纖維織物風(fēng)管在冷庫中應(yīng)用的研究

孫秋瑾 陳柏龍

1沈陽建筑大學(xué)（110168）2哈電（大連）電力設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司（116000）

1 冷庫現(xiàn)存問題

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們生活水平也在不斷提高，人們對(duì)于食品品質(zhì)的要求和需求也越來越大，而冷庫作為儲(chǔ)存食品的地方，被相應(yīng)的提出了更高的要求。冷庫在我國起步較晚，但近些年來，我國冷庫行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)相關(guān)資料顯示庫容量多年連續(xù)提高，且果蔬、肉類、水產(chǎn)品等的冷鏈流通率和冷藏運(yùn)輸率都有了顯著的提高，根據(jù)以往發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)來看，冷鏈流通率越高，流通過程中的腐損率越低。但我國果蔬、肉類、水產(chǎn)品等的腐損率一直居高不下，每年腐損量達(dá)4807萬t[1]。與一些發(fā)達(dá)國家相比，腐損率過高，我國冷庫的發(fā)展還處于明顯落后的狀態(tài)。冷庫作為制冷鏈中比較重要的一環(huán)，是國內(nèi)外食品儲(chǔ)存的一種通用方式。農(nóng)副產(chǎn)品制冷效率的提高與國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高有關(guān)，因此應(yīng)該多關(guān)注食品的儲(chǔ)存，確保食品能有一個(gè)好的儲(chǔ)存環(huán)境。現(xiàn)階段冷庫處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，有些商家為了最大化的利用冷庫，常常出現(xiàn)庫內(nèi)貨物擺放不科學(xué)，送風(fēng)速度、送風(fēng)溫度取值上不合理的問題，導(dǎo)致貨物沒有在一個(gè)最佳環(huán)境下儲(chǔ)存，而減少了儲(chǔ)存壽命。改善冷庫內(nèi)的氣流組織是極為重要的，冷庫內(nèi)合理的氣流組織設(shè)計(jì)是提高庫內(nèi)食品儲(chǔ)存品質(zhì)、儲(chǔ)存時(shí)長的主要因素。

2 傳統(tǒng)冷庫送風(fēng)方式的局限性

目前，冷風(fēng)機(jī)制冷和排管式制冷是我國傳統(tǒng)冷庫采用的兩種制冷方法。其中，冷風(fēng)機(jī)制冷屬于強(qiáng)制對(duì)流換熱，冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，腔內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)，冷庫內(nèi)氣體被迫流動(dòng)，從冷風(fēng)機(jī)回風(fēng)口進(jìn)入腔內(nèi)，與腔內(nèi)蒸發(fā)器進(jìn)行換熱，降低溫度。通過不斷對(duì)流，使冷庫內(nèi)達(dá)到制冷的目的。此制冷方式安裝簡單，但送風(fēng)距離十分有限，會(huì)使得離冷風(fēng)機(jī)較遠(yuǎn)處的食品達(dá)不到貯藏要求整個(gè)冷庫內(nèi)氣流組織達(dá)不到想要的效果。而且冷風(fēng)是直接以高速吹在庫內(nèi)食品上，會(huì)引起食品很大的干耗，嚴(yán)重影響食品貯存品質(zhì)。

排管式制冷的冷庫采用鋁合金管道，通常將排管安裝在冷庫頂部或冷庫側(cè)墻，作為整個(gè)冷庫的蒸發(fā)器。排管內(nèi)裝有制冷劑，通過導(dǎo)熱和自然對(duì)流兩種方式為冷庫制冷。排管式制冷較冷風(fēng)機(jī)制冷的好處是不受送風(fēng)距離的限制，送風(fēng)比較均勻，且送風(fēng)速度小，不會(huì)引起貨物很大的干耗。這是一個(gè)比較有利的貯存條件。但其采用鋁合金管道，在冷庫開關(guān)門的時(shí)候不可避免的會(huì)在鋁合金管道表面結(jié)霜，導(dǎo)致管道受到破壞，影響制冷效果。另外，鋁合金材質(zhì)的存在就意味著造價(jià)很高，比冷風(fēng)機(jī)高出一大截，性價(jià)比不高。

