物流冷庫制冷系統優化

付政 劉邦健 董雪鵬

松下冷鏈（大連）有限公司 遼寧大連 116600

隨著冷鏈物流產業的不斷發展，我國物流冷庫的建設規模也在不斷擴大，其建設數量也在持續增多。據統計，現階段我國冷鏈物流產業的增長速度保持在每年8%-10%；這就造成了物流冷庫需求的持續增加。就物流冷庫設計而言，人們在進行新型冷庫設計、施工的基礎上，還應加強對現有冷庫優化改造的研究，從而確保其在產品冷凍、冷藏和食品保鮮等方面職能的發揮。冷庫制冷效率優化是其設計改造的重要內容，然而受諸多因素影響，傳統物流冷庫優化的效果相對有限，基于此因，進行物流冷庫制冷系統的現代化設計已經成為推動其行業發展的關鍵所在。

1 物流冷庫制冷系統設計要點

其一，保證物流冷庫制冷系統的穩定性。現階段，實現質量優良的產品儲藏和供應是物流冷庫制冷系統設計的重要目的；作為產品質量控制的第一要素，產品安全至關重要。故在制冷系統實際設計中，冷庫基礎材料、制冷設備和制冷劑的應用必須具有較高的安全性和可靠性，從而確保冷庫庫溫的把控合理，為產品的穩定化、安全化供應提供有效基礎[1]。

其二，作為冷鏈系統中產品停放時間最長的環節，物流冷庫對于產品壽命延長和價值提升具有深刻影響；然而在該環節中，產品冷藏效果的實現伴隨著較大的能耗，新時期，為確保冷鏈物流產業發展的綠色化、生態化，就必須注重制冷系統的節能應用，確保實際能耗的有效控制。

其三，新時期，現代化制冷設備的應用使得人們對于冷庫的電氣控制提出較高要求，只有不斷提升冷庫制冷系統的智能化水平，才能確保冷庫制冷效率和質量的提升，實現冷鏈物流產業的現代化、規范化發展。

2 冷庫制冷系統工作原理

制冷系統工作原理是冷庫制冷系統優化設計的基礎。一般情況下，制冷劑循環、潤滑油循環、化霜系統、冷卻水循環以及載冷劑循環等都是冷庫制冷系統的基本組成部分；同時其還包括輔助設備、儀表、控制器件、閥門和管道等細化支撐部件。需要注意的是，根據制冷系統應用形式的不同，其制冷劑循環系統的應用也會存在差異；譬如在壓縮式制冷系統中，壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器是制冷劑循環系統的基本組成。而在吸收式制冷系統中，發生器、吸收器、溶液熱交換器、溶液泵等部件卻替換了壓縮機的作用。

從本質上講，制冷系統也需要遵循熱力學第二定律，冷庫制冷系統是在外界能量的支撐下，使得熱量發生轉移的應用系統。具體而言，當制冷系統開始運作時，低溫低壓的制冷劑蒸汽會被壓縮機吸入、壓縮；并當其達到高溫高壓狀態時，會被排入冷凝器，并在冷凝器的冷卻介質中進行放熱，最后轉化為高壓液體。之后在流經節流閥時，這些高壓液體會被節流為低壓低溫的制冷劑，并再次進入制冷系統的蒸發器，實現冷庫的循環制冷。

需要注意的是，制冷系統應用過程中，制冷系統的劃分、供液方式的選擇、制冷工質的挑選和化霜方式的應用是工藝應用的四個基本環節。具體優化過程中，根據制冷系統的不同，其制冷劑的選擇也存在較大差異。目前而言，氟利昂制冷系統、氨制冷系統、混合工質制冷系統及空氣等工質的制冷系統仍是較為常見且成熟的應用形式。

3 化霜系統優化

3.1 規范化霜系統設備配置

化霜系統是冷庫制冷效率提升的重要保證。實際應用過程中，受低溫影響，冷庫內的水蒸氣會在蒸發器的表面大量凝結，其不僅阻礙蒸發器冷量的傳輸和散發，同時也會對冷庫制冷效率造成嚴重影響。有研究表明，當蒸發器表面的霜層達到一定的厚度時，冷庫制冷效率會下降到30%以下，造成制冷能耗的急劇增加；較差的制冷效果會降低相關制冷設備的使用壽命，同時也會影響產品實際的冷藏效果[2]。因此，在制冷系統應用過程中，實現基礎設備的優化配置至關重要。

3.2 系統熱氟進出口優化

熱氟化霜是化霜系統運作的重要形式，在氟利昂應用過程中，確保高溫狀態下，氟進出口設置合理，能夠有效的提升熱氟應用效率，確保制冷系統運作時制冷效果的提升。

以某物流冷庫為例，該冷庫工程優化過程中，運行初期冷凍庫2臺風機的熱氟氣動閥無法關嚴，化霜時有的熱氣會在經過蒸發器之后，從氣動閥泄露并回到了壓縮機的吸氣口，導致回液現象發生，影響了整體應用效率；分析原因，氣源和氣動閥的壓差存在問題。為實現熱氟進出口優化質量的提升，首先對2臺風機對應的氣動閥進行調整，將氣動閥上的氣源管徑由原來的φ3/8改為φ5/8；同時加大對應電磁閥、過濾器、球閥的應用型號；確保氣動閥工作狀態的良好。從應用效果來看，熱氟進出口氣動閥優化后，制冷系統化霜裝置的化霜時間得以有效縮短，有效的提升了化霜系統的運作效率，后期對整個冷凍庫熱氟冷風機進行改造。改造后的制冷系統運作狀態良好，氣動閥在化霜時可以關嚴，風機正常化霜下，制冷設備的用電量明顯降低，具有良好的社會效益和經濟效益[3]。

3.3 壓縮機回氣

在冷庫制冷系統初期調試階段，對低溫螺桿壓縮機并聯機組的應用也進行了優化改造，首先對一臺低溫機組進行改造實驗，在其機組排氣端恒壓閥的基礎上，增加一個電磁導閥和一個壓差導閥，降低排氣壓力，制冷系統化霜時，壓差導閥可實現機組排氣壓力的有效控制，保證氣動閥與氣源之間壓差的控制合理，從而保證系統運行的穩定性。

4 結語

綜上所述，設計人員只有在充分掌握物流冷庫制冷系統設計要點的基礎上，充分了解制冷工藝應用原理，并做好制冷系統的劃分、供液方式的選擇、制冷工質的挑選和化霜方式的應用等環節的系統優化，才能確保物流冷庫制冷系統的標準化、規范化，繼而在提升物流冷庫運行效率的同時，實現冷鏈物流產業的進一步發展。