论制冷系统节能运行 PPT课件

1、论制冷系统节能管理,何斌科,国际注册一级建造师 国际注册高级项目管理师 国家注册热泵高级工程师 制冷工程师 中国制冷学会高级会员 河南省空调冷冻节能协会常务理事 中国畜牧业协会会员 中国农业工程学会畜牧分会理事 从业27年，长期从事食品加工工业地产，物流工业地产，畜牧养殖工业，冷链物流工业地产开发的战略投资，项目开发的规划设计，项目招投标，建设管理，运营管理。 电话13782317836 QQ： 534592236 邮箱：;,随着冷链行业的高速发展，冷库的普遍运用，冷库的能源管理越来越重要，众所周知，冷库的能源需求配置主要是：制冷系统，冷库的照明系统，冷库的叉车、冷柜

2、插电系统，以及办公用电，消防用电。在冷库设计时：制冷系统占比为60-65%；照明系统占比为5-8%；叉车，冷柜插电为10-15%；其他冷库门，滑升门，装卸货平台占比3-4%；办公用电占比为4-5%；消防用电6-8%。 下面是一座40000万吨冷库设计用电负荷配置表,从上面数据可以看到，制冷系统电能配置最大，在目前国内冷库的耗电成本在21-50元/托.月（经调查国内上海，河南，深圳，东莞近8家较有名的冷库求得的数据）。目前市场上-18冷库储存费在：2.8元/吨.天-4.5元/吨.天。一月为84元-135元，如电费超过35元，利润将会很薄，甚至不赚钱。能耗在产品成本中占据较大的位置，为25%-45

3、%； 目前市场上的不稳定，冷藏费用的低价竞争，电耗成本的居高不下。国家电网的大工业用电在华南地区，西南地区，华东为峰平谷定价模式，中原地区（河南）电价为一刀切的模式。在低市场价，高电耗成本情况下，冷库节能，刻不容缓。,一、冷库如何节能： 根据我个人从业20多年的经验，从设计、建设、生产运营的角度上浅谈几点：,设计： 建筑保温设计：冷库建筑目前分两种，一种为土建结构库，一种为PU拼装板冷库；冷库保温板不是绝对绝热，而是一个长期蓄冷过程，特别是地坪保温，大家知道，建筑材料的热导系数是根据材料的性质（密度，材料分子构成性质）确定的，此数据一般属恒定数据，可变动的数据为热阻值，热阻值是根据材料的厚度确

4、认，在导热系数恒定的情况下，在设计上应增加热阻值以减少冷损失。冷库墙体，顶板，地板保温设计取值一般为8-10W/。 以-20PU保温板拼装低温冷库为例： 环境温度根据当地年平均最高温度计算，河南省2011年夏季平均温度为38.5，最高超过42，华东地区夏季最高为38.39，平均为35，广东地区夏季最高温度达41，平均为37； 按一座22000托室外拼装PU板计算，容积为192080m，冷库内面积为11620，净高度为14米。建筑物长度为140米，建筑物宽度为98米，月台宽度为15米，建筑物占地面积为13720，建筑物总高度为16.8米（除开月台高度），檐口高度为：15.8米。设计使用为200厚

5、PU板，容重为38kg/m，导热系数为0.022；库板每平米成本价为270元。地板设计为200厚XPS成型板错峰铺设，XPS板导热系数为：0.028。,XPS地板：地下常年温度为（广东地区）20-22，取值为21摄氏度，温差值为41。地板按规范设计取值8-10w，保温设计厚度200厚，每平米热负荷为：5.14w/，满足设计要求； PU墙板：室外夏季平均最高温度为（广东地区）34-41，取值38，温差值为58。保温设计厚度为200厚，每平米热负荷为：6.38W；满足设计要求； PU顶板：室外夏季平均最高温度为（广东地区）34-41，因为顶板直接暴晒的阳光下（外保温内结构）或是顶部闷层影响（外结构

6、内保温）板面的温度值较高，取值应比墙板高1-3，为39.5。温差值为59.5。保温厚度设计为200厚，每平米热负荷为：6.55W，满足设计要求。,从以上数据分析，设计满足设计规范要求，保温板在200厚时成本价为270元/，XPS板成本价为1000元/m，200厚时为200元/。 节能与成本投资一直是一个较矛盾的两个对立面，但是如果利用好成本投入与节能回收率将会真正满足投资者的节能要求与目的； 室外拼装冷库的使用寿命一般按30年计算，以上库房总材料面积为： 顶板受热面积为：13720； 墙板受热面积为：7800.8； 地板受热面积为：13720； 总受热面积为：35240.8。 以上材料总投资为

7、：855.4618万元。 以上材料耗能为： 顶板耗能为89.9kw/h; 墙板耗能为：49.77kw/h; 地板耗能为：70.5kw/h; 总耗能为：210.191kw/h。 一年耗能为：1841273.1KW； 以上设计按规范及投资额度不会存在问题，但是，外保温内结构冷库由于屋面板在阳光直晒下的表面温度达42-45，外结构内保温冷库顶夹层温度均高于室外温度的38，达5。此时按此计算就难以满足节能计算，建议库顶板的厚度做到250mm，投资额度每平米增加30元。总投资增加：41.16万元 。每小时节能19.317kw，一年可节约169216.92kw，3年即可收回投资。,二、制冷系统设计： 制冷