一種新型的送風(fēng)末端應(yīng)運(yùn)而生-纖維織物風(fēng)管送風(fēng)，也稱為布袋式送風(fēng)[2]。從根本上解決了傳統(tǒng)冷庫送風(fēng)系統(tǒng)的問題。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有了杜肯索斯空氣分布系統(tǒng)有限公司技術(shù)中心，但是暖通工程師們對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)還比較陌生，在此領(lǐng)域的研究相對(duì)較少，因此，合理的設(shè)計(jì)纖維空氣分布系統(tǒng)，對(duì)原有的設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充完善是十分有意義的。

3 纖維織物風(fēng)管送風(fēng)方式

纖維織物風(fēng)管由特殊的纖維材料織成，集空氣的傳輸和分布于一體。早在20世紀(jì)50~60年代，世界各國的暖通工程師們就嘗試將纖維材料制成的送風(fēng)末端應(yīng)用于冷庫中，纖維織物風(fēng)管在冷庫中應(yīng)用一般直接和冷風(fēng)機(jī)送風(fēng)口連接。在冷風(fēng)機(jī)送風(fēng)口處做一個(gè)接口，將風(fēng)管套在接口處，再用柳釘?shù)裙潭ā＠滹L(fēng)直接送入風(fēng)管中，再由風(fēng)管表面以滲透或者噴射的形式送到冷庫內(nèi)，不需要設(shè)計(jì)回風(fēng)系統(tǒng)，直接從冷風(fēng)機(jī)背面回風(fēng)口回風(fēng)。

3.1 纖維織物風(fēng)管送風(fēng)模式及適用場(chǎng)所

根據(jù)纖維織物風(fēng)管表面開孔形式的不同，將纖維空氣分布系統(tǒng)送風(fēng)模式分為純滲透式、純噴射式、條縫滲透式、噴射滲透式四類。

1）純滲透式:僅依靠纖維材料的滲透性向室內(nèi)送風(fēng)，送風(fēng)面積大，送風(fēng)速度低，可達(dá)到送風(fēng)房間對(duì)于均勻性的要求。適用于食品生產(chǎn)廠房，食品儲(chǔ)存庫房等空間。

2）純噴射式:纖維材料本身不具有滲透性，僅依靠在風(fēng)管表面開設(shè)噴口向室內(nèi)噴射送風(fēng)，可達(dá)到較高的送風(fēng)速度。適用于高大空間的廠房、體育館等。

3）條縫滲透式:通過在滲透性纖維材料織成的風(fēng)管表面開設(shè)條縫，一部分送風(fēng)通過開設(shè)的條縫送入室內(nèi)，一部分通過滲透性材料送入室內(nèi)。

4）噴射滲透式:通過纖維材料的滲透性和纖維風(fēng)管表面開設(shè)的小孔向室內(nèi)送風(fēng)，可達(dá)到向指定位置的送風(fēng)。適用于對(duì)送風(fēng)有特殊要求的高大空間體育場(chǎng)所及超市等。

3.2 纖維織物風(fēng)管送風(fēng)特點(diǎn)

1）面式送風(fēng)，送風(fēng)均勻。纖維織物風(fēng)管送風(fēng)系統(tǒng)由貫穿于整個(gè)送風(fēng)空間的纖維材料織成的風(fēng)管向室內(nèi)送風(fēng)，代替了傳統(tǒng)的鐵皮風(fēng)管，風(fēng)閥，散流器等，其整體相當(dāng)于一個(gè)大的靜壓箱，寧靜降噪，送風(fēng)面積大，送風(fēng)速度小，無吹風(fēng)感，不會(huì)產(chǎn)生干耗現(xiàn)象，食品水分散失，導(dǎo)致食品品質(zhì)下降。可向室內(nèi)均勻送風(fēng)，冷藏庫在貯藏食品的時(shí)候，人們最關(guān)心的便是冷藏庫內(nèi)的氣流分布是否均勻。

2）防結(jié)霜。從冷風(fēng)機(jī)送風(fēng)口送出的冷風(fēng)直接進(jìn)入纖維織物風(fēng)管內(nèi)部，在靜壓的作用下，沿風(fēng)管徑向滲透出風(fēng)，在風(fēng)管表面形成一層冷氣層，冷氣層包裹了整根纖維織物風(fēng)管，阻止了冷庫來回開關(guān)門時(shí)滲入庫內(nèi)的空氣接觸風(fēng)管，從而避免了風(fēng)管表面結(jié)霜現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3）易清洗，送風(fēng)過程衛(wèi)生。傳統(tǒng)的鐵皮風(fēng)管由于難于拆卸，重量較重等原因不易清洗，長期使用管內(nèi)積聚了很多灰塵，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)這些灰塵全部都隨空氣流動(dòng)送到了送風(fēng)房間內(nèi)，在一些相對(duì)封閉空間里，很容易引起病態(tài)建筑綜合征和一些建筑相關(guān)疾病。而纖維織物風(fēng)管重量輕，易于拆卸，可定期清洗。解決了傳統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)帶來的衛(wèi)生問題。在冷庫中應(yīng)用保證了食品品質(zhì)。

