管理方便，初投資和運轉費用較低。

2、間接冷卻被冷卻物體的熱量通過載冷劑傳給制冷劑的冷卻系統叫做間接冷卻。間接冷卻系統多一個載冷劑循環系統及相關設備，初投資和經常運轉費用較高，而且有兩次換熱，能量損失較大。采用鹽水做載冷劑時對金屬有腐蝕作用，需經常維護修理。

高壓儲液器的確定：

高壓儲液器在系統中起著貯存從冷凝器來的制冷劑的液體，供應和調節系統各設備的業態循環量及液封作用。高壓儲液器的選擇主要是確定其容積，容積應能使得在制冷運行時，最大貯液量不超過該容積的80％，最少貯液量不少于該容積的30％，臺數確定應根據容積大小，貯液器外形，尺寸及布置因數來確定。

氨液分離器的確定：

氨液分離器可分為機房氨液分離器和庫房氨液分離器兩種，其主要作用都是進行汽液分離，防止壓縮機發生液擊的作用，設計時要按蒸發溫度回路分別選型計算，要求每一蒸發溫度回路設一臺，選型主要根據其直徑來確定。

低壓循環桶的確定：

低壓循環桶是液泵供液系統的專用設備，也是關鍵設備之一，其作用是貯存和穩定的供給液泵循環所需的低壓液體，又能對庫房進行汽液分離，保證壓縮機安全運行，必要時又可兼做排液桶。為保證有效地把液體分離出來，防止氨壓縮機發生液擊，一般要求立式桶內制冷劑的流速控制在0.5m/s，臥式桶內制冷劑的流速控制在0.8m/s。低壓循環桶選型時，如出現通徑符合要求，但容積不夠時，桶徑可加大檔次，使容積達到要求，如果桶徑超過產品規格，可選用幾臺低壓循環桶并聯使用，為確保系統正常運行，選型后的低壓循環桶容積應略大于實際計算容積。

排液桶的選型確定：

排液桶用于冷庫制冷系統中，暫時貯存冷風機或蒸發排管沖霜時排出的低壓液態制冷劑，選型主要是確定容積，使其能容納注氨量最多的一個冷卻設備的排液量。

氨泵的確定：

氨泵供液是利用液泵的機械作用，把數倍于蒸發量的低溫液體輸送到各庫房蒸發器中。為保證氨泵進出液管不發生閃發氣體，一般進液管的流速氨0.4-0.5m/s，出液管的流速氨0.8-1m/s計算，設計過程中盡量減少閥件彎頭，出液管應坡向氨泵。設計根據其流量、吸氣壓頭綜合計算進行選型。

空氣分離器選型確定：

空氣分離器選型確定是用來排除制冷系統中的空氣及其它不凝性氣體的設備，選型不需要進行計算，可根據冷庫規格和使用要求進行。

集油器選型確定：

集油器的選型主要根據系統制冷量的大小來選擇。一般情況下，當制冷系統標準工況下的制冷量為230KW以下時，采用殼體直徑為的集油器一臺；當制冷量為230-1160KW時采用殼式直徑為的集油器1-2臺；當制冷量為1160KW以上時，采用殼式直徑為的集油器2臺。

節流閥選型確定：

節流閥的作用是對制冷系統中高壓液態制冷劑進行節流，達到降壓和調節流量的作用，有手動節流閥、熱力膨脹閥，浮球閥三種，由于手動節流閥不利于自動控制，一般選擇熱力膨脹閥、浮球閥。

建造成本：

此處僅僅只是籠統估價，具體項目具體計算。以上海市場為例，鋼結構建造市場價大約1000元-1550元/平方米，包括機電設備安裝制冷系統造價，以上海市場計算，10000m3左右，普通低溫冷藏或冷凍庫大約價格在220-250元/m3。5000立方大約價格260-290元/m3。20000/m3造價大約在170-200元/m3。50000/m3冷庫造價單價大約130-150元/m3。

建造價格僅僅供參考。

來源：互聯網。

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