冻库系统负荷计算与设备选型

冻库系统负荷计算与设备选型

雷小东

重庆远江制冷设备安装工程有限责任公司重庆400042

摘要：本文主要探讨了冻库系统负荷计算的一些常用方法和研究现状，进而深入分析了冻库系统设备选型的要点和方法，希望可以为今后冻库系统的建设和投入使用提供参考。

关键词：冷库系统，负荷计算，设备选型

前言

当前，很多行业都需要建设冻库系统，冻库系统在建设的过程中，必须要研究负荷计算的方法，确保计算结果更加准确，同时，还要注意设备选型，提高冻库系统的运转效率。

1、冷库加工间对室内参数的要求

冷库加工间一般的温度要求在10～18℃，根据所加工的具体食品而不同，既能保证肉禽蔬果食品不致腐败，又能使工作人员不感觉太冷。低于10℃的冷库冷间一般都应采用冷风机作为末端冷却器，不在本文讨论范围之内。有些冷库设有油炸、蒸煮等加工间，其室内热源散热量较大，温度要求也较高，可按常规空调考虑，对送排风要做单独的处理。

除非特殊的加工工艺要求，冷库加工间的湿度一般不予限制。冻干食品的加工和包装车间需要控制相对湿度在35%～50%。由于冻干食品温度较低，本身经过脱水处理，容易吸收空气中的水分，因而有最高相对湿度限制；而空气太干燥，冻干食品又容易变成粉末，因而有最低相对湿度限制。根据加工对象的不同，有些冷库加工间还有适当的洁净要求，具体应遵循国家食品卫生方面的相关生产标准和法规。

当冷库加工间面积大于100m2时，应从以下三方面考虑补充新风:

1.卫生要求。根据冷库加工间操作人员的多少，按现行国家规范或文件规定的最小每人新风量指标确定最小新风量。实际新风量不应低于该最小新风量。

2.补充局部排风量。当冷库加工间内设有局部排风装置时，应根据冷库加工间的压力要求(维持一定正压或维持一定负压)考虑新风量。

3.新风换气次数不小于0.5次/h。常规空调要求新风占送风量的百分数不应低于10%。但对冷库加工间而言，冷库加工间的送风量一般比较大，且与常规空调相比，冷库加工间的室内外温差较大，新风量加大将导致冷负荷的增加，这对系统来说是不经济的。因此冷库加工间应按新风换气次数不小于0.5次/h计算。由于冷库加工间层高比常规空调高，按0.5次/h换气计算所得的新风量与一个典型的常规空调送风量的10%是大致相当的。

2、空调冷负荷计算方法研究现状

空调冷负荷计算理论和应用研究一直是国内外暖通空调行业的研究热点之一，主要的研究方向有冷负荷计算基础理论的研究、负荷计算软件的开发和改进、间歇空调系统冷负荷的计算、不同软件和理论算法之间的比对与分析等。

2.1冷负荷计算基础理论的研究

空调冷负荷计算基础理论的差别主要在于求解房间不透明围护结构动态热过程的计算方法。常用的方法有反应系数法、传递函数法、有限差分法、状态空间法、谐波反应法和频域回归法等。反应系数法是在拉氏变化的基础上，基于S传递函数得到反映不透明围护结构热特性的反应系数，并求解围护结构内、外表面的温度和热流；传递函数法直接使用Z传递函数来计算房间不透明围护结构的传热过程；谐波反应法是将边界条件转化为周期正弦波函数，从而将偏微分方程组变为常微分方程组，并直接获得解析解，该方法受周期性假设条件的限制，不能应用于建筑能耗的模拟计算，采用该方法的代表是鸿业暖通软件；有限差分法通过时间和空间上的离散，将偏微分方程组转化为线性方程组进行求解，采用该方法的有ESP-r软件；状态空间法是在时间上保持连续、空间上离散，将偏微分方程组转化为常微分方程组，并求解所研究系统的传热特性，采用该方法的以EnergyPlus和DeST软件为代表；频域回归方法从墙体不稳定传热的频率响应构造出多项式S传递函数，等价代替围护结构复杂的传递函数，从而简化传热系统特征方程的求根过程，进而求得围护结构的传热过程，目前还没有计算软件应用该理论。

20世纪末，我国学者对热平衡法进行了深入分析并完成了状态空间法的理论研究。状态空间法采用离散的方法将房间离散为一系列的温度节点，然后求解所有节点的热平衡方程组以获得房间的热特性系数，最后通过热特性系数和逐时变化的热扰作用得到房间的逐时冷负荷。

