物流冷庫的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)
2009年6 月1 日，我國《食品安全法》將正式施行，確保食品安全已經(jīng)納入法制管理軌道。加快冷鏈運(yùn)營基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，普及冷藏供應(yīng)鏈配送網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，促使食品制造商、供應(yīng)商、零售批發(fā)商、配送中心，等從業(yè)者密切合作，按照食品安全標(biāo)準(zhǔn)操作，是保證食品安全的必經(jīng)之路。
一、物流冷庫的特點(diǎn)
隨著現(xiàn)代商業(yè)的發(fā)展，商品的流通越來越表現(xiàn)出著快速，準(zhǔn)確，小批量的特點(diǎn)。原有的以產(chǎn)品儲(chǔ)存為目的的冷庫越來越不能滿足現(xiàn)代流通的要求。以滿足客戶需求，和多品種配送為目的的低溫物流中心逐步發(fā)展起來，并發(fā)揮著越來越重要的作用。以大型超市的低溫物流中心為例，它以滿足店面小批量多品種訂貨為前提，物流中心的溫度范圍擴(kuò)大，貨品周轉(zhuǎn)速度加快，配送網(wǎng)絡(luò)位置以系統(tǒng)效率最佳為原則。所以，現(xiàn)代低溫物流中心不但需要現(xiàn)代制冷與保溫技術(shù)的支撐，更要符合現(xiàn)代商業(yè)流通對(duì)冷鏈管理的特定要求。
物流冷庫就是要緊緊圍繞食品安全與運(yùn)營效率，以供應(yīng)鏈和系統(tǒng)化管理思想為核心，以效率優(yōu)先為指導(dǎo)原則，在危害分析及關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)確定的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用現(xiàn)代管理方法、現(xiàn)代信息技術(shù)、物流技術(shù)、節(jié)能和溫度監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出比最優(yōu)、作業(yè)質(zhì)量和效率最佳、作業(yè)成本最低的冷鏈物流管理效果。
物流冷庫具有其特殊性，表現(xiàn)在：（1）、食品安全事關(guān)人體健康甚至生命安全，對(duì)保證食品質(zhì)量安全的要求突出；（2）、食品的保質(zhì)期短、質(zhì)量損耗快，決定了食品冷鏈物流運(yùn)作的時(shí)效性；（3）、食品的多樣性以及對(duì)于儲(chǔ)藏溫度和濕度要求各異，決定了食品物流作業(yè)環(huán)境的多樣性；（4）、冷庫儲(chǔ)藏作為食品供應(yīng)鏈的重要環(huán)節(jié)，要求產(chǎn)品具有可溯源性。
物流冷庫功能由傳統(tǒng)冷庫的“低溫倉儲(chǔ)”型向“流通型”、“冷鏈物流配送”型轉(zhuǎn)變，其設(shè)施按照低溫配送中心的使用要求進(jìn)行建造。體現(xiàn)在：
（1）、建有低溫穿堂、封閉式站臺(tái)并設(shè)置電動(dòng)滑升式冷藏門、防撞柔性密封口、站臺(tái)高度調(diào)節(jié)裝置（升降平臺(tái)）， 實(shí)現(xiàn)“門對(duì)門”式裝卸作業(yè)已成為現(xiàn)代化物流冷庫的標(biāo)志。
（2）、貨物進(jìn)出頻繁、吞吐量大，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營的需要設(shè)置專門的理貨間（區(qū)），理貨區(qū)的溫度一般控制在0～+7℃。
（3）、物流冷庫的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加注重環(huán)保和節(jié)能要求。庫房溫度控制范圍寬，冷卻設(shè)備的選型、布置和風(fēng)速場設(shè)計(jì)考慮適用多種貨物的冷藏要求。配有完善的庫溫自動(dòng)檢測、記錄和自動(dòng)控制裝置。
（4）、建立完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使冷藏供應(yīng)鏈配送管理科學(xué)化，做到食品安全的可追溯性。在歐盟、美國和日本，食品供應(yīng)鏈中的所有企業(yè)都有實(shí)施追溯系統(tǒng)的法定義務(wù)。
（5）、冷凍冷藏倉儲(chǔ)方式開始向貨架式、托盤化轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)貨物按“先進(jìn)先出”的原則進(jìn)行管理，有利于提高商品貯藏質(zhì)量和減少損耗。
