冷能利用裝置工程設計

1. 製冷設備原理

製冷設備是製冷機與使用冷量的設施結合在一起的裝置。設計和建造製冷裝置，是為了有效地使用冷量來冷藏食品或其他物品；在低溫下進行產品的性能試驗和科學研究試驗；在工業生產中實現某些冷卻過程，或者進行空氣調節。物品在冷卻或凍結時要放出一定的熱量，製冷裝置的圍護結構在使用時也會傳入一定的熱量。因此為保持製冷裝置中的低溫條件，就必須裝設製冷機，以便連續不斷地移去這些熱量，或者利用冰的熔化或乾冰的升華吸收這些熱量。製冷設備的冷卻方式有直接冷卻和間接冷卻兩種。直接冷卻是將製冷機的蒸發器裝設在製冷裝置的箱體或建築物內，利用製冷劑的蒸發直接冷卻其中的空氣，靠冷空氣冷卻需要冷卻的物體。這種冷卻方式的優點是冷卻速度快，傳熱溫差小，系統比較簡單，因而得到普遍應用。間接冷卻是靠製冷機蒸發器中製冷劑的蒸發，從而使載冷劑(例如鹽水)冷卻，再將載冷劑輸入製冷裝置的箱體或建築物內，通過換熱器冷卻其中的空氣。這種冷卻方式冷卻速度慢，總傳熱溫差大，系統也較復雜，故只用於較少的場合，如鹽水製冰和溫度要求恆定的冷庫等。[1]