纖維織物風(fēng)管以上的這些特點(diǎn)為其在冷庫中應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

4 纖維織物風(fēng)管在冷庫應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法

本節(jié)通過送風(fēng)模式的選擇、管內(nèi)風(fēng)速、管徑和風(fēng)管材料的選取以及開孔形式的確定等幾部分對(duì)纖維織物風(fēng)管進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以求得出準(zhǔn)確的冷庫用纖維織物風(fēng)管布置思路[3]。

4.1 送風(fēng)模式、安裝方式及材料選取

纖維織物風(fēng)管在冷庫中應(yīng)用一般選取噴射滲透式或純滲透式纖維織物風(fēng)管向冷庫內(nèi)送風(fēng)，本節(jié)以噴射滲透式風(fēng)管為例。為了防止凝露，達(dá)到均勻送風(fēng)的效果，需要選取大滲透率的纖維材料。安裝方式選擇半圓附壁形式，可節(jié)省一定的庫內(nèi)空間，提高冷庫容積利用率。

4.2 計(jì)算風(fēng)管直徑

風(fēng)管直徑根據(jù)送風(fēng)量和風(fēng)管入口風(fēng)速確定，風(fēng)管直徑和管內(nèi)風(fēng)速的關(guān)系如下式:

其中，Q——系統(tǒng)送風(fēng)量（m3/h）；D——風(fēng)管直徑（m）；v——初選風(fēng)速（m/s）；

風(fēng)速的選取與管內(nèi)靜壓有關(guān)，當(dāng)兩者不匹配時(shí)極易造成風(fēng)管抖動(dòng)，應(yīng)保證風(fēng)管不發(fā)生抖動(dòng)的情況下，合理選擇風(fēng)速。

4.3 選取纖維滲透率，確定滲透風(fēng)量

選取大滲透率40~100mm/s的纖維織物風(fēng)管，且要保證滲透風(fēng)量占總風(fēng)量的40%以上，滲透風(fēng)量和滲透率的關(guān)系如下式:

其中，Qf——滲透風(fēng)量（m3/h）；Fc——滲透率（（m3/s）/m2）；Sa——風(fēng)管表面出風(fēng)面積（m2）；Pa——平均壓力（Pa）；Pc——參考靜壓（Pa）；

4.4 確定開孔角度、開孔排數(shù)、開孔直徑、開孔數(shù)量和開孔間距

由于纖維織物風(fēng)管布置于整個(gè)冷庫中間，且附著于冷庫頂部，為使冷庫內(nèi)部氣流更加均勻分布，在半圓式纖維織物風(fēng)管的三點(diǎn)鐘和九點(diǎn)鐘方向開孔。

根據(jù)噴射風(fēng)量和噴射風(fēng)速由上式（1）可計(jì)算出噴射面積，從而得到開孔直徑及開孔數(shù)量。

纖維織物風(fēng)管的長度根據(jù)冷庫內(nèi)貨物的擺放長度選取，根據(jù)纖維織物風(fēng)管長度選取合適的開孔間距。

完成以上步驟即完成了纖維織物風(fēng)管在冷庫中應(yīng)用的初步設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

文章通過對(duì)比傳統(tǒng)送風(fēng)方式和纖維織物風(fēng)管送風(fēng)方式，突出了纖維織物風(fēng)管送風(fēng)在冷庫中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。纖維織物風(fēng)管面式出風(fēng)，送風(fēng)速度小，保證了冷庫內(nèi)氣流均勻且不會(huì)引起貨物很大干耗；風(fēng)管選擇大滲透率材質(zhì)，防止了風(fēng)管表面產(chǎn)生凝露；易清洗、重量輕、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，使其在冷庫中應(yīng)用簡單方便。并且文章提出了纖維織物風(fēng)管在冷庫中應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法，為實(shí)際設(shè)計(jì)過程提供了幫助。