冰蓄冷疫苗冷庫保溫性能實驗研究

邵超 趙帥 趙有信 馬永志 賀素艷

摘? 要：在一些用電緊張的地區(qū)，冷庫中添加冰蓄冷裝置可以有效地提高冷庫的存儲效果，與傳統(tǒng)冷庫相比，冰蓄冷冷庫對冷庫保溫性能要求更高。為了提高冰蓄冷冷庫的保溫性能，文章利用紅外熱像儀，對冰蓄冷冷庫內部和外部不同部位的漏冷問題進行研究，通過研究發(fā)現(xiàn)，冷庫庫門位置和庫板拼接處冷量損失嚴重。在此基礎上，針對冷庫門和庫板拼接處的漏冷問題提出優(yōu)化方案，提高冰蓄冷冷庫的保溫性能，保證存儲物品的質量。

關鍵詞：冰蓄冷冷庫;紅外熱成像儀;保溫性能;性能優(yōu)化

Abstract：In some areas where electricity is tight，adding ice storage devices to the cold storage can effectively improve the storage effect of the cold storage. Compared with the traditional cold storage，the ice storage cold storage has higher requirements on the thermal insulation performance of the cold storage. In order to improve the thermal insulation performance of the ice storage cold storage，this article uses infrared thermal imaging cameras to study the leakage of cold inside and outside different parts of the ice storage cold storage. Through the research，it is found that the cold storage door position and the storage plate splicing place have a serious loss of cooling capacity. Based on this，an optimization scheme is proposed for the problem of cold leakage at the junction of the cold storage door and the storage plate to improve the thermal insulation performance of the ice storage cold storage and ensure the quality of the stored items.

Keywords：ice storage cold storage;infrared thermal imager;thermal insulation performance;performance optimization

0? 引? 言

在一些用電緊張的地區(qū)，冷庫等冷藏設備一般為壓縮式制冷，耗電量極大，利用傳統(tǒng)冷庫存儲生鮮農產品和疫苗等醫(yī)療制品往往會因為電力不足而出現(xiàn)問題，所以在傳統(tǒng)的冷庫中加入冰蓄冷裝置可以大大緩解峰谷時段電力負荷不平衡的矛盾，在用電高峰期，制冷裝備無法工作的情況下，冰蓄冷裝置利用冰的相變吸收熱量，從而保證冷庫內部的溫度平衡。在制冷裝備無法工作，冰蓄冷裝置工作時的情況下，冷量完全由冰的相變提供，這對冷庫保溫性的要求要比傳統(tǒng)冷庫的更高。

在此之前，有很多學者針對于冷庫的保溫性做了很多研究，例如，鄭大宇等人[1]建立了冷庫的保溫結構的研究模型，并利用該模型對冷庫的保溫性能進行了分析。鄧兆虎[2]等人提出一種采用熱煤油進行加熱的方法，提高冷庫門框的保溫性能。羅金鳳[3]利用一維非穩(wěn)態(tài)熱濕耦合模型，對保溫材料的吸濕特性對冷庫能耗的影響進行了分析研究。方璐[4]針對運行一年的冷庫進行開門試驗和斷電實驗，從而對冷庫的性能進行驗證。鞏增友等人[5]用傳熱學理論討論了不同保溫材料及不同厚度對微型冷庫運行過程中熱負荷的影響，很多學者對提高冷庫的保溫性做了大量研究，但忽略了冷庫運行時具體的漏冷部位。

本文為青島大學機電工程學院院級科研項目，利用紅外熱像儀裝置對正在運行中的冰蓄冷冷庫內部和外部進行實驗，對冰蓄冷冷庫各個位置的溫度進行測試，根據溫度比較，確定漏冷部位，從而針對漏冷位置提出優(yōu)化方案，有針對性地提高冰蓄冷冷庫的保溫性能，保證存儲物品的質量。

1? 實驗方法與儀器

1.1? 實驗環(huán)境與方法

實驗選取青島某冰蓄冷冷庫為研究對象，實驗冷庫內部的平均溫度為16.5 ℃。外界環(huán)境平均溫度為37.0 ℃。利用Fluke Ti27紅外熱成像儀拍攝冷庫內各個位置，根據熱像儀拍攝的圖片中冷庫內的不同溫度，分析出冷庫的漏冷情況。