（6）、立體自動(dòng)化冷庫采用計(jì)算機(jī)管理，可以實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)裝卸和堆垛及庫溫控制、制冷設(shè)備運(yùn)行全自動(dòng)化，庫內(nèi)不需任何操作人員。采用計(jì)算機(jī)管理，能隨時(shí)提供庫存貨物的品名、數(shù)量、貨位和庫溫履歷、自動(dòng)結(jié)算保管費(fèi)用和開票等，提高了管理效率，并大大減少了管理人員。
二、物流冷庫的設(shè)計(jì)
1、規(guī)劃設(shè)計(jì)
冷鏈物流的效率取決于冷鏈物流各節(jié)點(diǎn)的有效銜接。按照整體性、綜合性、最優(yōu)性的構(gòu)成原則，綜合考慮客戶服務(wù)目標(biāo)、物流網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)布局、倉儲(chǔ)系統(tǒng)、運(yùn)輸管理、運(yùn)營模式、管理組織等因素，結(jié)合冷藏技術(shù)對(duì)物流冷庫作出總體規(guī)劃。
1.1、選址
物流冷庫選址在冷庫建設(shè)中是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，涉及到很多的因素，既要著眼于現(xiàn)在的需求也要考慮到企業(yè)未來的發(fā)展和城市的建設(shè)，要有效的協(xié)調(diào)庫房與城市距離和配送成本之間的矛盾，因?yàn)閹旆烤嚯x城市每遠(yuǎn)出10公里，配送成本就會(huì)增加4%～7%，所以這兩者是必須協(xié)調(diào)的。
物流冷庫建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，關(guān)系著企業(yè)的生存和發(fā)展，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要從戰(zhàn)略的高度進(jìn)行考慮和決策，由具備物流知識(shí)、建筑知識(shí)、制冷知識(shí)的的專業(yè)人員來操作。冷庫建設(shè)的成本很高，涉及制冷技術(shù)、保溫技術(shù)、食品保鮮技術(shù)，只有通過不同方案的比較，才能選出更適合企業(yè)自身投入和長期發(fā)展需要的建設(shè)方案。
1.2、硬件規(guī)劃與設(shè)計(jì)
物流冷庫僅僅是低溫冷鏈的一部分，硬件規(guī)劃的內(nèi)容包括廠房規(guī)劃、倉儲(chǔ)設(shè)備規(guī)劃、運(yùn)輸設(shè)備規(guī)劃等內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際需求規(guī)劃出最符合使用效益的物流冷庫是規(guī)劃設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
貨物的冷藏對(duì)溫度和濕度有特殊的要求，包括隔熱維護(hù)結(jié)構(gòu)、制冷系統(tǒng)及控制、冷間內(nèi)溫度場（風(fēng)速場）的設(shè)計(jì)是冷藏庫技術(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在技術(shù)設(shè)計(jì)中，還要考慮貨物的水平運(yùn)輸、垂直運(yùn)輸、碼垛、貨物整理、冷鏈的完整性等使用要求，根據(jù)冷庫使用的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全的冷藏庫。
冷藏庫的倉儲(chǔ)設(shè)備如貨架、堆垛機(jī)、穿梭車、輸送機(jī)等設(shè)備都必須適應(yīng)冷態(tài)環(huán)境要求，避免低溫冷脆，保證冷態(tài)啟、制動(dòng)和冷態(tài)運(yùn)行的可靠性。
1.3、軟件規(guī)劃與設(shè)計(jì)
低溫物流冷庫的軟件規(guī)劃設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（一）、庫存控制方面，包括銷售額預(yù)測系統(tǒng)、庫存狀況與存貨成本分析、安全存量與產(chǎn)品組合、貨品流動(dòng)狀況等；（二）、運(yùn)輸管理方面，包括路線安排與裝卸計(jì)劃、配送方式與時(shí)間、不同溫度產(chǎn)品的復(fù)合運(yùn)輸、溫度記錄存查等；（三）、倉儲(chǔ)管理方面，包括裝卸作業(yè)、揀貨理貨作業(yè)、溫度品質(zhì)管理等；（四）、顧客服務(wù)方面，包括配送渠道的訂貨系統(tǒng)、缺貨與延遲送貨的督導(dǎo)、配銷體系服務(wù)品質(zhì)的追蹤評(píng)核等。