按照冷卻目的和冷量利用方式的不同，製冷裝置大體可分為冷藏用製冷裝置、試驗用製冷裝置、生產用製冷裝置和空調用製冷裝置四類。

冷藏用製冷裝置主要用於在低溫條件下貯藏或運輸食品和其他貨品，包括各種冰箱、冷庫、冷藏車、冷藏船和冷藏集裝箱等。

2. 超導托卡馬克的「HT-7U超導托卡馬克裝置建設」介紹

HT- 7U超導托卡馬克以其具有低溫超導的縱場磁體系統和極向場超導磁體系統而受到國內外聚變界的廣泛關注。我們等離子體物理研究所的全體員工為我們所能承擔這樣一個國家級的重大科學研究工程項目而感到無比榮幸，為使我所廣大科研人員特別是未能直接承擔這個科研任務的同志們能較為全面的了解該科研項目的情況，進而也為完成該項目獻計獻策，特在此簡要介紹有關該項目的立項、預研、設計等情況。我們非常歡迎所內外的廣大科研人員都來關心、關注HT-7U工程項目的設計和建造，為順利完成這一重大科學工程項目而努力。 近年來，我國的核聚變研究伴隨著全面改革開放和國家的綜合國力的增強從而對科學技術研究及教育投入的逐步增加而得到長足的發展，多年來陸續建成的一批核聚變實驗研究裝置都取得了極好的實驗研究成果。其中建在我所的HT-7超導托卡馬克尤其以其具有低溫超導縱場磁體系統而倍受國內外聚變界的關注。為了更進一步發展、推進我國的聚變科學研究事業，探索非圓、大拉長截面、穩態的等離子體實驗控制技術，更深入研究全低溫超導托卡馬克實驗裝置的設計、建造和實驗技術，從而全面掌握托卡馬克類核聚變實驗裝置各種技術，我所在HT-7投入運行並取得良好實驗結果的同時，適時提出建造HT-7的升級裝置「HT-7U全超導托卡馬克裝置」的計劃。所謂全超導意為構成托卡馬克裝置的全部縱場系統和極向場系統都採用低溫超導磁體組成。這個計劃得到了世界聚變科學研究專家們的極大支持，我所為該計劃的順利實現作了大量的先期預研和設計計算工作。
下面簡要回顧一下HT-7U全超導托卡馬克裝置的立項歷程：
1993年10月，以歐共體聚變部名譽主任帕侖布教授為首的來自國際上各大核聚變實驗室的12位著名聚變科學家，對我所當時正在建設的HT-7超導托卡馬克裝置和中國科學院等離子體所的聚變研究發展戰略進行了評議。這是我所第一次提出分三階段實施聚變科學研究的計劃。
1994年底，科學院基礎局邀請了6位兩院院士和8位專家在合肥召開了「HT-7U超導托卡馬克計劃座談會」，這是HT-7U計劃首次較正式提出。
1996年初，部分兩院院士在京西賓館對「九五」國家重大科學工程項目進行初步評估，HT-7U裝置建設第一次得到國家級專家的贊同並被列入前十位項目中。
1997年6月，國家科技領導小組批准中國科學院關於「HT-7U大科學工程項目立項」的申請，該項目正式進入國家重大科學工程項目的立項操作程序。
1997年10月，由國家計委委託中國科學院主持召開「HT-7U工程項目建議書專家評估會」；該項目的建設方案和計劃獲得與會專家的好評。
1998年4月，正式通過國家計劃發展委員會委託中國國際工程咨詢公司主持召開的「HT-7U工程項目建議書專家評估會」的評估論證，這表明該項目的科學目標和技術參數及方案都得到專家們的贊許。
1998年7月，國家發展計劃委員會正式批復「HT-7U工程項目建議書」（批文中同意「由中科院等離子體所承擔建設」，「具有超導縱場和極向場線圈，具有D形非圓截面，包括托卡馬克、低溫致冷等9個子系統」。批文規定「在2003年6月完成建設工作並進行鑒定驗收。項目總投資控制在1.65億元」）
1998年10月，HT-7U工程項目可行性研究報告在北京獲得中國科學院基建局主持的專家評估會一致通過，至此，該項目的設計方案和工程經費基本確定，國家發展計劃委員會和財政部依此撥出專項經費。 受控熱核聚變的實驗和研究，經過50多年核聚變界科學家們的不懈努力，終於在常規Tokamak類型的裝置上取得了突破性的進展。但是按照常規托卡馬克裝置建堆，不僅體積大、效率低，而且是脈沖運行。但是，一個經濟實用的商用堆必須是高效、緊湊和穩態運行的。超導托卡馬克正是在這一點有著極大的優勢，即可以穩態運行。如果在超導托卡馬克上實現了穩態運行又在穩態運行條件下大大改善了約束，則將為未來穩態、先進聚變反應堆奠定工程技術和物理基礎，意義十分重大。
HT-7U不僅是一個全超導托卡馬克而且具有會改善等離子體約束狀況的大拉長非圓截面的等離子體位形，它的建成將使我國在2003年左右成為世界上少數幾個擁有這種類型超導托卡馬克裝置的國家，從而使我國磁約束核聚變研究進入世界前沿。在裝置建成後的10~15年期間，能在裝置上對建造穩態先進的托卡馬克核聚變堆的前沿性物理問題開展探索性的實驗研究。HT- 7U的建成將使中國在人類開發清潔而又無限的核聚變能的領域內做出自己應有的重大貢獻。因此，HT-7U的建造具有十分重大的科學意義。
本項國家級重大科學工程的主要工程目標是必須建設：
