冷库是在人工制冷条件下储存鲜活易腐商品的特殊库房,其温度一般低于周围环境温度10℃以上[1]。制冷机组是冷库制冷系统的心脏,通过蒸发器吸收库内热量,再由压缩机、冷凝器等部件驱动制冷剂完成制冷循环,从而维持库内低温环境[2]。制冷机组能否高效可靠运行,很大程度上取决于安装质量。
冷库是在人工制冷条件下储存鲜活易腐商品的特殊库房,其温度一般低于周围环境温度10℃以上[1]。制冷机组是冷库制冷系统的心脏,通过蒸发器吸收库内热量,再由压缩机、冷凝器等部件驱动制冷剂完成制冷循环,从而维持库内低温环境[2]。制冷机组能否高效可靠运行,很大程度上取决于安装质量。
机组安装不当会导致制冷量不足、能耗增加、设备频繁启停等问题,严重时还会引发安全事故[3]。因此,必须严格遵循机组安装规范,优化安装设计和施工工艺,确保机组安全高效运行。
制冷机组安装首先要考虑合理选址,充分利用当地自然条件和建筑环境,最大限度减少能耗[4]。如在寒冷地区可利用自然冷源,减少机组运行时间;在日照充足的地区可利用太阳能加热,降低除霜能耗。机组布置要便于检修和通风散热,避开人员频繁活动区。
制冷机组的选型要与冷库的类型、温度、湿度等级相匹配,提供适宜的制冷量[5]。冷库的热负荷由传导热负荷、渗透热负荷、辐射热负荷和附加热负荷组成。机组制冷量要满足冷库总热负荷的需求,同时考虑一定裕度,应对负荷波动。
制冷机组选型除了要满足制冷工艺要求,还要考虑节能环保和经济性[6]。优先选用能效等级高、制冷剂环保的机组产品。进行设备选型时应综合分析机组的制冷量、能耗水平、运行维护成本等因素,力求在满足制冷需求的同时,实现全生命周期成本最优。
制冷机组安装必须严格按照设计图纸和相关标准规范进行施工,确保安装质量[7]。施工前做好技术交底,组织人员培训。施工过程中严把材料设备进场关、隐蔽工程验收关和调试运行关,发现问题及时整改。做好机组管道的保温绝热,避免冷量损失。
制冷机组宜集中布置在独立的封闭机房内,与冷库隔开[8]。机房选址要避开噪音、振动、废气等污染源,远离易燃易爆场所。机房布置要合理紧凑,满足设备安装、检修、通行的空间要求。重要设备基础应进行单独设计。
机房的建筑构造应符合防火规范要求,建筑材料应选用不燃或难燃材料[9]。机房内应设置足够数量的灭火器等消防设施,并定期检查维护。电气线路应穿管敷设,并与可燃物保持足够距离。
制冷机组运行时会产生大量热量,需要及时散发,否则会影响机组性能[10]。机房应设置合理的通风散热系统,可采用自然通风或机械通风。夏季应加强通风,冬季应适当保温。大型机组宜设置独立的冷却塔,提高散热效果。
制冷压缩机等设备运行时会产生噪声和振动,需要采取综合治理措施[11]。机房内表面应贴覆吸音材料,降低噪声反射。高噪声设备应设减振基础,并加装消声器。冷冻水管、风管等应采用柔性连接,减少振动传递。
冷风机的选型要匹配库房的温湿度要求和货架布置,提供均匀的送风量[12]。不同温区的冷风机宜分别选型,满足不同工艺需求。风量过大会增加蒸发器结霜,过小则降低传热效果。冷风机的数量要与库房面积相匹配,一般每100~150m2设一台。
库房内冷风机宜沿库房纵向均匀布置,大型库房可分区布置[13]。冷风机与库板的距离要满足回风要求,一般不小于1m。冷风机不宜正对库门,避免冷量短路。冷风机与顶棚要有一定距离,便于安装维护。
冷风机应安装在牢固的基础上,保证水平。安装螺栓要定期紧固,防止松动[14]。冷风机盘管铜管与扩口管的连接要采用双扩口或焊接,不得采用软管连接。系统管路要合理设置弯头,减少局部阻力。操作阀门和仪表要便于操作和观察。
冷风机安装完毕后,要进行试运行和调试,检验其制冷效果[15]。测量各点风速风量,评估送风均匀性。测量盘管进出口空气温差,计算显热和潜热交换量。必要时调整风机转速和风门开度,优化送风效果。调试完毕后,及时修补库板孔洞。
制冷管道的材质选择要满足强度、韧性、耐腐蚀性的要求[16]。常用材质有铜管、不锈钢管和无缝钢管等。铜管导热性能好,但强度较低,一般用于小型冷库。不锈钢管强度高,耐腐蚀性好,但导热系数低,一般用于氨系统。无缝钢管强度高,价格低,是大型冷库的首选。
制冷管道布置要综合考虑管径、管长、冷媒流速等因素,降低沿程阻力[17]。宜采用主管加支管的形式,减少弯头和三通。水平管道应设置坡度,便于油液回流。垂直管道应设置固定支架,减少应力。
制冷管道的连接方式有焊接、法兰、丝接等[18]。焊接连接强度高,但施工难度大,一般用于不锈钢管。法兰连接拆装方便,但密封性能差,宜用于大口径管道。丝接连接施工简单,但强度低,多用于小口径铜管。管道连接必须确保气密性,防止泄漏。
露置的制冷管道必须进行严格保温,减少冷量损失和冷凝结露[19]。常用的管道保温材料有橡塑海绵、聚氨酯泡沫塑料等。保温层厚度要满足热阻要求,一般不小于20mm。保温施工要注意分段施工,避免管道应力过大。阀门、法兰等部位应单独保温。
传导热负荷是指通过冷库围护结构传入的热量,与围护结构的传热系数和面积有关[20]。计算公式为:
Q1=K·F·ΔT
式中,Q1为传导热负荷,W;K为传热系数,W/(m2·K);F为传热面积,m2;ΔT为室内外温差,K。
渗透热负荷是指通过门窗、缝隙等渗入的热量和水汽,与开门次数和时间有关[21]。计算公式为:
Q2=0.36·V·ρ·c·ΔT·t/3600
式中,Q2为渗透热负荷,W;V为漏气体积,m3;ρ为空气密度,kg/m3;c为空气比热容,J/(kg·K);t为单位时间内开门时间,s。
辐射热负荷是指透过门窗玻璃进入的太阳辐射热,与玻璃面积和辐射强度有关[22]。计算公式为:
Q3=α·I·F
式中,Q3为辐射热负荷,W;α为辐射吸收系数;I为辐射强度,W/m2;F为玻璃面积,m2。
附加热负荷包括照明热负荷、人员热负荷、设备热负荷等,需要进行估算[23]。一般照明热负荷按10~15W/m2计,人员热负荷按每人200W计,设备热负荷按设备额定功率的20%~30%计。