冷能利用装置工程设计

1. 制冷设备原理

制冷设备是制冷机与使用冷量的设施结合在一起的装置。设计和建造制冷装置，是为了有效地使用冷量来冷藏食品或其他物品；在低温下进行产品的性能试验和科学研究试验；在工业生产中实现某些冷却过程，或者进行空气调节。物品在冷却或冻结时要放出一定的热量，制冷装置的围护结构在使用时也会传入一定的热量。因此为保持制冷装置中的低温条件，就必须装设制冷机，以便连续不断地移去这些热量，或者利用冰的熔化或干冰的升华吸收这些热量。制冷设备的冷却方式有直接冷却和间接冷却两种。直接冷却是将制冷机的蒸发器装设在制冷装置的箱体或建筑物内，利用制冷剂的蒸发直接冷却其中的空气，靠冷空气冷却需要冷却的物体。这种冷却方式的优点是冷却速度快，传热温差小，系统比较简单，因而得到普遍应用。间接冷却是靠制冷机蒸发器中制冷剂的蒸发，从而使载冷剂(例如盐水)冷却，再将载冷剂输入制冷装置的箱体或建筑物内，通过换热器冷却其中的空气。这种冷却方式冷却速度慢，总传热温差大，系统也较复杂，故只用于较少的场合，如盐水制冰和温度要求恒定的冷库等。[1]