可穩態運行的超導托卡馬克HT-7U裝置主機，該實驗裝置應達到如下主要設計參數：
超導縱場場強BT = 3.5T
等離子體大半徑R = 1.78m
等離子體小半徑a = 0.4m
等離子體拉長比K = b/a = 1.6 ~ 2
加熱場最大磁通變化能力△Φ = (8-10)V-S
等離子體電流IP = 1 MA
可穩態運行的低混雜波驅動等離子體電流系統（LHCD），該系統主要工程參數應達到：
總 功 率 P = 3.5 MW
工作頻率 f0 = 2.45 GHz，3.7 GHz
可連續運行的離子迴旋波加熱系統(ECRF)，該系統主要工程參數應達到：
總 功 率 P = 3 ~ 3.5 MW
工作頻率 f0 = 30 ~ 110 MHz
可保證HT-7U基本運行和實驗的其它工程系統：如低溫、診斷、電源、真空、計算機控制、數據採集和處理、水冷系統等，這些子系統的也都毫無疑問必須滿足HT- 7U超導托卡馬克裝置穩態運行的要求。
HT-7U不是一個聚變堆，它是針對目前建造托卡馬克核聚變堆尚存在的前沿性物理問題，進行探索性的實驗研究，為未來穩態、安全、高效的先進商業聚變堆提供物理和工程技術基礎。 HT-7U項目的最高管理機構是由中國科學院任命的「HT- 7U項目管理委員會」，中國科學院副院長白春禮任管委會主任，安徽省常務副省長汪洋任副主任，組成人員有中國科學院秘書長竺玄、副秘書長錢文藻、計財局長顧文琪、基建局長薛鍾靈、基礎局長金鐸和合肥分院院長王紹虎以及國家發展計劃委員會一人、科學技術部一人。
HT-7U項目完全按照國家基建項目實施總經理負責制的組織管理，中國科學院任命的工程指揮部組成人員如下：
萬元熙為項目總經理（項目法人），翁佩德、謝紀康、李建剛任副總經理，
翁佩德兼任總工程師；
王孔嘉任總經濟師；
高大明任總工藝師。
中國科學院還任命了HT-7U項目科技委員會的組成人員，趙仁愷院士任科技委員會主任，徐至展院士、嚴陸光院士和石秉仁研究員任任副主任，組成人員有阮可強院士、賀賢土院士、趙凱華教授、余昌旋教授、舒炎泰教授、陸全康教授和我所的邱勵儉研究員。
為便於切實抓緊、抓好HT-7U項目的建設工作和有關改項目的各項管理工作，所領導決定：
1、設立HT-7U項目總經理辦公會來協調、決定有關HT-7U項目的重大管理方面的決策；
2、成立HT-7U工程總體組(副總工程師、副總工藝師、副總經濟師等組成）；任命了各分項技術負責人，設立由以上人員組成的總工程師辦公會議來研究、解決HT-7U工程建設中的有關設計方案和實施方案方面的重要技術問題；還設立了依邱勵儉為首王紹華、季幼章、許家治等參加的工程顧問組。
工程總體組及各分項技術負責人如下：
副總工程師： 武松濤（主機設計)
畢延芳(低溫系統、超導導體)
高秉鈞 (超導實驗)
李建剛（第一壁及真空系統）
劉正之（電源及控制）
副總工藝師： 王永誠、 孫世洪
副總經濟師： 黃貴、 薑桂萍
總控制、數采及處理系統 羅家融
真空抽充氣及加料、第一壁處理等 辜學茂
水冷系統（包括去離子水冷卻系統） 張祥勤
電網設計及供電系統 孫世洪、周士國
診斷系統 萬寶年
基建（包括冷、暖） 孫世洪
環保分析及安全監控 吳宜燦
LHCD系統 匡光力
ICRH系統 趙燕平
ECRH系統 劉保華
我所目前已介入HT-7U項目建設工作的科研人員大約有近200人，主要有一室和三室的全部人員，二室、五室、六室、七室、八室、十室、十一室、技術中心和研製中心以及管理部門的部分人員。
目前，HT-7U項目的所有設計人員都實行嚴格的崗位責任制，發放崗績津貼，全所上下都對於HT-7U項目的設計和研製傾注了滿腔熱情，提供了各方面的支持。 在所領導和HT-7U工程指揮部的強有力的領導下，在所有參加HT-7U項目的設計和預研工作的同志們的共同努力下（其中也包括有所外的有關工廠和研究部門的大力協作），HT-7U項目的工程設計和預研已經取得了多方面的進展，我們在此簡要介紹如下：
1、HT-7U裝置超導磁體所使用的CICC超導導體的研製取得了重大進展，裝置設計室在合肥電纜廠和西北有色金屬研究院等工業部門的協作下，順利研製出一根長度為200米的模擬CICC導體和兩根總長為600米的全尺寸CICC超導導體，這是我國第一次研製出大電流的低溫超導導體，繼以上的包管焊管製造CICC超導導體後，裝置設計室又在合肥電纜廠和所研製中心的協作下，順利研製出穿管製作的CICC超導導體，這為降低CICC超導導體的造價和減小製造的技術難度起到了決定性的作用。
2、所研製中心已經成功地研製出專用於HT- 7U裝置CICC超導導體繞制的繞線機，並且已經使用該繞線機和模擬CICC導體繞制出2:3尺寸的D形縱場模擬雙餅工藝試驗磁體，這標志著我所研製中心具備了繞制具有較高精度的復雜D形磁體的加工能力。