2000年，ASHRAE正式将辐射时间序列法引入手册，并将辐射时间序列法作为其推荐的空调冷负荷计算方法，来源于热平衡法的辐射时间序列法是用于计算设计用空调冷负荷的简化方法，它可以有效替代如传递函数法、等效时间温度法等其它非热平衡简化计算方法。该方法是一种严格的计算方法，计算过程无需迭代且使用简便，但由于其内部的假设使得它并不适用于全年能耗模拟分析。

2.2负荷计算软件的开发和改进

随着计算机技术的高速发展，负荷计算逐渐由计算机软件实现，20世纪60～70年代，美国特灵公司的TRACE和开利公司的HAP负荷计算软件在世界范围内产生了较大的影响，世界各国纷纷开发本国的负荷计算软件。20世纪90年代，国内多家单位将我国现有的冷负荷计算方法开发成了计算机软件，其中以基于传递函数法的PKPM系列软件和基于谐波反应法的系列软件最具代表性。

20世纪60年代中期，各国学者开始研究建筑能耗动态模拟。70年代的石油危机以后，建筑能耗模拟得到了飞速发展，美国相继开发出了2个著名的建筑能耗动态模拟软件BLAST和DOE-2.0，90年代中期又在BLAST和DOE-2.0的基础上，开发出了新一代建筑能耗动态模拟软件EnergyPlus，此外还有SRES/SUN、SERIRES、S3PAS、TRNSYS和TASE等；欧洲于20世纪70年代也开始了这方面的研究，并开发出了软件ESP-r；亚洲学者也意识到了建筑能耗模拟的重要作用，并在软件研究和开发方面取得了一定的成果，比较有代表性的是日本的HASP和中国清华大学的DeST。

3、冻库系统设备选型

冻库、冰库人们习惯把常用冷藏库、冷冻库、急冻库、三种冷库、称为冻库、冰库。冷藏库温度范围-5℃至10℃左右，是冻库中最高温度的一种，故又称为高温冻库；应用范围多为蔬菜水果，医药蛋类等保鲜。

冷冻库温度范围-5℃至-25℃左右，冷冻库属于中低温度范围，称为中温冻库，应用范围食品储存冰淇淋，鱼虾海鲜，肉类食物保鲜。急冻库＜速冻库＞温度在-25℃以下，主要用于肉类、海鲜等，速冻保鲜。

常用保温库板，有聚氨酯板和聚苯乙烯板两种，聚氨酯板密度较高，隔热性能好，但其价格较高，一般小型库体采用聚苯乙烯板其特点为质轻，造价较低，大型库体采用聚氨酯板。

一般高温冷藏库板选用聚氨酯板，厚度75MM至100MM左右，选聚苯乙烯板其厚度为100MM至150MM左右，中温冷冻库和急冻库，选用聚氨酯板厚度100MM至150MM左右，选用聚苯乙烯板厚度为150MM至200MM左右。

制冷机组选择有进口国产风冷型和水冷型两种，一般小型冷库安装风冷型比较适宜，其特点是安装方便，不受水流水质的影响，维修简单方便。大型冷库选用水冷型，其散热效果好，节能省电。冻库使用时必须注意库内卫生环境，定期杀菌除臭，不同食物选择正确的库温以保持食物保鲜。

冷库加工间不适宜采用带融霜装置的冷库冷间用冷风机作为末端空气冷却器，因为存在功能浪费。

采用常规空调的空调末端(吊顶式空气处理机和风机盘管)作为冷库加工间末端空气处理设备，在很多工程中得到运用，空调效果比较理想，但也容易出现问题，集中体现在:采用乙二醇水溶液作为载冷介质后，其空气处理能力的衰减没有被设计者高度重视，造成末端选型偏小，冷源的冷量无法带出。因此建议设计者在选用常规空调末端时，要进行设备换热性能核算，根据产品样本提供的图表算出在实际工况下设备的制冷能力。

4、结束语

综上所述，冻库系统负荷计算的方法很多，针对不同行业的冻库系统建设选取科学合理的计算方法，同时，要在设备选型的工作中制定好方案，促使设备之间搭配合理，运作高效。

参考文献

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[2]余建和.冷库设计一些新做法[J].福建建筑.2015(Z1)：92.

[3]刘清江.冷库运行管理中的节能[J].制冷与空调(四川).2015(03):8.