按照冷却目的和冷量利用方式的不同，制冷装置大体可分为冷藏用制冷装置、试验用制冷装置、生产用制冷装置和空调用制冷装置四类。

冷藏用制冷装置主要用于在低温条件下贮藏或运输食品和其他货品，包括各种冰箱、冷库、冷藏车、冷藏船和冷藏集装箱等。

2. 超导托卡马克的“HT-7U超导托卡马克装置建设”介绍

HT- 7U超导托卡马克以其具有低温超导的纵场磁体系统和极向场超导磁体系统而受到国内外聚变界的广泛关注。我们等离子体物理研究所的全体员工为我们所能承担这样一个国家级的重大科学研究工程项目而感到无比荣幸，为使我所广大科研人员特别是未能直接承担这个科研任务的同志们能较为全面的了解该科研项目的情况，进而也为完成该项目献计献策，特在此简要介绍有关该项目的立项、预研、设计等情况。我们非常欢迎所内外的广大科研人员都来关心、关注HT-7U工程项目的设计和建造，为顺利完成这一重大科学工程项目而努力。 近年来，我国的核聚变研究伴随着全面改革开放和国家的综合国力的增强从而对科学技术研究及教育投入的逐步增加而得到长足的发展，多年来陆续建成的一批核聚变实验研究装置都取得了极好的实验研究成果。其中建在我所的HT-7超导托卡马克尤其以其具有低温超导纵场磁体系统而倍受国内外聚变界的关注。为了更进一步发展、推进我国的聚变科学研究事业，探索非圆、大拉长截面、稳态的等离子体实验控制技术，更深入研究全低温超导托卡马克实验装置的设计、建造和实验技术，从而全面掌握托卡马克类核聚变实验装置各种技术，我所在HT-7投入运行并取得良好实验结果的同时，适时提出建造HT-7的升级装置“HT-7U全超导托卡马克装置”的计划。所谓全超导意为构成托卡马克装置的全部纵场系统和极向场系统都采用低温超导磁体组成。这个计划得到了世界聚变科学研究专家们的极大支持，我所为该计划的顺利实现作了大量的先期预研和设计计算工作。
下面简要回顾一下HT-7U全超导托卡马克装置的立项历程：
1993年10月，以欧共体聚变部名誉主任帕仑布教授为首的来自国际上各大核聚变实验室的12位著名聚变科学家，对我所当时正在建设的HT-7超导托卡马克装置和中国科学院等离子体所的聚变研究发展战略进行了评议。这是我所第一次提出分三阶段实施聚变科学研究的计划。
1994年底，科学院基础局邀请了6位两院院士和8位专家在合肥召开了“HT-7U超导托卡马克计划座谈会”，这是HT-7U计划首次较正式提出。
1996年初，部分两院院士在京西宾馆对“九五”国家重大科学工程项目进行初步评估，HT-7U装置建设第一次得到国家级专家的赞同并被列入前十位项目中。
1997年6月，国家科技领导小组批准中国科学院关于“HT-7U大科学工程项目立项”的申请，该项目正式进入国家重大科学工程项目的立项操作程序。
1997年10月，由国家计委委托中国科学院主持召开“HT-7U工程项目建议书专家评估会”；该项目的建设方案和计划获得与会专家的好评。
1998年4月，正式通过国家计划发展委员会委托中国国际工程咨询公司主持召开的“HT-7U工程项目建议书专家评估会”的评估论证，这表明该项目的科学目标和技术参数及方案都得到专家们的赞许。
1998年7月，国家发展计划委员会正式批复“HT-7U工程项目建议书”（批文中同意“由中科院等离子体所承担建设”，“具有超导纵场和极向场线圈，具有D形非圆截面，包括托卡马克、低温致冷等9个子系统”。批文规定“在2003年6月完成建设工作并进行鉴定验收。项目总投资控制在1.65亿元”）
1998年10月，HT-7U工程项目可行性研究报告在北京获得中国科学院基建局主持的专家评估会一致通过，至此，该项目的设计方案和工程经费基本确定，国家发展计划委员会和财政部依此拨出专项经费。 受控热核聚变的实验和研究，经过50多年核聚变界科学家们的不懈努力，终于在常规Tokamak类型的装置上取得了突破性的进展。但是按照常规托卡马克装置建堆，不仅体积大、效率低，而且是脉冲运行。但是，一个经济实用的商用堆必须是高效、紧凑和稳态运行的。超导托卡马克正是在这一点有着极大的优势，即可以稳态运行。如果在超导托卡马克上实现了稳态运行又在稳态运行条件下大大改善了约束，则将为未来稳态、先进聚变反应堆奠定工程技术和物理基础，意义十分重大。
HT-7U不仅是一个全超导托卡马克而且具有会改善等离子体约束状况的大拉长非圆截面的等离子体位形，它的建成将使我国在2003年左右成为世界上少数几个拥有这种类型超导托卡马克装置的国家，从而使我国磁约束核聚变研究进入世界前沿。在装置建成后的10~15年期间，能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的前沿性物理问题开展探索性的实验研究。HT- 7U的建成将使中国在人类开发清洁而又无限的核聚变能的领域内做出自己应有的重大贡献。因此，HT-7U的建造具有十分重大的科学意义。