1.2? 實驗儀器

圖1為實驗使用的Fluke Ti27紅外熱成像儀，紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(tǒng)接收被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，在光學系統(tǒng)和紅外探測器之間，有一個光機掃描機構對被測物體的紅外熱像進行掃描，并聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。

2? 實驗結果與分析

圖2～圖4為冷庫內部拍攝的熱像圖，分別為庫門，冷庫庫頂和幕簾的熱像圖。此時冷庫內部的平均溫度為16.5 ℃。外界環(huán)境平均溫度為37.0 ℃。

由圖2可知冷庫門在關閉的情況下，冷庫庫門的縫隙與冷庫內仍有較高的溫差，可以很明顯地看出整個門框存在漏冷現(xiàn)象，在庫門左上角出現(xiàn)最高的溫度為26.0 ℃，與最低處溫度相差7.7 ℃。

圖3為冷庫庫頂的熱像圖，由圖3可以看出，在庫角位置和庫頂與蒸發(fā)盤管連接處溫度較高，存在較為嚴重的漏冷情況，庫頂角溫度與最低處溫度相差2.4 ℃，庫頂與蒸發(fā)盤管連接處的溫度與最低處溫度相差4.8 ℃。從這兩處可以估計出，冷庫內四個頂角處和庫頂與蒸發(fā)盤管連接處都存在不同情況的漏冷。

圖4為冷庫內幕簾的熱像圖，在冷庫庫門前方中加入幕簾，當開門時能有效地阻擋冷庫內空氣與外界空氣進行熱量交換，從而減少冷量損失。由圖4可以看出，當幕簾未完全封閉時，幕簾的保溫作用大大降低，不能實現(xiàn)阻擋庫內庫外空氣的熱量交換的作用，大量冷量通過幕簾縫隙流失。圖中最高溫度為21.4 ℃，最低為15.4 ℃，兩者溫差為6.0 ℃。

圖5～圖7為冷庫外部的熱像圖，圖5為冷庫庫板拼接處的熱像圖，從圖5中可以看出，在三塊庫板結合的地方，溫度最低，存在嚴重的漏冷情況，圖5中最低溫度為32.1 ℃，最高溫度為35.5 ℃，溫差為3.4 ℃。

圖6為從外部拍攝的冷庫庫門的熱像圖，從圖6可以看出，冷庫門縫隙的溫度最低，為29.4 ℃，圖6中最高溫度為35.4 ℃，二者相差6.0 ℃。圖2和圖6分別是從冷庫內部和外部拍攝的庫門熱像圖，可以看出，冷庫門縫隙存在嚴重的漏冷情況。

圖7為冷庫開門時的熱像圖，當人為打開庫門的時候，從圖7可以看出，冷庫內部的冷空氣從庫門底部進入外界，帶走了大量的冷量。如果開門時間過長，會造成很嚴重的冷量損失。圖7中最低溫度為19.8 ℃，最高溫度為36.6 ℃，溫度相差16.8 ℃。

實驗分別針對冷庫內部的冷庫門、冷庫頂部、冷庫內幕簾，冷庫外部的保溫板，庫板拼接處，冷庫庫門和冷庫開門時的不同情況拍攝了熱像圖，通過分析可以看出，這幾個部位都存在程度不同的漏冷情況。漏冷位置主要集中在冷庫庫門、庫板拼接處，對這兩個部位進行優(yōu)化，從而提高冷庫的保溫性能。

3? 冷庫保溫性能優(yōu)化

3.1? 冷庫門的優(yōu)化

從圖2、圖6可知，當庫門關閉時，大量的冷量通過庫門的縫隙流失，使得冷庫內部溫度提高。從圖7看出，當冷庫門打開時，冷庫內外冷熱交換，會造成冷量損失。在冷庫內部靠近庫門的位置加入幕簾，幕簾從冷庫頂部落到地面，可以起到阻擋冷庫內外界冷熱交換的作用。但從圖4可以看出，幕簾無法保證完全閉合，起不到隔絕內外部空氣的作用。針對這些問題對冷藏門進行以下優(yōu)化：

（1）冷庫門一般分為小型、中型、大型和超大型四種，在符合設計要求和滿足使用的前提條件情況下應盡量減小冷庫門的尺寸大小，選取合適的高度很重要，有研究表明，庫門的高度比庫門的寬度對于冷庫漏冷的影響大得多;