3、裝置主機設計方案初步完成，其中超導縱場系統已經按兩種超導導體的方案進行了技術方案設計，即基於採用美國SSC電纜的浸泡式超導磁體方案和基於CICC導體的迫流內冷超導磁體方案；極向場電磁參數特別是加熱場參數的優化設計計算取得了比較好的設計計算結果；真空室、內外冷屏、外真空室以及裝置的支撐結構等方案也已初步確定，現正在進行有關的工程設計和工藝技術方面的調研、討論。
4、裝置設計室完成極向場中心螺管模擬線圈的設計，目前正在所研製中心利用自行研製的兩根總長為600米的CICC超導導體進行繞制，這將是我國的第一個大電流低溫超導磁體。
在進行並完成以上工作的同時，為確保HT-7U裝置設計既具有參數先進又穩妥可靠，有選擇地將有關的設計工作作為國際合作項目徵求國外專家的意見，其中對於裝置的總體設計參數和裝置的工程方案設計已經召開了有世界核聚變領域的著名專家參加的國際討論會。與有著豐富超導托卡馬克設計製造經驗的俄羅斯庫爾恰托夫研究院核聚變所和葉夫列莫夫所開展了較為廣泛的合作，對有關的設計計算參數、電磁場分析計算、等離子體的平衡位形設計計算、傳熱和超導移能等進行了分析校核。關於裝置的極向場物理設計和等離子體平衡位形的設計計算方面還與美國GA開展了合作，用美國的程序對HT-7U的設計計算進行了進一步的校核。
目前，除各子系統都在進行緊張的擴大初步設計外，有關的研製工作也在緊張進行中。主要有：
1、通過國際合作，對已經研製出的CICC超導導體進行超導性能方面的綜合測試試驗，以便為CICC超導導體的最終設計提高必要的數據，也為我們自己建立超導導體、超導磁體測試實驗室提供借鑒和經驗。該項工作今年必須完成。
2、裝置設計室完成了低溫超導試驗所必需的試驗大杜瓦的設計，目前正在進行加工製造的詢標、議標工作，今年力爭基本完成加工並進行組裝調試。
3、中心螺管模型磁體必須完成繞制、絕緣處理等全部製造工序，裝置設計室完成的大電流的CICC超導導體的接頭的研製必須在上半年完成，以便確定模型磁體所採用的超導導體接頭形式。
4、單根長度達600米的CICC超導導體穿管生產線今年完成建造，進行試制生產。
全部的裝置設計資料、參考資料、設計計算報告等技術資料都已經在總師辦歸檔保存，已經可以從網路上查閱資料名稱，也可以很方便地去總師辦借閱。有關項目的文件和技術合同、合作協議類資料在項目辦公室保存。 承擔「HT-7U超導托卡馬克裝置建設」項目是對我所的核聚變實驗裝置工程設計能力和技術加工能力以及超導托卡馬克裝置運行實驗的檢驗和挑戰，應該看到盡管我所有著一定的托卡馬克設計、製造、運行和控制的經驗，但對於HT-7U超導托卡馬克裝置這樣的全超導托卡馬克裝置，非但是我們所，即便是世界上的核聚變大國(美國、西歐、日本、法國、俄羅斯等)，也都未曾有這樣的經歷和經驗，所以，可以毫不誇張地說HT-7U超導托卡馬克裝置的建成之日，也一定是我國進入世界核聚變研究大國的行列之日。
正因為如此，HT-7U超導托卡馬克裝置的設計建造以及實驗運行是必然的給我們帶來了巨大的挑戰，我們必須對此有一個清醒的認識。其中最為核心的具有挑戰性的工程技術方面的難點有：
HT-7U裝置所使用的CICC超導導體的設計、研製和試驗測試技術；
較大電流變化、較高磁場變化的超導極向場磁體的設計、製造和試驗測試及實驗運行技術；
非圓、大拉長截面、穩態的等離子體控制技術；
從HT-7U超導托卡馬克裝置建設的立項可以看出，我國的核聚變科學研究工作已經得到國家的大力支持，該項科學研究已經有著廣泛的國際合作的基礎。隨著我國綜合國力的提高，相信國家對聚變研究的支持強度肯定會不斷增加，在此基礎上，中國開發聚變能的研究一定會進入世界先進行列並為人類社會的可持續發展做出重大貢獻。
努力做好我們的工作，把HT-7U裝置早日建成，為把我國建成科技強國而奮斗,為我國的技術進步而努力。 ：
課題號
課題名
負責人
U1010000
主機設計
武松濤
U1020000
低溫系統
畢延芳
U1030000
電源系統
劉正之
U1040000
真空系統
辜學茂
U1050000
超導實驗
高秉鈞
U1060000
第一壁材料
李建剛
U1070000
環保與防護
吳宜燦
U2010000
物理設計
虞清泉
U2020000
低混雜波
匡光力
U2030000
離子迴旋波
趙燕平
U2040000
數采
羅家融
U2050000
控制
羅家融
U2060000
診斷
萬寶年
U2070000
電子迴旋波
劉保華
U3010000
高大明
U3020000
孫世洪
U3030000
孫世洪
U3040000
水冷系統
張祥勤
U3050000
高大明
U3060000
高大明
U4010000
王孔嘉
U4020000
王孔嘉
U4030000
翁佩德
U4040000
王孔嘉
U4050000
王孔嘉
U4060000
高大明
U4070000
王孔嘉