現(xiàn)代化物流冷庫作為冷鏈供應(yīng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要實(shí)現(xiàn)如下功能：
⑴、訂單協(xié)同功能。一體化處理客戶的物流訂單，進(jìn)行任務(wù)的分解和分配。
⑵、精細(xì)化倉儲(chǔ)管理功能。通過設(shè)置相應(yīng)的倉儲(chǔ)策略，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理的科學(xué)化、精細(xì)化。
⑶、RFID（Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽）功能。支持RFID設(shè)備在物流過程中的應(yīng)用，包括車門開閉報(bào)警、車內(nèi)溫度監(jiān)控等。
⑷、GPS/GIS（全球定位系統(tǒng)/地理信息系統(tǒng)）監(jiān)控。通過GPS、GPRS和GIS的集成，對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
⑸、業(yè)務(wù)流程同步。應(yīng)用工作流管理理念，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程的高度協(xié)同。
⑹、低溫設(shè)備管理。支持對(duì)低溫設(shè)備的日常管理和維護(hù)。
⑺、溫度濕度監(jiān)控。實(shí)時(shí)監(jiān)控物流過程中影響貨物品質(zhì)的濕度和溫度，并設(shè)置預(yù)警機(jī)制。
⑻、快速入庫功能。為特殊貨物提供快速入庫功能。
⑼、提示及事件管理。為系統(tǒng)使用者提供提示及事件管理功能。
⑽、車隊(duì)優(yōu)化。提升對(duì)運(yùn)輸車隊(duì)的管理和控制。
⑾、運(yùn)輸計(jì)劃執(zhí)行管理。全過程的管理運(yùn)輸計(jì)劃的執(zhí)行情況。
⑿、績效管理。通過采集各關(guān)鍵業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的信息，實(shí)現(xiàn)全員KPI(關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo))管理。
⒀、決策支持。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)經(jīng)營決策的支持。
2、冷庫設(shè)計(jì)中的節(jié)能
冷庫的節(jié)能是需要冷庫設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行操作、管理各方面通力合作共同完成的目標(biāo)。冷庫設(shè)計(jì)的節(jié)能包括：隔熱結(jié)構(gòu)保溫性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)、制冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、高效率制冷設(shè)備的選擇、系統(tǒng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)等。
2.1、隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上總的趨勢是越來越重視節(jié)能，即增大隔熱結(jié)構(gòu)的總熱阻值，減小單位面積熱流量值q(w/m2)。美國（ASHRAE）推薦值6.3 w/m2，法國推薦值8 w/m2，日本推薦值7.2 w/m2，但我國現(xiàn)行《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50072-2001）中推薦的單位面積熱流量值為8～12 w/m2，設(shè)計(jì)中大部分人選取中間值10 w/m2，明顯偏大。
理論上可以通過隔熱結(jié)構(gòu)的一次性投資和制冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算出隔熱層經(jīng)濟(jì)厚度，但是由于影響制冷系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的因素很多，加上能源價(jià)格的變化較大，理論計(jì)算值會(huì)出現(xiàn)較大的偏差，失去指導(dǎo)意義。因此建議：在初次投資允許的情況下，適當(dāng)增加隔熱結(jié)構(gòu)的總熱阻，減少運(yùn)行中耗能。同時(shí)，由于總熱阻的增加、庫溫波動(dòng)減小，也有利于利用電價(jià)的“峰谷”差值，調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。