（2）冷庫門邊緣安裝密封條，利用彈性使門縫緊閉，對冷庫門定期進行有效的維護，確保冷藏門無故障啟閉，定期檢查密封條性能，隨時處理冰、霜、水，保持冷藏門的嚴密性，防止運輸工具碰撞庫門;

（3）盡量減少開門次數和開門時間，做到進、出隨手關門，在庫門外側設高效空氣幕，并保證安裝正確，運轉正常。空氣幕是利用空氣射流形成幕狀分布而減少或隔絕外部氣流侵入的有效措施，它具有無色透明、不遮視線、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。在庫門外側加入空氣幕還可以有效地防止庫門出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象。

3.2? 冷庫庫板拼接處優(yōu)化

從圖3和圖6可以看出，冷庫庫板拼接處漏冷情況嚴重。想要減少這部分的漏冷，提出以下幾點優(yōu)化：

（1）冷庫選用高性能聚氨酯保溫板，高性能聚氨酯保溫板密度小、材料輕。密度在35～40 kg/m3，其導熱系數僅為0.018～0.024 W/（m·K），是目前低溫、超低溫冷庫所選用的庫體保溫材料中導熱系數最低的，而且其與其他保溫材料相比較，具有高強度、低吸濕性、氣密性、良好的防火性能、無毒性、無刺激性以及無生物寄生性、加工多樣性、優(yōu)良的建筑性能等諸多優(yōu)點;

（2）采用兩冷庫板對接后偏心鉤連接，冷庫板縫處外涂密封膠處理，避免漏冷現(xiàn)象，這種施工工藝安裝時節(jié)約工時，適用于無墻冷庫板固定裝置的工程;

（3）采用兩聚氨酯冷庫板塊的對接后鉚接，中間灌注聚氨酯發(fā)泡劑進行整體發(fā)泡，使冷庫的所有冷庫板塊都連接為一個整體，然后在冷庫的內外冷庫板縫處涂防水密封膏或使用H型鋁插條，這樣處理杜絕了水分通過冷庫板縫向保溫夾芯的滲透，有力地提高了冷庫的保溫性能。并在內外角部采用金屬角條、鉚釘固定，提高了庫體的整體剛度。

4? 結? 論

在冰蓄冷冷庫運行過程中利用紅外熱成像儀拍攝冷庫內各個位置，根據熱像儀拍攝的圖片中冷庫內的不同溫度，分析出冷庫的漏冷情況，得出以下結論：

（1）冷庫門在關閉時，庫門無法完全密閉，會造成冷量的損失。為了提高冷庫的保溫性能，保證冷庫內溫的度均勻性和穩(wěn)定性，必須要提高冷庫門的密閉性，定期檢查。在滿足使用的前提下，盡量減少門的尺存;

（2）冷庫門在開啟式，冷庫內外冷熱交換，外界的熱空氣會進入冷庫內部，庫內的冷空氣進入外面，并帶走大量水蒸氣，從而破壞庫內的溫度平衡。因此盡量減少開門次數和開門時間，在庫門外側設高效空氣幕;

（3）庫板拼接處是一個較為嚴重的漏冷位置，為減少漏冷，冷庫選用高性能聚氨酯保溫板和不同的拼接方式，減少拼接處的漏冷。

參考文獻：

[1] 鄭大宇，王冠弘，劉衛(wèi)黨，等.冷庫保溫結構優(yōu)化分析 [J].哈爾濱商業(yè)大學學報（自然科學版），2011，27（3）：339-341.

[2] 鄧兆虎，江發(fā)生.冷庫門的保溫裝置研究與開發(fā) [J].現(xiàn)代制造工程，2011（8）：132-135.

[3] 羅金鳳，蘇向輝.保溫材料的吸濕特性對冷庫能耗的影響 [J].建筑技術，2012，43（7）：608-610.

[4] 方璐.冷庫的性能驗證試驗 [J].東方食療與保健，2016（9）：33.

[5] 鞏增友，劉斌，關文強，等.微型保鮮冷庫的保溫性能研究 [J].天津農業(yè)科學，2003，9（2）：12-15.

作者簡介：邵超（1995.02—），男，漢族，山東青島人，碩士研究生，研究方向：制冷與低溫工程;通訊作者：賀素艷（1967.08—），女，漢族，河北唐山人，副教授，研究生導師，工學博士，研究方向：能源與動力工程的熱力系統(tǒng)動態(tài)特性。