3. 冷庫系統節能降耗方法措施

冷庫系統節能降耗方法措施

冷庫具有良好的圍護結構是保證冷庫內低溫環境的前提。新建冷庫設計時，應採用導熱系數較小的保溫材料做圍護結構，並注意圍護結構的完整性，盡量避免冷橋和穿牆孔的產生，減小庫外熱量向庫內的傳遞，進而減小冷庫圍護結構的冷負荷的損耗。那麼下面是由我為大家分享整理的冷庫系統節能降耗方法措施，歡迎大家閱讀瀏覽。

一、冷庫節能應注意的節能控制

冷庫製冷系統運行時，在壓縮機的節能負荷調節的同時，例如以下注意方面:

(1)在不同工況和負荷的條件下，合理匹配壓縮機、冷風機等設備，防止「大馬拉小車」引起的能源損耗。其中冷風機耗能所佔比例最大，約為38%～23%。例：某萬噸冷庫為例，該萬噸冷庫的庫房分為20間，每間庫房的儲藏量為500t，每間庫房配有2台冷風機，每台冷風機上各裝有2.2kW軸流風機3台，全庫共計120台軸流風機。因風量與製冷量成正比，而風機是按最大製冷負荷配備的，在剛進貨期間，製冷量較大，風機應全部開啟。但當貨物冷卻加工基本結束時，庫溫已趨平穩，應當及時減少軸流風機開啟台數。若以每庫少開2台軸流風機計算，可少開40台共88kW，比1台6AW-12.5型壓縮機耗能還多，節能達25%。並且，多開風機還極易產生熱量，增加系統的製冷耗能。

(2)對換熱設備進行有效管理，也能起到降低能耗的有效作用。因為當蒸發溫度為-10℃時，冷凝溫度每下降1℃，壓縮機單位製冷量耗電減少2.5%～3.2%;當冷凝溫度為30℃時，蒸發溫度每提高1℃，壓縮機單位耗電量則減少3.1%～3.9%。由此可見，管理好換熱設備，對降低能耗具有重要意義。

(3)換熱設備減少能耗措施：

①油多了及時放油：油的熱阻大大高於金屬，是鐵的20倍，換熱器表面附著油膜將使冷凝溫度上升，蒸發溫度下降，導致能耗增加。冷凝器表面附著0.1mm油膜時，製冷壓縮機製冷量下降16%，用電量增加12.4%;而蒸發器內油膜達到0.1mm時，蒸發溫度將下降2.5℃，耗電將上升11%。同時，蒸發溫度過低，使油泥進入蒸發器後不易被帶回低壓循環桶，易造成蒸發器堵塞，因此應盡量避免油進入換熱系統。

②及時排空氣:空氣在冷凝器中會提高冷凝溫度。當系統內空氣壓力達到0.2MPa時，耗電量將增加18%，製冷量下降8%，因此，應盡力防止空氣滲入系統，並及時排出滲入的空氣。

③定期清除水垢和清洗循環水池:保持冷凝水清潔，冷凝器結垢1.5mm時，耗電量將增加9.7%。

④及時除霜:蒸發器表面結霜後，導致傳熱惡化，蒸發溫度下降，耗電量增加。

⑤利用夏季夜間低溫時降溫:當地區夏秋季節氣溫晝夜溫差達10℃以上，合理利用夜間低溫，節能效果明顯。

(4)正確估計冷庫實際耗冷量的變化 。掌握食品加工過程的放熱量，外界氣溫、冷卻水溫變化、日常操作熱量等耗冷量的變化規律，做好日常管理記錄，隨時調整壓縮機的開機台數，使開機壓縮機的產冷量適應或接近冷庫實際耗冷量。

(5)保證滿足製冷負荷的前提下，盡可能減少開機台數，提高壓縮機運行效率。選擇開1台製冷量大的壓縮機代替2台製冷量小的壓縮機;選擇開單機雙級機代替兩台配組式雙級機。

(6)調整開機時間。在不影響食品冷藏質量的前提下，減少白天製冷壓縮機的運行時間(最好中午時段開機)，增加夜間製冷壓縮機的運行時間，即選擇用電低峰(即在深夜後開機);不但降低費用，而且夜間冷凝溫度較低，可降低壓縮機電耗。

二、減少冷庫保溫庫房冷量損失

(1)保證冷庫圍護結構的保溫性能

冷庫具有良好的圍護結構是保證冷庫內低溫環境的前提。新建冷庫設計時，應採用導熱系數較小的保溫材料做圍護結構，並注意圍護結構的完整性，盡量避免冷橋和穿牆孔的產生，減小庫外熱量向庫內的傳遞，進而減小冷庫圍護結構的冷負荷的損耗。