2.2、土建冷庫與裝配結(jié)構(gòu)冷庫
傳統(tǒng)的土建冷庫具有墻體占地面積大、施工復(fù)雜、施工期長等缺點(diǎn)。但作為冷庫也有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)：熱惰性大，其熱惰性指標(biāo)D可達(dá)7～9（D＞4為重型結(jié)構(gòu)），熱衰減度大，延遲時(shí)間可達(dá)16～18小時(shí)，因而白天維護(hù)結(jié)構(gòu)吸收熱量的一部分會(huì)隨著夜晚室外溫度的降低反傳到室外，減少冷庫的熱負(fù)荷，并且?guī)靸?nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷的最大值出現(xiàn)在電價(jià)的“谷時(shí)”，也有利于節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
采用聚氨酯復(fù)合保溫板的裝配式冷庫，可實(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制，現(xiàn)場組裝方便，具有施工快、工期短的優(yōu)點(diǎn)。在工程實(shí)踐中，雖然總熱阻能夠滿足規(guī)范的要求，由于其熱惰性指標(biāo)D值?。?＞D＞1.5），蓄熱系數(shù)小，總衰減度小，延遲時(shí)間只有3～4小時(shí)。實(shí)踐證明：維護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻相同的裝配式冷庫與土建冷庫相比，制冷機(jī)的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間要多20%左右。老舊庫房改造的磚混結(jié)構(gòu)的冷庫，采用聚氨酯噴涂是比較理想的保溫方式。
裝配式冷庫采用加長墻衣板，減少保溫墻體受熱的方式可以減少部分維護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷。墻衣板下端與冷庫站臺(tái)平齊，屋頂采用無動(dòng)力風(fēng)機(jī)排風(fēng)，降低冷庫維護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)溫度也可以起到很好的效果。
2.3、層高和單間冷庫面積
合理選擇層高和分間面積可以提高冷庫的利用率。層高和單間冷庫面積的確定一定要與經(jīng)營方式、經(jīng)營規(guī)模、品種特性、包裝方式、碼垛方式等相適應(yīng)，最好能與冷庫貨架、庫內(nèi)叉車等協(xié)調(diào)確定方案。
3、制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1、根據(jù)冷庫的經(jīng)營特點(diǎn)選擇制冷系統(tǒng)
生產(chǎn)型的冷庫要求產(chǎn)品迅速冷卻，所以冷卻、凍結(jié)、冷藏各個(gè)環(huán)節(jié)的加工能力必須與整個(gè)生產(chǎn)相適應(yīng)。倉儲(chǔ)型的物流冷庫要注重通用性，考慮公共型冷庫的柔性設(shè)計(jì)。配送型的冷庫是一種定制化的設(shè)計(jì)，以超市為例，要根據(jù)超市的業(yè)態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有著非常細(xì)化的溫度帶，比如說熟食是不是在庫內(nèi)加工包裝等等，是最復(fù)雜的綜合性設(shè)計(jì)。
物流冷庫制冷系統(tǒng)應(yīng)該采用集中操作管理的模式，以便于對(duì)庫溫的控制、運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，對(duì)于大、中型物流冷庫采用環(huán)境友好型制冷劑的氨制冷系統(tǒng)是很好的選擇，小型冷庫或?qū)Π踩刑厥庖蟮睦鋷爝x擇工質(zhì)時(shí)盡量選擇新型替代制冷劑。具體選擇要按照國家《消耗臭氧層物質(zhì)管理?xiàng)l例》和當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)規(guī)定要求執(zhí)行。