本项国家级重大科学工程的主要工程目标是必须建设：
可稳态运行的超导托卡马克HT-7U装置主机，该实验装置应达到如下主要设计参数：
超导纵场场强BT = 3.5T
等离子体大半径R = 1.78m
等离子体小半径a = 0.4m
等离子体拉长比K = b/a = 1.6 ~ 2
加热场最大磁通变化能力△Φ = (8-10)V-S
等离子体电流IP = 1 MA
可稳态运行的低混杂波驱动等离子体电流系统（LHCD），该系统主要工程参数应达到：
总 功 率 P = 3.5 MW
工作频率 f0 = 2.45 GHz，3.7 GHz
可连续运行的离子回旋波加热系统(ECRF)，该系统主要工程参数应达到：
总 功 率 P = 3 ~ 3.5 MW
工作频率 f0 = 30 ~ 110 MHz
可保证HT-7U基本运行和实验的其它工程系统：如低温、诊断、电源、真空、计算机控制、数据采集和处理、水冷系统等，这些子系统的也都毫无疑问必须满足HT- 7U超导托卡马克装置稳态运行的要求。
HT-7U不是一个聚变堆，它是针对目前建造托卡马克核聚变堆尚存在的前沿性物理问题，进行探索性的实验研究，为未来稳态、安全、高效的先进商业聚变堆提供物理和工程技术基础。 HT-7U项目的最高管理机构是由中国科学院任命的“HT- 7U项目管理委员会”，中国科学院副院长白春礼任管委会主任，安徽省常务副省长汪洋任副主任，组成人员有中国科学院秘书长竺玄、副秘书长钱文藻、计财局长顾文琪、基建局长薛钟灵、基础局长金铎和合肥分院院长王绍虎以及国家发展计划委员会一人、科学技术部一人。
HT-7U项目完全按照国家基建项目实施总经理负责制的组织管理，中国科学院任命的工程指挥部组成人员如下：
万元熙为项目总经理（项目法人），翁佩德、谢纪康、李建刚任副总经理，
翁佩德兼任总工程师；
王孔嘉任总经济师；
高大明任总工艺师。
中国科学院还任命了HT-7U项目科技委员会的组成人员，赵仁恺院士任科技委员会主任，徐至展院士、严陆光院士和石秉仁研究员任任副主任，组成人员有阮可强院士、贺贤土院士、赵凯华教授、余昌旋教授、舒炎泰教授、陆全康教授和我所的邱励俭研究员。
为便于切实抓紧、抓好HT-7U项目的建设工作和有关改项目的各项管理工作，所领导决定：
1、设立HT-7U项目总经理办公会来协调、决定有关HT-7U项目的重大管理方面的决策；
2、成立HT-7U工程总体组(副总工程师、副总工艺师、副总经济师等组成）；任命了各分项技术负责人，设立由以上人员组成的总工程师办公会议来研究、解决HT-7U工程建设中的有关设计方案和实施方案方面的重要技术问题；还设立了依邱励俭为首王绍华、季幼章、许家治等参加的工程顾问组。
工程总体组及各分项技术负责人如下：
副总工程师： 武松涛（主机设计)
毕延芳(低温系统、超导导体)
高秉钧 (超导实验)
李建刚（第一壁及真空系统）
刘正之（电源及控制）
副总工艺师： 王永诚、 孙世洪
副总经济师： 黄贵、 姜桂萍
总控制、数采及处理系统 罗家融
真空抽充气及加料、第一壁处理等 辜学茂
水冷系统（包括去离子水冷却系统） 张祥勤
电网设计及供电系统 孙世洪、周士国
诊断系统 万宝年
基建（包括冷、暖） 孙世洪
环保分析及安全监控 吴宜灿
LHCD系统 匡光力
ICRH系统 赵燕平
ECRH系统 刘保华
我所目前已介入HT-7U项目建设工作的科研人员大约有近200人，主要有一室和三室的全部人员，二室、五室、六室、七室、八室、十室、十一室、技术中心和研制中心以及管理部门的部分人员。
目前，HT-7U项目的所有设计人员都实行严格的岗位责任制，发放岗绩津贴，全所上下都对于HT-7U项目的设计和研制倾注了满腔热情，提供了各方面的支持。 在所领导和HT-7U工程指挥部的强有力的领导下，在所有参加HT-7U项目的设计和预研工作的同志们的共同努力下（其中也包括有所外的有关工厂和研究部门的大力协作），HT-7U项目的工程设计和预研已经取得了多方面的进展，我们在此简要介绍如下：
1、HT-7U装置超导磁体所使用的CICC超导导体的研制取得了重大进展，装置设计室在合肥电缆厂和西北有色金属研究院等工业部门的协作下，顺利研制出一根长度为200米的模拟CICC导体和两根总长为600米的全尺寸CICC超导导体，这是我国第一次研制出大电流的低温超导导体，继以上的包管焊管制造CICC超导导体后，装置设计室又在合肥电缆厂和所研制中心的协作下，顺利研制出穿管制作的CICC超导导体，这为降低CICC超导导体的造价和减小制造的技术难度起到了决定性的作用。
2、所研制中心已经成功地研制出专用于HT- 7U装置CICC超导导体绕制的绕线机，并且已经使用该绕线机和模拟CICC导体绕制出2:3尺寸的D形纵场模拟双饼工艺试验磁体，这标志着我所研制中心具备了绕制具有较高精度的复杂D形磁体的加工能力。