(2)合理的開機控制合適的蒸發溫度

①製冷壓縮機是冷庫最主要的耗電設備。在冷庫設計中，一般根據全年出現的最大機械負荷工況確定配機，以滿足熱負荷高峰期要求。然而在實際運行中，由於存在著食品冷加工與貯藏的淡旺季變化，全年晝夜氣溫的變化和其他的變化因素，往往設計時所選配的壓縮機滿負荷運行時間較短，低負荷運行時間長，因此壓縮機大部份運行時間處於小於設計負荷工況下運行，節能潛力大。目前多數冷庫仍然採用人工操作調整開機，盲目開機現象普遍存在。保證貯藏食物品質的前提是冷藏庫內具有合適的冷藏溫度，這也是體現出系統節能的一項指標。因為合適的冷藏溫度，可以降低庫內外的溫差，有利於減少冷負荷量，降低製冷系統的用電負荷。

②在製取相同冷量時，提高蒸發溫度能使壓縮機的功率消耗減少。因為當冷凝溫度不變時，提高蒸發溫度，壓縮機的吸入壓力也相應升高，吸入蒸汽的比容減少，單位容積製冷量增加，以及壓縮比減少，輸汽系數提高，製取相同冷量時耗能就減少。

例如：對於壓縮機，當蒸發溫度每升高1℃，每千瓦時的產冷量將提高2.4%左右，節能效果顯著。日常操作時，應根據不同冷藏食品品種、質量和不同貯藏期的要求來確定相應合理的貯藏溫度。適當提高蒸發溫度，不但能縮小傳熱溫差，減少食品乾耗，提高產品質量，且可提高壓縮機單位軸功率製冷量。避免冷凝溫度升高現象發生。

當壓縮機的吸入溫度保持不變時，冷凝溫度升高，單位容積製冷量減少，壓縮比增大，輸汽系數降低，製取相同冷量時，能耗增加。例如冷凝溫度每降低1℃，單位軸功率製冷量將提高2.6%左右。因此，保持較低的冷凝溫度，對減少壓縮機功耗是有益的。

(3)定時及時除霜

冷風機運行中，由於霜層的逐漸增厚，傳熱系數下降，風量減少，風機功率增加，冷風機產冷量急劇下降。因此，冷風機運行一定時間後，必須融霜。目前我國以氨為工質的大中型冷庫，設計中大多採用水與熱氨相結合的融霜方式，而實際操作中，為了方便，減少操作程序，更多地採用單獨的水沖霜法。

水沖霜雖然簡單易行，但它存在著許多不足之處：

①能耗大，庫溫回升快。水沖霜需要增加水泵電耗，除霜時對庫內加熱量大，庫溫上升快，一般除霜後需1～2小時降溫才能恢復除霜前庫溫。

②不能解決蒸發器內積油問題。

③若融霜中水溢出或濺到地面，將造成對地坪隔熱層的破壞。

④融霜時間相對較長。

因此，建議盡量採用熱氨融霜法。熱氨融霜法因為加熱融霜是從內部向外擴展，對庫溫影響小，融霜後降溫快，避免了水沖霜的不足，值得提倡使用。但是需在冷風機接水盤上增設電加熱器，防止融下的霜水再結冰堵塞下水道。此外，融霜期間應盡量避免開啟庫門。

(4)減小冷庫門冷氣損耗

冷藏庫門要隨開即關，減小開門負荷損失。如冷庫門開啟時間延長一倍，冷損耗會增加數倍，同時冷庫門打開時間較長，還會使庫外的高濕空氣入侵，在門洞處極易結霜和結露，從而破壞庫體結構。解決冷藏庫門即時開關的最好辦法就是採用自動控制結構。如果開門時間過長，冷庫門自動關閉，實現其節能的效果。庫門面積，特別是庫門高度對冷損耗的影響相當大。

研究表明，對於冷氣外泄，冷藏庫門的高度比其寬度影響大得多，因此應盡量降低其高度。冷藏庫門的電加熱絲功率有防結露和防凍結兩種選擇，不同使用溫度的冷藏庫門電加熱絲的配置功率不同，選配合適的加熱功率可節能2%。為減少門洞所造成的能量損失和結構破壞，可在門洞處設置門廳或風幕，減少庫外高溫、高濕空氣的入侵，減小冷負荷，提高系統效益。

(5)庫內照明控制

庫房照明按冷庫製冷設計手冊的規定為1.8～5.8W/m2 ，但在實際工程中由於使用的需要，往往超過該規定，有的甚至達到10W/m2左右。如果忘了關燈，不但浪費照明電能，還會增加冷藏間和製冷系統的熱負荷，為此增加簡單的自動控制可避免出現照明浪費。當冷庫門關閉5～15min後，如果照明燈開關未關，可採用自動關閉關閉照明。照明延時的時間應超過工人在內的一次作業時間，避免誤關冷庫內的照明燈。如果有誤關燈情況發生，須藉助庫房長明燈和冷藏庫門的安全設置進行開啟，以保障工作人員的操作安全。