1998年美國太空總署NASA針對(duì)860種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究，從物質(zhì)的應(yīng)用范圍、液氣態(tài)物理性質(zhì)、熱力性質(zhì)、穩(wěn)定性、毒性、燃燒性、與材料兼容性、價(jià)格等項(xiàng)目，試圖找出最適合做為冷媒的物質(zhì)，結(jié)果氨被列為十種最適合物質(zhì)中的一種。因其幾乎完全具有冷媒之必要的優(yōu)點(diǎn)，尤其以價(jià)格低廉、潛熱大及不會(huì)破壞環(huán)境之性質(zhì)為最。實(shí)際上，只要嚴(yán)格按著國家的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和操作管理，其安全性是有保證的。但是隨著國內(nèi)對(duì)于安全的重視程度及嚴(yán)格的檢查，現(xiàn)有的氨機(jī)冷庫很難正常運(yùn)營。都紛紛改成環(huán)保型氟機(jī)系統(tǒng)，所以新建的冷庫就不再設(shè)計(jì)氨機(jī)系統(tǒng)。
3.2、確定合適的庫房面積，盡量采用大區(qū)域制冷的方式
現(xiàn)階段，很多物流冷庫采用“出租經(jīng)營”的模式，部分租賃者的經(jīng)營規(guī)模很小或者把物流冷庫當(dāng)做零售環(huán)節(jié)的冷藏設(shè)施來使用，因此有些業(yè)主希望把冷間分割的很小，以適應(yīng)經(jīng)營者的需求，有時(shí)要分割成30～50米2/間。對(duì)于經(jīng)營者個(gè)體而言，貨物的存儲(chǔ)量波動(dòng)很大，有時(shí)一次進(jìn)貨量就是該間冷庫的容量，如果把制冷區(qū)域分割成很小的單元會(huì)給制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行操作以及庫溫控制帶來很大的影響。
對(duì)于在經(jīng)營上要求進(jìn)行小區(qū)域分割的冷庫，可以采用大區(qū)域制冷，通透式分隔（以不影響庫內(nèi)風(fēng)速場流動(dòng)為原則）的方式處理。即使局部新貨負(fù)荷較大，就整個(gè)制冷區(qū)域來講，引起的庫溫的波動(dòng)是在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)的，庫內(nèi)冷卻設(shè)備的選擇上也不需要刻意預(yù)留更大的換熱能力。
3.3、制冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的選擇
蒸發(fā)壓力（溫度）和冷凝壓力（溫度）是制冷系統(tǒng)的主要參數(shù)，是系統(tǒng)運(yùn)行中操作與調(diào)整的重要依據(jù)。
（1）、選取合適的蒸發(fā)溫度
冷鏈物流中的不同種類商品對(duì)物流環(huán)境中的溫度、濕度要求也各不相同。而我國冷庫庫溫一般設(shè)置為0℃～4℃和-18℃～-22℃兩種，有少數(shù)冷庫定為-28℃以下。這種庫溫設(shè)計(jì)滿足了大多數(shù)商品儲(chǔ)存的溫度要求，但與商品的最佳儲(chǔ)存溫度并不完全一致。從提高商品儲(chǔ)存質(zhì)量、延長保質(zhì)期的角度出發(fā)，應(yīng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)分，對(duì)不同商品應(yīng)設(shè)定其最適宜的儲(chǔ)存溫度。
根據(jù)儲(chǔ)存溫度要求確定的蒸發(fā)溫度并不是越低越好，蒸發(fā)溫度過低不僅導(dǎo)致制冷系數(shù)下降，能耗增加，而且由于溫差增大，還會(huì)使冷風(fēng)機(jī)的除濕量增大，庫房濕度減小，從而引起食品干耗增大，食品品質(zhì)下降。
國內(nèi)通常采用的蒸發(fā)溫度與庫房溫度之差為10℃，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，蒸發(fā)溫度與庫房溫度之差一般取值為3～6℃。在其他參數(shù)不變的條件下，蒸發(fā)溫度與庫房溫度之差由10℃改為7℃，則單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值增加12%左右，而雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值增加10%左右。但是，蒸發(fā)器面積要增加42%,所增加的設(shè)備冷風(fēng)機(jī)的設(shè)備投資回收期為三年左右，這里并沒有計(jì)算由于壓縮機(jī)制冷量的增加而減少的主機(jī)與其他輔助設(shè)備的投資節(jié)省。
實(shí)際上，選取傳熱溫差過大和操作調(diào)整不合理是造成食品干耗增大，很多業(yè)主拒絕使用冷風(fēng)機(jī)而選用頂排管的主要原因。
（2）、選取合適的冷凝溫度