8、系统设计按常规设计根据库内温度要求，进出货物频率，进出货物温度，建筑物热负荷配置制冷系统设备，很多公司，包括消防局的硬性规定，设计院在设计时均不会违反规范，在系统设计取值偏大，机房与末端由于消防规定离需求点都很远，管道流程距离远，压缩机配置较大，冷凝器冷凝温度较高，蒸发器一味追求风场均衡，面积小，台数多等等。 我从个人经验上提几点与大家分享： 制冷管道离最远的用户点不要超过80米，以减少工质长距离循环带来的压力损失； 热氨融霜管道直径总管径不要小于D89，减少热损失，降低管损，缩短融霜时间，降低冷库内因融霜而引起的温度波动； 室外低温管道保温厚度应在设计基础上增厚1.2，束管应做成箱体保温，管

9、道表面外保护层应不透水，不透气； 管道补偿不要采用弯头补偿，而采用波纹伸缩型，管道施工时应以制冷管道为主，其余管道应给制冷管道施工让路，以减少弯头，路径的损失； 制冷负荷计算时压缩机应取较小值计算，压缩机应设计变频控制，在温度变化较大的制冷系统压缩机应采用内容积可调控制； 蒸发器单台蒸发面积应大于设计值，风机功率应设计变频控制； 冷凝器的温度应低于35，在33-35较好；实际运行的冷凝压力控制在9-11kar最佳；冷凝器水泵水量要大，风机可以实现变频控制； 冷库制冷系统供回液阀门组设计尽量靠近蒸发器附近，尽量取消集中 式调节站供液操作系统，以减少系统的“冷损失”。相比 集中调节站，可节能3-5

10、%。,供液方式的设计： 现在的氨系统一贯采用氨泵供液设计，在-18冷冻储藏，0-4冷藏，甚至15高温库中都一概采用氨泵强制供液，根据多年从业经验，氨泵用于速冻等大冷量，热负荷变化较快的系统是较经济的，在一般物流型冷库可采用重力供液，相比氨泵供液系统，可节约能耗5%（比如广东粤泰冷库，约克的系统，重力供液设计）。在15高温冷库中因蒸发温度较高，可采用氟利昂系统的直接膨胀供液调节较为经济，相比氨泵供液循环可节约能耗3%左右。 系统自动化设计的普及，自动化设计能减少人力成本带来的压力，按国家安全规范规定，3000吨以上的冷库每班人员不少于3人。氟利昂系统无人值守的全自动设计，氨制冷系统考虑泄漏风险，

11、自控设计后可减少至1人值守，人力成本节约近2倍。自动控制还可以达到避峰运行，变频运行，节能可达到5-8%。,建设中对能源管理带来的问题： 冷库建设上如果管控不佳，也会出现不应该的耗能，比如： 冷库在施工中的工序交接管理制度的落实，我从业20多年，在很多公司的冷库建设中，发现很少有人能注重施工的工序交接管理的重要性，造成一些质量问题。直接影响冷库的能耗。 案例分析：某公司冷链物流库建设质量 因物流公司反映其电费成本一直居高不下，公司特组成由总工，项目部长，工程师，业主共同组成的调查小组对原因调查分析,冷库板缝处理不良，板缝内出现空洞，跑冷耗能。,原因分析： 施工管理不善，板缝超过设计规范规定的1

12、mm； 施工未有工序交接单，上下工序未衔接，造成质量隐患； 材料审验把控不足，材料未经过正规程序检测，未有入场检测报告； 以上原因直接导致冷库跑冷，能耗成本高于其它同等冷库的3倍，维护费用高于其它同等冷库的10倍。如此的案例还有很多，但由于时间关系，就不在一一列出。,案例图片说明：,施工擅自改变设计，冷库门口地坪损坏，跑冷耗能。,施工管理不善，管道保温不良，管道跑冷结冰,施工处理不良，库板跑冷结冰,冷库板穿孔保温处理不良，跑冷耗能,冷库门口处理不良，门口跑冷，地坪损坏。,施工时未严格把控质量，冷库内地坪出现冻融循环而损坏,从以上图片上看到，施工质量不仅能带来能耗的问题，而且设施质量难以满足使用

13、要求。此问题长期出现在国内的众多冷库中。,三、设备运营管理： “设备在于养不在于修”，做好保养会增加设备使用寿命，降低设备折旧成本，减少设备维修成本，降低设备能耗成本，增加设备安全性能，增加设备机械效率，降低设备管理成本。 一个公司，保障其正常生产的是设备的正常使用，如设备的效率低下，使用寿命的缩短，将会导致其折旧成本的上升，投资回收率的降低，生产的不正常，能耗的增加。 关于我个人的一些经验与大家共同分享： 少维修，勤保养； 少动嘴，多动腿； 制定全套简单可行的保养流程，并落实到位； 系统的全自动控制模式，根据电价峰谷平来调节机组运行时间，可节约电能大约5-10%； 融霜压力在蒸发器进口位置不