(6)使用機械化操作

當進行食品的裝卸和搬運時，常會有大量的工人入庫工作，極易造成庫內的`熱負荷瞬時增大，從而使庫內的溫度波動增大，降低貯藏效果，同時也增大了製冷系統的冷負荷，對系統節能工作極為不利。因此，採用機械化操作可避免大量工人同時入庫操作，從而達到系統節能的效果。

(7)採用封閉式月台裝卸貨

採用封閉式低溫月台的方式，既能最大限度地保證冷凍食品的質量，又可以明顯減小由於溫差從外界進入冷藏庫的熱負荷，還能大大地減少進入低溫空間的水分，降低了除霜頻率，提高了系統的製冷效率。然而採用封閉式月台的冷庫將會增加其相應的土建費用和增加進出貨的難度。

三、冷庫節能的自動控制系統

(1)冷庫節能的自動控制

冷庫節能的自動控制涉及到節能控製程序的編制和自控元器件的選用。作為自控元器件的生產廠商、專業設計院或有能力的使用單位等均可承擔冷庫節能自動控制的研究和開發。但是從控制系統的實用性及其效率角度的考慮，冷庫節能的自動控制最好由廠商和設計院共同研製開發(可以廠商為主，設計院配合)，在使用單位的實施過程中不斷地完善，不斷研發出新的自控產品。

(2)冷庫節能自動控制具體的設計及運用

冷庫節能自動控制的實施過程往往是通過設計、安裝調試、試運行、效果考核並修正，直至符合設計要求達到節能目的為止。當工程項目內容有所變化時，可隨時修改並滿足冷庫使用單位的要求。冷庫的節能往往需要通過先進的製冷設備、合適的系統匹配、靈活的應變措施和嚴格的運行管理得以實現，這需要製冷技術人員在優化製冷工藝設計的基礎上，熟悉節能需要、結合工程項目的特點，設計出完整的冷庫節能自動控制流程。電氣自控技術人員根據自控流程完成電氣自控設計，同時運用專業知識，使自控流程更為簡化和優化。

冷庫節能是冷庫自動控制重要組成部分，冷庫自動控制由製冷和電氣兩部分內容組成，只有在所有技術人員的共同努力下才能使冷庫自動控制行之有效，並使冷庫節能落到實處。冷庫節能自動控制的試運行也是十分重要的一環，在試運行中應和使用單位和專業廠商保持密切聯系，與使用單位分析運行效果，與專業廠商商討修正措施，在冷庫的日常運行管理中，人是最主要的因素。

4. 冷庫的選址和設計中應注意哪些方面

冷庫的選址通常位於運輸港口或原產地附近。冷庫設計的注意要求有以下幾點：

1、冷庫應由具備冷庫工程設計、壓力管道設計資質的單位進行設計；

2、冷庫應使用具有相關生產資質企業製造的製冷設備；

3、應設置切段製冷系統電源的緊急控制裝置，並應設置警示標識。每套製冷壓縮機組啟動控制櫃（箱）及機組控制台應設緊急停機按鈕；

4、冷庫設計製冷機房應裝有事故排風裝置。氨製冷機房的事故排風裝置應採用防爆型。當製冷系統發生事故而被切斷電源時，應能保證事故排風裝置的可靠供電；

5、氨製冷機房、高低壓配電室應設置應急照明，照明燈具應選用防爆型，照明持續時間不應小於30min；

6、氨製冷機房應安裝氨氣濃度檢測報警裝置及供水系統，水冷卻式製冷壓縮機應設置斷水保護，機房門應向外開，且數量應確保人員在緊急情況下快速離開，庫房內應採用防潮型照明燈具和開關，庫房內燈具安裝高度小於或等於2.2m時，應採用安全電壓供電。燈具金屬外殼均應接保護線；

7、設在室外的製冷輔助設備應設防護欄，並設置警示標識。高壓儲液器設在室外時，應避免太陽直射。低於0度的庫房內動力及照明線路，應採用適合庫房溫度的耐低溫絕緣電纜，穿過庫房隔熱層的電氣線路，應採取可靠的防火措施；

8、冷庫設計應滿足消防的有關規定。

(4)冷能利用裝置工程設計擴展閱讀：

冷庫的設備組成

一般冷庫多由製冷機製冷，利用氣化溫度很低的液體（氨或氟里昂）作為冷卻劑，使其在低壓和機械控制的條件下蒸發，吸收貯藏庫內的熱量，從而達到冷卻降溫的目的。

最常用的是壓縮式冷藏機，主要由壓縮機、冷凝器，節流閥和蒸發管等組成。按照蒸發管裝置的方式又可分直接冷卻和間接冷卻兩種。直接冷卻將蒸發管安裝在冷藏庫房內,液態冷卻劑經過蒸發管時，直接吸收庫房內的熱量而降溫。