冷凝壓力升高，將會(huì)導(dǎo)致壓縮功能增加，制冷量減少，制冷系數(shù)下降，能耗增加。據(jù)估算，在其他條件不變的情況下，冷凝壓力所對(duì)應(yīng)的冷凝溫度每升高1℃，耗電量將增加3%左右。
采用蒸發(fā)式冷凝器可以比殼管式冷凝器得到更低的冷凝溫度（冷凝溫度可以更接近濕球溫度），所以，選用蒸發(fā)式冷凝器有利于系統(tǒng)節(jié)能，同時(shí)也更加節(jié)水。研究發(fā)現(xiàn)，不同品牌的蒸發(fā)式冷凝器運(yùn)行能耗相差很大，單位排熱量耗能甚至相差2～3倍。
單位排熱量耗功(
)計(jì)算公式：
3.4、制冷系統(tǒng)循環(huán)方式的選擇
選擇制冷系統(tǒng)循環(huán)方式要綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)行工況、年運(yùn)行時(shí)間、系統(tǒng)冷負(fù)荷、一次性投資、系統(tǒng)運(yùn)行效率（制冷系數(shù)）、制冷壓縮機(jī)及輔助設(shè)備的使用條件等多種因素。
《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50072-2001）明確規(guī)定了活塞式制冷壓縮機(jī)選擇單、雙級(jí)壓縮的條件，而對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)沒有設(shè)定限制。就壓縮機(jī)的使用條件而言，螺桿壓縮機(jī)單級(jí)壓縮即可以達(dá)到較大的壓縮比，但是只有當(dāng)內(nèi)、外壓比相同時(shí)，機(jī)器耗功最低，而過壓縮和欠壓縮都將導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行效率下降，并產(chǎn)生額外的功耗。螺桿式壓縮機(jī)提供冷更多的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)方式：帶經(jīng)濟(jì)器螺桿機(jī)制冷循環(huán)、單機(jī)雙級(jí)螺桿機(jī)制冷循環(huán)、螺桿配組雙級(jí)制冷循環(huán)，在特定的運(yùn)行工況下，不同的制冷循環(huán)方式更具各有優(yōu)勢。
對(duì)于螺桿壓縮機(jī)而言，一般情況下蒸發(fā)溫度T0＞-15℃時(shí)，采用單級(jí)螺桿壓縮形式；蒸發(fā)溫度T0=-10℃～-35℃時(shí)，采用帶經(jīng)濟(jì)器螺桿壓縮形式；蒸發(fā)溫度T0＜-30℃時(shí)，可考慮單機(jī)雙級(jí)螺桿機(jī)組或配組雙級(jí)壓縮形式。
雙級(jí)壓縮系統(tǒng)按其節(jié)流和中間冷卻方式可區(qū)分為一次節(jié)流、二次節(jié)流和完全中間冷卻、不完全中間冷卻幾種循環(huán)方式，對(duì)于同樣的低壓級(jí)、高壓級(jí)制冷機(jī)具有如下特點(diǎn)：（1）、完全中間冷卻系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值高于不完全中間冷卻系統(tǒng)；（2）、二次節(jié)流系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值高于一次節(jié)流系統(tǒng)。
3.5、庫內(nèi)冷卻設(shè)備的選擇
庫內(nèi)冷卻設(shè)備主要有冷風(fēng)機(jī)和冷排管二種。冷風(fēng)機(jī)由于其制冷劑充注量小，換熱效率高，易除霜，造價(jià)低（同樣換熱能力條件下，冷風(fēng)機(jī)的造價(jià)僅相當(dāng)于冷排管造價(jià)的不足50%），易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，已經(jīng)被廣泛采用。冷排管雖然制冷劑充注量大，換熱效率高低，不易除霜，造價(jià)也高，但由于儲(chǔ)存商品的干耗低，仍占有一定的市場。
庫內(nèi)冷卻設(shè)備選擇的關(guān)注點(diǎn)是運(yùn)行節(jié)能和減少干耗。傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為貨物商品干耗大是由于選用冷風(fēng)機(jī)的緣故，實(shí)際上選用冷風(fēng)機(jī)作為冷卻設(shè)備造成干耗大的原因有三個(gè)：（1）、設(shè)計(jì)時(shí)選擇傳熱溫差大（ΔT=10℃）；（2）、不做風(fēng)速場設(shè)計(jì)；（3）、運(yùn)行調(diào)整不合理，尤其是冷卻物冷藏間有時(shí)運(yùn)行傳熱溫差達(dá)到15℃。