3、装置主机设计方案初步完成，其中超导纵场系统已经按两种超导导体的方案进行了技术方案设计，即基于采用美国SSC电缆的浸泡式超导磁体方案和基于CICC导体的迫流内冷超导磁体方案；极向场电磁参数特别是加热场参数的优化设计计算取得了比较好的设计计算结果；真空室、内外冷屏、外真空室以及装置的支撑结构等方案也已初步确定，现正在进行有关的工程设计和工艺技术方面的调研、讨论。
4、装置设计室完成极向场中心螺管模拟线圈的设计，目前正在所研制中心利用自行研制的两根总长为600米的CICC超导导体进行绕制，这将是我国的第一个大电流低温超导磁体。
在进行并完成以上工作的同时，为确保HT-7U装置设计既具有参数先进又稳妥可靠，有选择地将有关的设计工作作为国际合作项目征求国外专家的意见，其中对于装置的总体设计参数和装置的工程方案设计已经召开了有世界核聚变领域的著名专家参加的国际讨论会。与有着丰富超导托卡马克设计制造经验的俄罗斯库尔恰托夫研究院核聚变所和叶夫列莫夫所开展了较为广泛的合作，对有关的设计计算参数、电磁场分析计算、等离子体的平衡位形设计计算、传热和超导移能等进行了分析校核。关于装置的极向场物理设计和等离子体平衡位形的设计计算方面还与美国GA开展了合作，用美国的程序对HT-7U的设计计算进行了进一步的校核。
目前，除各子系统都在进行紧张的扩大初步设计外，有关的研制工作也在紧张进行中。主要有：
1、通过国际合作，对已经研制出的CICC超导导体进行超导性能方面的综合测试试验，以便为CICC超导导体的最终设计提高必要的数据，也为我们自己建立超导导体、超导磁体测试实验室提供借鉴和经验。该项工作今年必须完成。
2、装置设计室完成了低温超导试验所必需的试验大杜瓦的设计，目前正在进行加工制造的询标、议标工作，今年力争基本完成加工并进行组装调试。
3、中心螺管模型磁体必须完成绕制、绝缘处理等全部制造工序，装置设计室完成的大电流的CICC超导导体的接头的研制必须在上半年完成，以便确定模型磁体所采用的超导导体接头形式。
4、单根长度达600米的CICC超导导体穿管生产线今年完成建造，进行试制生产。
全部的装置设计资料、参考资料、设计计算报告等技术资料都已经在总师办归档保存，已经可以从网络上查阅资料名称，也可以很方便地去总师办借阅。有关项目的文件和技术合同、合作协议类资料在项目办公室保存。 承担“HT-7U超导托卡马克装置建设”项目是对我所的核聚变实验装置工程设计能力和技术加工能力以及超导托卡马克装置运行实验的检验和挑战，应该看到尽管我所有着一定的托卡马克设计、制造、运行和控制的经验，但对于HT-7U超导托卡马克装置这样的全超导托卡马克装置，非但是我们所，即便是世界上的核聚变大国(美国、西欧、日本、法国、俄罗斯等)，也都未曾有这样的经历和经验，所以，可以毫不夸张地说HT-7U超导托卡马克装置的建成之日，也一定是我国进入世界核聚变研究大国的行列之日。
正因为如此，HT-7U超导托卡马克装置的设计建造以及实验运行是必然的给我们带来了巨大的挑战，我们必须对此有一个清醒的认识。其中最为核心的具有挑战性的工程技术方面的难点有：
HT-7U装置所使用的CICC超导导体的设计、研制和试验测试技术；
较大电流变化、较高磁场变化的超导极向场磁体的设计、制造和试验测试及实验运行技术；
非圆、大拉长截面、稳态的等离子体控制技术；
从HT-7U超导托卡马克装置建设的立项可以看出，我国的核聚变科学研究工作已经得到国家的大力支持，该项科学研究已经有着广泛的国际合作的基础。随着我国综合国力的提高，相信国家对聚变研究的支持强度肯定会不断增加，在此基础上，中国开发聚变能的研究一定会进入世界先进行列并为人类社会的可持续发展做出重大贡献。
努力做好我们的工作，把HT-7U装置早日建成，为把我国建成科技强国而奋斗,为我国的技术进步而努力。 ：
课题号
课题名
负责人
U1010000
主机设计
武松涛
U1020000
低温系统
毕延芳
U1030000
电源系统
刘正之
U1040000
真空系统
辜学茂
U1050000
超导实验
高秉钧
U1060000
第一壁材料
李建刚
U1070000
环保与防护
吴宜灿
U2010000
物理设计
虞清泉
U2020000
低混杂波
匡光力
U2030000
离子回旋波
赵燕平
U2040000
数采
罗家融
U2050000
控制
罗家融
U2060000
诊断
万宝年
U2070000
电子回旋波
刘保华
U3010000
高大明
U3020000
孙世洪
U3030000
孙世洪
U3040000
水冷系统
张祥勤
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. 冷库系统节能降耗方法措施