5. 製冷裝置的系統及冷卻方式

1．自然對流製冷劑直接蒸發冷卻
2．強制對流製冷劑直接蒸發冷卻
3．自然對流載冷劑間接冷卻
4．強制對流載冷劑間接冷卻 製冷劑直接蒸發冷卻 ←↙自然對流
載冷劑間接冷卻 ←↖強制對流
自然對流製冷劑直接蒸發冷卻： 系統比較簡單、節能
蒸發器安裝在用冷場合，利用製冷劑的蒸發來直接冷卻用冷場合的空氣，通過空氣再去冷卻被冷卻物體。
整個用冷場合的空氣流動是由於蒸發器周圍的空氣被冷卻以至於溫度降低、密度變大後引起的。
強制對流製冷劑直接蒸發冷卻：
與前面的不同之處在於：用冷場合的空氣通過風機的作用強制流過蒸發器，並在用冷場合內循環流動。
優點：換熱系數高，總傳熱溫差小，蒸發器換熱面積小，製冷劑沖注量小，金屬消耗量小，溫度場均勻，冷卻速度快。
缺點：冷卻物品的干損耗；
風機耗能，又將耗能轉變為熱量增加了蒸發器的負荷。
適用：間冷式冰箱，冷藏汽車，冷藏船，冷庫凍結間等。
在製冷系統規模較大，用冷場合比較分散的情況下，採用製冷劑蒸發冷卻物體，必然會導致如下狀況：
製冷劑循環管路長，製冷劑外泄的可能性增大；
自然對流載冷劑間接冷卻：
優點：減少製冷劑泄露的可能性；
具有一定的蓄冷能力；
溫度調節方便；
缺點：冷損大（傳熱級數多）；
泵功耗；系統稍復雜
強制對流載冷劑間接冷卻：
優點：提高了冷卻盤管的傳熱性能，溫度場分布均勻
缺點：冷損大（傳熱級數多）；
泵功耗，風機功耗；系統稍復雜
干損耗。 結霜原因及霜的危害：
製冷裝置中蒸發器的外壁面溫度低於0℃，該表面就會接霜。（水蒸氣）
危害：傳熱系數下降，製冷量下降，功耗增加。
統計數據：鋼管，霜層厚度=蒸發器管壁厚度，霜層熱阻比鋼管熱阻大94～443倍（視久積還是新積而定）。
強制對流：如冷風機多用肋片管，接霜時，不但傳熱熱阻增大，而且使空氣流動阻力增大。
除霜的方法及各自優缺點、適用場合：
1．掃霜、水沖霜、
2．製冷劑過熱氣體融霜（熱氣融霜、反循環融霜）、
3．製冷劑過熱氣體和水結合融霜、
4．用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜
（1）掃霜、水沖霜
掃霜：
不停機：不徹底，庫溫影響不是太大，勞動強度大。
停機：較徹底，影響庫溫和生產，強度大。
水沖霜：較簡單。控制水溫25℃。
不停機：影響庫溫不是太大，防止水對冷庫的危害。
停機：影響庫溫和生產
（2）製冷劑過熱氣體融霜和水結合融霜
來自壓縮機的過熱蒸汽通過接霜的蒸發器（相當於冷凝器，製冷劑由氣態變為液態，放熱給蒸發器外表面），使冰霜與蒸發器脫開，然後淋水，可以把霜除掉。
停水後，利用製冷劑過熱蒸汽「烘乾」蒸發器外表面（以免結冰）。
特點：速度快，效果好，操作復雜。
適用：大型及中型製冷裝置，一機多庫。常用在製冷劑直接蒸發冷卻系統。
（3）電熱融霜
電熱融霜：在蒸發器下面裝電熱器，一般適用單個庫房或小型製冷裝置。
載冷劑系統多採用該形式。
用電加熱器、蒸汽加熱器或溫水加熱器融霜雖然結構簡單，易於實現自動化，但要耗費電能，溫度容易波動。
載冷劑間接冷卻系統的熱鹽水融霜
總結：
電熱融霜與熱氣融霜系統的根本不同點：
1．耗能方式；
2．被融霜的蒸發器內部製冷劑相變情況不同：熱氣融霜的蒸發器內製冷劑是被冷卻，由氣態變為液態，要注意排液或防止壓縮機的液擊。
3．電熱融霜的蒸發器內製冷劑卻是被加熱，由液態變為氣態，要防止回氣壓力、蒸發溫度和庫溫過高。