大型冷库通常采用蒸气压缩式制冷系统,可根据项目条件选择氨、二氧化碳或适用的合成制冷剂,并配置集中式、分布式或组合供冷方案。对于冷负荷较大、统一运营的工业冷库,可以重点比较氨制冷及低充注氨方案;对于分期建设、库房需要分别启停的项目,可以比较并联机组或模块化配置;对主制冷剂分布范围有要求的项目,还可以评估复叠或二次供冷方案。
具体采用哪一种,需要结合储存产品、温度层级、进货量、当地气候及运行管理条件确定。仅凭建筑面积或库容,难以得出适合项目的系统结论。
一、先分清制冷剂、压缩机和系统形式
在大型冷库方案沟通中,氨制冷、螺杆机组、并联机组和载冷剂供冷经常被同时提到,但它们描述的是不同内容。
氨、二氧化碳及合成制冷剂,说明系统使用什么制冷工质;螺杆式、活塞式等,说明压缩机的结构类型;并联机组说明多台压缩机组合运行的方式;集中式与分布式,说明设备如何组织和服务各个库区。
直接供冷与二次供冷则涉及冷量如何输送到库房。直接供冷由制冷剂在用冷末端蒸发吸热,可进一步采用直膨或泵循环供液等形式;二次供冷通过另一种介质,将冷量输送到用冷区域。
因此,大型冷库选型应将这些条件组合成完整方案。例如,氨系统可以采用螺杆压缩机,也可以通过二次供冷服务库区;并联配置也不限于某一种制冷剂。
二、氨制冷系统适合哪些大型冷库?
氨具有良好的制冷性能,是大型工业制冷可评估的技术路线之一。对于库区相对集中、冷负荷较大,并具备专业运维条件的冷链仓储和食品加工项目,可将氨系统纳入方案比较。
根据温度层级和运行需求,系统可以设置相应的压缩机组合、供液及控制方式。较大的低温负荷,还需要评估压缩级数和具体设备的适用工况,不能只按压缩机名义功率选择。
氨具有毒性和可燃性特点,选型时应同步考虑充注量、设备与管路布置、检测通风、安全保护及运行管理。采用低充注量设备,可以改变氨的使用量或分布方式,但仍需落实相应设计与管理要求。
是否选用氨系统,应综合判断场地条件、适用要求、维修资源和长期运行成本,不宜仅依据制冷剂价格作决定。
三、合成制冷剂并联或模块化方案适合什么情况?
采用适用合成制冷剂的并联机组或模块化配置,可用于需要分区控制、分期投入或分别运行的冷库项目。具体如何分组,应结合各房间的温度、负荷、距离和作业安排确定。
多台压缩机组合运行,可以通过适用的容量调节和控制方式匹配负荷变化。设计时还需要校核供液、回油、管路压降及最小稳定运行条件,避免只增加机组数量而忽略系统配合。
合成制冷剂包含不同工质,安全类别、工作压力、设备兼容性及环境属性并不相同。方案中应明确具体制冷剂,并核实当地适用要求及后续供应维护条件,不能用笼统的“氟利昂系统”代替技术说明。
对于楼栋分散或需要独立管理的项目,还应比较集中供冷与分区设置设备的建设和运维差异。系统独立并不自动意味着具备备用能力,备用要求需要另行确定。
四、二氧化碳系统与氨/二氧化碳复叠系统如何考虑?
二氧化碳可用于不同的制冷系统形式,常见的方案讨论包括跨临界系统,以及与氨等工质组合的复叠系统。两者的设备构成和运行方式不同,应分别评估。
氨/二氧化碳复叠系统通过换热器连接两个相互独立的制冷回路,由氨侧承担较高温度侧的制冷任务,二氧化碳侧承担较低温度侧的任务。在适当设计下,可将氨回路限制在较集中的设备区域,减少其向生产或储存区域的分布。
二氧化碳跨临界系统则需要结合环境温度、排热方式及高压控制进行设计。跨临界运行时,向环境排热的设备为气体冷却器,应按实际循环形式选型。
二氧化碳系统需要重视承压部件、停机或停电时的压力管理,以及泄漏检测和通风条件。其全年能耗还受到气候、温区、负荷变化和控制策略影响,不宜给出适用于所有项目的固定节能比例。
五、哪些项目可以考虑载冷剂二次供冷?
当项目希望减少主制冷剂在库区的分布,或需要通过管网向多个区域供冷时,可以评估二次供冷方案。
这类系统先由制冷设备冷却适用的载冷介质,再通过循环系统将冷量输送至末端。载冷介质应结合使用温度、材料兼容性和使用场景选择,不能将某一种乙二醇或盐水配方通用于所有温区。
二次供冷需要计入附加换热温差、循环泵能耗和管网压降,并校核低温下的黏度、冻结风险及维护要求。对于低温或速冻任务,更应比较介质性能及输送成本,再判断是否适合采用。
二氧化碳也可以在适当系统中作为两相载冷介质使用,但这种方式与氨/二氧化碳复叠压缩制冷并不相同,技术方案应写清其具体作用。
六、大型冷库一定要用螺杆压缩机吗?
螺杆压缩机是大型制冷项目可选的设备类型,活塞式等压缩机也可以通过合理组合满足相应需求。压缩机形式应根据制冷量、工况、调节范围和维护条件选择。
选型首先要核对实际蒸发及排热工况下的制冷量和输入功率,再检查高峰与低负荷时能否稳定运行。蒸发温度是制冷剂在蒸发器内的工作温度,与库内空气温度不同。
冷冻储存与速冻加工的负荷也应分别计算。已经冻结的货物入库保存,与鲜品在限定时间内达到目标中心温度,属于不同任务。设备组合及控制方式需要适应实际进货、降温和融霜安排。
多温区项目还应评估按温度层级分组,避免较高温区长期随最低温区的工况运行。设备容量过大后频繁启停,同样可能影响运行表现。
七、最终选型还要比较哪些条件?
首先是散热与现场配套。风冷设备需要满足夏季工况下的排热能力,室外设备区应具备良好的通风及检修条件;水冷或蒸发冷却方案则需要结合水源、水质、补水排水和维护能力评估。寒冷地区也要考虑低环境温度下的启动、压力控制和防冻措施。
其次是库内末端与控制。冷风机或其他末端设备应与温区、货架和货物布置匹配,预留送回风、融霜排水及检修空间。温度记录、报警、融霜协调和故障隔离,应与运营方式相适应。
再次是全年运行与维护成本。比较不同方案时,应统一产品、处理量、气候和工程范围,同时核算设备、管路、散热、控制及安装投入,并考虑压缩机、风机、泵和融霜等能耗,以及用水、备件和维护费用。单个额定工况下的效率,不能直接代表全年运行成本。
备用能力则应根据货物要求、允许停机时间和维修条件确定。除压缩机外,还要检查共用供电、控制、泵和散热设备等环节,避免只关注主机数量。
开展方案设计前,建议提供储存产品、库房尺寸与温区、设计库存、日进货量、产品进库状态、降温要求、供电供水条件及建设计划。已有冷库改造,还应补充设备和管路现状资料。
浩爽制冷(上海浩爽实业有限公司)面向大型冷链物流、农产品流通及食品加工等项目,结合负荷计算、场地条件和运营需求开展制冷系统方案比选,将制冷剂、设备组合、供冷方式及交付要求落实到具体设计,为冷库建设与后续运行提供依据。