冷库系统节能降耗方法措施

冷库具有良好的围护结构是保证冷库内低温环境的前提。新建冷库设计时，应采用导热系数较小的保温材料做围护结构，并注意围护结构的完整性，尽量避免冷桥和穿墙孔的产生，减小库外热量向库内的传递，进而减小冷库围护结构的冷负荷的损耗。那么下面是由我为大家分享整理的冷库系统节能降耗方法措施，欢迎大家阅读浏览。

一、冷库节能应注意的节能控制

冷库制冷系统运行时，在压缩机的节能负荷调节的同时，例如以下注意方面:

(1)在不同工况和负荷的条件下，合理匹配压缩机、冷风机等设备，防止“大马拉小车”引起的能源损耗。其中冷风机耗能所占比例最大，约为38%～23%。例：某万吨冷库为例，该万吨冷库的库房分为20间，每间库房的储藏量为500t，每间库房配有2台冷风机，每台冷风机上各装有2.2kW轴流风机3台，全库共计120台轴流风机。因风量与制冷量成正比，而风机是按最大制冷负荷配备的，在刚进货期间，制冷量较大，风机应全部开启。但当货物冷却加工基本结束时，库温已趋平稳，应当及时减少轴流风机开启台数。若以每库少开2台轴流风机计算，可少开40台共88kW，比1台6AW-12.5型压缩机耗能还多，节能达25%。并且，多开风机还极易产生热量，增加系统的制冷耗能。

(2)对换热设备进行有效管理，也能起到降低能耗的有效作用。因为当蒸发温度为-10℃时，冷凝温度每下降1℃，压缩机单位制冷量耗电减少2.5%～3.2%;当冷凝温度为30℃时，蒸发温度每提高1℃，压缩机单位耗电量则减少3.1%～3.9%。由此可见，管理好换热设备，对降低能耗具有重要意义。

(3)换热设备减少能耗措施：

①油多了及时放油：油的热阻大大高于金属，是铁的20倍，换热器表面附着油膜将使冷凝温度上升，蒸发温度下降，导致能耗增加。冷凝器表面附着0.1mm油膜时，制冷压缩机制冷量下降16%，用电量增加12.4%;而蒸发器内油膜达到0.1mm时，蒸发温度将下降2.5℃，耗电将上升11%。同时，蒸发温度过低，使油泥进入蒸发器后不易被带回低压循环桶，易造成蒸发器堵塞，因此应尽量避免油进入换热系统。

②及时排空气:空气在冷凝器中会提高冷凝温度。当系统内空气压力达到0.2MPa时，耗电量将增加18%，制冷量下降8%，因此，应尽力防止空气渗入系统，并及时排出渗入的空气。

③定期清除水垢和清洗循环水池:保持冷凝水清洁，冷凝器结垢1.5mm时，耗电量将增加9.7%。

④及时除霜:蒸发器表面结霜后，导致传热恶化，蒸发温度下降，耗电量增加。

⑤利用夏季夜间低温时降温:当地区夏秋季节气温昼夜温差达10℃以上，合理利用夜间低温，节能效果明显。

(4)正确估计冷库实际耗冷量的变化 。掌握食品加工过程的放热量，外界气温、冷却水温变化、日常操作热量等耗冷量的变化规律，做好日常管理记录，随时调整压缩机的开机台数，使开机压缩机的产冷量适应或接近冷库实际耗冷量。

(5)保证满足制冷负荷的前提下，尽可能减少开机台数，提高压缩机运行效率。选择开1台制冷量大的压缩机代替2台制冷量小的压缩机;选择开单机双级机代替两台配组式双级机。

(6)调整开机时间。在不影响食品冷藏质量的前提下，减少白天制冷压缩机的运行时间(最好中午时段开机)，增加夜间制冷压缩机的运行时间，即选择用电低峰(即在深夜后开机);不但降低费用，而且夜间冷凝温度较低，可降低压缩机电耗。

二、减少冷库保温库房冷量损失

(1)保证冷库围护结构的保温性能

冷库具有良好的围护结构是保证冷库内低温环境的前提。新建冷库设计时，应采用导热系数较小的保温材料做围护结构，并注意围护结构的完整性，尽量避免冷桥和穿墙孔的产生，减小库外热量向库内的传递，进而减小冷库围护结构的冷负荷的损耗。