14、低于8kar，融霜间隔时间根据产品，进出货物情况调节，尽量缩短融霜时间，以降低库内因融霜产生的热负荷； 物流型冷库除必须加湿产品尽量取消水融霜； 蒸发冷的变频控制及及时保养，水质软化，水盘清理，填料清洗，除藻，清污，除垢。 不同蒸发温度的系统尽量不要并联运行； 由于同一系统的制冷压缩机只能在同一个蒸发温度下运行，所以不同蒸发温度的冷间如果并 联运行，对于相对蒸发温度较高的冷间就处于不节能的运行状态，该冷间热负荷越高就越不节能。应当尽量避免这种情况的出现。氟利昂制冷系统中一机双温冷库的做法，在高温库回气管上加背压阀，在低温库回气管上加单向阀，是不节能的典型做法，不应提倡而宜废止。,蒸发器已结霜堵

15、塞翅片达1/2，能效降低一半。,多温度参数的库温调节： 库房温度理想的控制方式是以库房的平均温度、冷风机的进风及其出风温度为输入参数，编制适当的控制程序，通过PLC进行调节。如此温库调节可以达到节能的要求，也能满足某些库房高精度温度调节的需要，目前己可达到0.250C的精度要求，节能约10。 案例：设备管理不善造成的能源浪费问题 以上问题多发生在各大冷库，食品加工企业，加强员工技术教育，职业道德教育，企业文化灌输，制定可行的技术管理，设备保养流程，或进行专业外包，让专业公司来执行维护，可给企业节约15%的管理费用。,四、仓库运营管理 仓库运营管理属于生产管理，很多企业都忽略了仓库管理在能源管理

16、的重要性。 案例分析：某公司仓库管理不善带来的耗能后果,低温冷库直接进入新鲜高常温果类产品，造成制冷系统高负荷运行，蒸发器结冰耗能。,同一温度区域冷库进入不同温度要求货物，高温产品与低温产品共入低温冷库，耗能严重。,由于高温产品进入冷库，使蒸发器很快结冰霜，融霜不尽使蒸发器严重冰塞，失去功能，电耗直线上升，温度无法满足库温要求。,冷库地坪结冰厚度达100mm而无人清除，制冷系统负荷超重，耗能增加，设备设施严重损坏。,从以上案例可以看出，冷库运营管理的缺失无端的造成能源的浪费，设备设施的损害。 如不加强运营管理，再好的冷库也无法满足投资者的利润要求。,以上问题带来的耗能后果： 冷库设计储藏能力为

17、12000吨，为快速流通性物流冷库，冷库每天运行时间为8小时，系统设计配置为LG20/250KW（电机）2台，轴功率：400KW，LG16/132KW1台，轴功率：106KW。冷风机功率为225KW，蒸发冷功率为57kw,氨泵功率为8KW。合计耗能为796KW/小时。耗能为：6368kw/小时.一年能耗为：2324320度。 此事故已出现2年，每天需要运行时间为16小时（据调查得知）耗能为：12736KW/天。 上述原因造成2年的能耗为：9297280度电，合计费用（按0.70元/度）为：6508096元； 正常的两年耗能为：4648640度电，因此原因浪费的能源为：4649184度，合计费用

18、（按0.70元/度）为：3254428.8元。此冷库两年的周转率为300万吨，目前市场上的储存费为3.0-4.5元（按4.5元每吨计算），其电费成本达：2.17元/吨，每吨产品多投入1.08元； 从以上的案例数据分析，此冷库属于经营的管理不善，造成能源管理浪费，产品的能源成本达48%，已不能满足投资者的投资盈利。如不加强运营管理，再好的冷库也无法满足投资者的利润要求。,经典案例分享：某公司10000吨-20低温物流冷库末端冷风机节能改造： 1、改造原因： 冷库在设计时一味的追求风场平衡，设备选型配置造成冷库冷风机单台蒸发面积过小，风机台数配置过多； 2、改造参数： 1)冷库总蒸发器为100台，

19、共计5间冷库，每间冷库20台， 每台蒸发 器3组风机，每组风机0.75KW ，合计每间冷库风机总功率为45KW，合计225kw。 2)风机单台风量900m/min，风压176kpa,射程18米，冷库设计射程10米； 3、经过对风量，风压，射程的核算后，采用变频技术进行改造后： 1）频率从原50HZ变频为40HZ，转速从1400R/min降低为1080R/min； 2）风量574m；风压136kpa；射程为13米；满足设计所需。 3）冷库温度从14.5降至-20时间保持原时间45分钟不变，每天开机降温时间8小时不变； 4、改造前后能耗及节约差值：,1）改造前单台蒸发器耗能为：2.8125度电（实际测量数据），每天8小时运行耗能为22.5度，一年耗电为8