(2)合理的开机控制合适的蒸发温度

①制冷压缩机是冷库最主要的耗电设备。在冷库设计中，一般根据全年出现的最大机械负荷工况确定配机，以满足热负荷高峰期要求。然而在实际运行中，由于存在着食品冷加工与贮藏的淡旺季变化，全年昼夜气温的变化和其他的变化因素，往往设计时所选配的压缩机满负荷运行时间较短，低负荷运行时间长，因此压缩机大部份运行时间处于小于设计负荷工况下运行，节能潜力大。目前多数冷库仍然采用人工操作调整开机，盲目开机现象普遍存在。保证贮藏食物品质的前提是冷藏库内具有合适的冷藏温度，这也是体现出系统节能的一项指标。因为合适的冷藏温度，可以降低库内外的温差，有利于减少冷负荷量，降低制冷系统的用电负荷。

②在制取相同冷量时，提高蒸发温度能使压缩机的功率消耗减少。因为当冷凝温度不变时，提高蒸发温度，压缩机的吸入压力也相应升高，吸入蒸汽的比容减少，单位容积制冷量增加，以及压缩比减少，输汽系数提高，制取相同冷量时耗能就减少。

例如：对于压缩机，当蒸发温度每升高1℃，每千瓦时的产冷量将提高2.4%左右，节能效果显著。日常操作时，应根据不同冷藏食品品种、质量和不同贮藏期的要求来确定相应合理的贮藏温度。适当提高蒸发温度，不但能缩小传热温差，减少食品干耗，提高产品质量，且可提高压缩机单位轴功率制冷量。避免冷凝温度升高现象发生。

当压缩机的吸入温度保持不变时，冷凝温度升高，单位容积制冷量减少，压缩比增大，输汽系数降低，制取相同冷量时，能耗增加。例如冷凝温度每降低1℃，单位轴功率制冷量将提高2.6%左右。因此，保持较低的冷凝温度，对减少压缩机功耗是有益的。

(3)定时及时除霜

冷风机运行中，由于霜层的逐渐增厚，传热系数下降，风量减少，风机功率增加，冷风机产冷量急剧下降。因此，冷风机运行一定时间后，必须融霜。目前我国以氨为工质的大中型冷库，设计中大多采用水与热氨相结合的融霜方式，而实际操作中，为了方便，减少操作程序，更多地采用单独的水冲霜法。

水冲霜虽然简单易行，但它存在着许多不足之处：

①能耗大，库温回升快。水冲霜需要增加水泵电耗，除霜时对库内加热量大，库温上升快，一般除霜后需1～2小时降温才能恢复除霜前库温。

②不能解决蒸发器内积油问题。

③若融霜中水溢出或溅到地面，将造成对地坪隔热层的破坏。

④融霜时间相对较长。

因此，建议尽量采用热氨融霜法。热氨融霜法因为加热融霜是从内部向外扩展，对库温影响小，融霜后降温快，避免了水冲霜的不足，值得提倡使用。但是需在冷风机接水盘上增设电加热器，防止融下的霜水再结冰堵塞下水道。此外，融霜期间应尽量避免开启库门。

(4)减小冷库门冷气损耗

冷藏库门要随开即关，减小开门负荷损失。如冷库门开启时间延长一倍，冷损耗会增加数倍，同时冷库门打开时间较长，还会使库外的高湿空气入侵，在门洞处极易结霜和结露，从而破坏库体结构。解决冷藏库门即时开关的最好办法就是采用自动控制结构。如果开门时间过长，冷库门自动关闭，实现其节能的效果。库门面积，特别是库门高度对冷损耗的影响相当大。

研究表明，对于冷气外泄，冷藏库门的高度比其宽度影响大得多，因此应尽量降低其高度。冷藏库门的电加热丝功率有防结露和防冻结两种选择，不同使用温度的冷藏库门电加热丝的配置功率不同，选配合适的加热功率可节能2%。为减少门洞所造成的能量损失和结构破坏，可在门洞处设置门厅或风幕，减少库外高温、高湿空气的入侵，减小冷负荷，提高系统效益。

(5)库内照明控制

库房照明按冷库制冷设计手册的规定为1.8～5.8W/m2 ，但在实际工程中由于使用的需要，往往超过该规定，有的甚至达到10W/m2左右。如果忘了关灯，不但浪费照明电能，还会增加冷藏间和制冷系统的热负荷，为此增加简单的自动控制可避免出现照明浪费。当冷库门关闭5～15min后，如果照明灯开关未关，可采用自动关闭关闭照明。照明延时的时间应超过工人在内的一次作业时间，避免误关冷库内的照明灯。如果有误关灯情况发生，须借助库房长明灯和冷藏库门的安全设置进行开启，以保障工作人员的操作安全。

(6)使用机械化操作

当进行食品的装卸和搬运时，常会有大量的工人入库工作，极易造成库内的`热负荷瞬时增大，从而使库内的温度波动增大，降低贮藏效果，同时也增大了制冷系统的冷负荷，对系统节能工作极为不利。因此，采用机械化操作可避免大量工人同时入库操作，从而达到系统节能的效果。

(7)采用封闭式月台装卸货

采用封闭式低温月台的方式，既能最大限度地保证冷冻食品的质量，又可以明显减小由于温差从外界进入冷藏库的热负荷，还能大大地减少进入低温空间的水分，降低了除霜频率，提高了系统的制冷效率。然而采用封闭式月台的冷库将会增加其相应的土建费用和增加进出货的难度。

三、冷库节能的自动控制系统

(1)冷库节能的自动控制

冷库节能的自动控制涉及到节能控制程序的编制和自控元器件的选用。作为自控元器件的生产厂商、专业设计院或有能力的使用单位等均可承担冷库节能自动控制的研究和开发。但是从控制系统的实用性及其效率角度的考虑，冷库节能的自动控制最好由厂商和设计院共同研制开发(可以厂商为主，设计院配合)，在使用单位的实施过程中不断地完善，不断研发出新的自控产品。

(2)冷库节能自动控制具体的设计及运用

冷库节能自动控制的实施过程往往是通过设计、安装调试、试运行、效果考核并修正，直至符合设计要求达到节能目的为止。当工程项目内容有所变化时，可随时修改并满足冷库使用单位的要求。冷库的节能往往需要通过先进的制冷设备、合适的系统匹配、灵活的应变措施和严格的运行管理得以实现，这需要制冷技术人员在优化制冷工艺设计的基础上，熟悉节能需要、结合工程项目的特点，设计出完整的冷库节能自动控制流程。电气自控技术人员根据自控流程完成电气自控设计，同时运用专业知识，使自控流程更为简化和优化。

冷库节能是冷库自动控制重要组成部分，冷库自动控制由制冷和电气两部分内容组成，只有在所有技术人员的共同努力下才能使冷库自动控制行之有效，并使冷库节能落到实处。冷库节能自动控制的试运行也是十分重要的一环，在试运行中应和使用单位和专业厂商保持密切联系，与使用单位分析运行效果，与专业厂商商讨修正措施，在冷库的日常运行管理中，人是最主要的因素。

4. 冷库的选址和设计中应注意哪些方面

冷库的选址通常位于运输港口或原产地附近。冷库设计的注意要求有以下几点：

1、冷库应由具备冷库工程设计、压力管道设计资质的单位进行设计；

2、冷库应使用具有相关生产资质企业制造的制冷设备；

3、应设置切段制冷系统电源的紧急控制装置，并应设置警示标识。每套制冷压缩机组启动控制柜（箱）及机组控制台应设紧急停机按钮；

4、冷库设计制冷机房应装有事故排风装置。氨制冷机房的事故排风装置应采用防爆型。当制冷系统发生事故而被切断电源时，应能保证事故排风装置的可靠供电；

5、氨制冷机房、高低压配电室应设置应急照明，照明灯具应选用防爆型，照明持续时间不应小于30min；

6、氨制冷机房应安装氨气浓度检测报警装置及供水系统，水冷却式制冷压缩机应设置断水保护，机房门应向外开，且数量应确保人员在紧急情况下快速离开，库房内应采用防潮型照明灯具和开关，库房内灯具安装高度小于或等于2.2m时，应采用安全电压供电。灯具金属外壳均应接保护线；

7、设在室外的制冷辅助设备应设防护栏，并设置警示标识。高压储液器设在室外时，应避免太阳直射。低于0度的库房内动力及照明线路，应采用适合库房温度的耐低温绝缘电缆，穿过库房隔热层的电气线路，应采取可靠的防火措施；

8、冷库设计应满足消防的有关规定。

(4)冷能利用装置工程设计扩展阅读：

冷库的设备组成

一般冷库多由制冷机制冷，利用气化温度很低的液体（氨或氟里昂）作为冷却剂，使其在低压和机械控制的条件下蒸发，吸收贮藏库内的热量，从而达到冷却降温的目的。

最常用的是压缩式冷藏机，主要由压缩机、冷凝器，节流阀和蒸发管等组成。按照蒸发管装置的方式又可分直接冷却和间接冷却两种。直接冷却将蒸发管安装在冷藏库房内,液态冷却剂经过蒸发管时，直接吸收库房内的热量而降温。

5. 制冷装置的系统及冷却方式

1．自然对流制冷剂直接蒸发冷却
2．强制对流制冷剂直接蒸发冷却
3．自然对流载冷剂间接冷却
4．强制对流载冷剂间接冷却 制冷剂直接蒸发冷却 ←↙自然对流
载冷剂间接冷却 ←↖强制对流
自然对流制冷剂直接蒸发冷却： 系统比较简单、节能
蒸发器安装在用冷场合，利用制冷剂的蒸发来直接冷却用冷场合的空气，通过空气再去冷却被冷却物体。
整个用冷场合的空气流动是由于蒸发器周围的空气被冷却以至于温度降低、密度变大后引起的。
强制对流制冷剂直接蒸发冷却：
与前面的不同之处在于：用冷场合的空气通过风机的作用强制流过蒸发器，并在用冷场合内循环流动。
优点：换热系数高，总传热温差小，蒸发器换热面积小，制冷剂冲注量小，金属消耗量小，温度场均匀，冷却速度快。
缺点：冷却物品的干损耗；
风机耗能，又将耗能转变为热量增加了蒸发器的负荷。
适用：间冷式冰箱，冷藏汽车，冷藏船，冷库冻结间等。
在制冷系统规模较大，用冷场合比较分散的情况下，采用制冷剂蒸发冷却物体，必然会导致如下状况：
制冷剂循环管路长，制冷剂外泄的可能性增大；
自然对流载冷剂间接冷却：
优点：减少制冷剂泄露的可能性；
具有一定的蓄冷能力；
温度调节方便；
缺点：冷损大（传热级数多）；
泵功耗；系统稍复杂
强制对流载冷剂间接冷却：
优点：提高了冷却盘管的传热性能，温度场分布均匀
缺点：冷损大（传热级数多）；
泵功耗，风机功耗；系统稍复杂
干损耗。 结霜原因及霜的危害：
制冷装置中蒸发器的外壁面温度低于0℃，该表面就会接霜。（水蒸气）
危害：传热系数下降，制冷量下降，功耗增加。
统计数据：钢管，霜层厚度=蒸发器管壁厚度，霜层热阻比钢管热阻大94～443倍（视久积还是新积而定）。
强制对流：如冷风机多用肋片管，接霜时，不但传热热阻增大，而且使空气流动阻力增大。
除霜的方法及各自优缺点、适用场合：
1．扫霜、水冲霜、
2．制冷剂过热气体融霜（热气融霜、反循环融霜）、
3．制冷剂过热气体和水结合融霜、
4．用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜
（1）扫霜、水冲霜
扫霜：
不停机：不彻底，库温影响不是太大，劳动强度大。
停机：较彻底，影响库温和生产，强度大。
水冲霜：较简单。控制水温25℃。
不停机：影响库温不是太大，防止水对冷库的危害。
停机：影响库温和生产
（2）制冷剂过热气体融霜和水结合融霜
来自压缩机的过热蒸汽通过接霜的蒸发器（相当于冷凝器，制冷剂由气态变为液态，放热给蒸发器外表面），使冰霜与蒸发器脱开，然后淋水，可以把霜除掉。
停水后，利用制冷剂过热蒸汽“烘干”蒸发器外表面（以免结冰）。
特点：速度快，效果好，操作复杂。
适用：大型及中型制冷装置，一机多库。常用在制冷剂直接蒸发冷却系统。
（3）电热融霜
电热融霜：在蒸发器下面装电热器，一般适用单个库房或小型制冷装置。
载冷剂系统多采用该形式。
用电加热器、蒸汽加热器或温水加热器融霜虽然结构简单，易于实现自动化，但要耗费电能，温度容易波动。
载冷剂间接冷却系统的热盐水融霜
总结：
电热融霜与热气融霜系统的根本不同点：
1．耗能方式；
2．被融霜的蒸发器内部制冷剂相变情况不同：热气融霜的蒸发器内制冷剂是被冷却，由气态变为液态，要注意排液或防止压缩机的液击。
3．电热融霜的蒸发器内制冷剂却是被加热，由液态变为气态，要防止回气压力、蒸发温度和库温过高。