選用冷風(fēng)機(jī)時(shí)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減少干耗的措施：
第一，選擇大片距冷風(fēng)機(jī)，加大冷風(fēng)機(jī)面積，減小傳熱溫差，減少冷風(fēng)機(jī)結(jié)霜和商品干耗。
第二，增設(shè)均勻送風(fēng)道對(duì)庫內(nèi)風(fēng)速場進(jìn)行設(shè)計(jì)，貨間空氣流速設(shè)定為0.25米/秒。探討其他形式的冷風(fēng)機(jī)及其布置方式（例如下出風(fēng)的貨倉式冷風(fēng)機(jī)）。
第三，自動(dòng)控制系統(tǒng)中，考慮蒸發(fā)溫度控制的控制。
第四，加強(qiáng)操作運(yùn)行管理，注意主機(jī)能量調(diào)配（主機(jī)制冷能力是按最大負(fù)荷匹配的），防止“大馬拉小車”，保證設(shè)定傳熱溫差。
近幾年，帶翅片的鋁合金冷排管在氨制冷系統(tǒng)中也得到了應(yīng)用，由于翅片增加了排管的換熱面積，同時(shí)鋁制排管采用了比較小的管徑，所以帶翅片的鋁制排管在減少荷載、減少工質(zhì)充注量、減少投資、降低商品干耗等方面均有優(yōu)勢。
鋁合金冷排管與傳統(tǒng)冷排管比較：
| 冷排管 |
排管管徑 mm |
單位面積 長度 m/m2 |
重量 Kg/m2 |
重量 百分比 |
單位容積 L/m2 |
充氟量 Kg/m2 |
充氟量 百分比 |
| 無縫鋼管 | Φ38×3.0 | 8.40 | 21.756 | 100 | 6.755 | 2.28 | 100% |
| 鋁合金 | Φ21×1.5 | —— | 4.58 | 16～20 | 1.858 | 0.48 | 21.0% |
采用熱氟化霜，此技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用成熟。
3.6、蒸發(fā)器除霜
速凍機(jī)蒸發(fā)器除霜采用熱氟加水的融霜方式，需要注意：速凍機(jī)的沖霜水要求達(dá)到食品生產(chǎn)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)用戶采用車間生產(chǎn)用水。熱氨融霜由制冷系統(tǒng)操作人員控制，而水沖霜由生產(chǎn)車間操作人員控制，要求操作上必須協(xié)調(diào)一致，除霜前將蒸發(fā)器內(nèi)液氨抽凈，保證融霜安全。
冷排管采用熱氨排油加人工掃霜的方式，鋁合金冷排管可以采用電熱融霜的方式，除霜是庫溫波動(dòng)大。
冷風(fēng)機(jī)的除霜多采用熱工質(zhì)加水的除霜方式。熱工質(zhì)融霜在制冷系統(tǒng)的節(jié)能、管理、自動(dòng)控制等方面都具有優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已普遍采用，但我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中還需要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操作管理等諸多方面進(jìn)一步完善。
自動(dòng)控制制冷系統(tǒng)，如果一個(gè)系統(tǒng)控制閥組帶多臺(tái)冷風(fēng)機(jī)，要考慮每臺(tái)冷風(fēng)機(jī)供液、回氣、熱氨的單獨(dú)調(diào)節(jié)。
3.7、自動(dòng)化控制
制冷系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，可以保證系統(tǒng)的安全遠(yuǎn)行，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高食品質(zhì)量，減少干耗，降低儲(chǔ)藏成本，是冷庫現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是食品質(zhì)量溯源的技術(shù)保證。
制冷系統(tǒng)的自動(dòng)控制主要通過全自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視與控制、運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)、事故報(bào)警、事故故障診斷等功能，保證冷庫內(nèi)溫度的有效控制。通過制冷壓縮機(jī)的自動(dòng)能量調(diào)節(jié)、設(shè)備的自動(dòng)控制、供液量的自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)融霜，可使系統(tǒng)制冷量與冷負(fù)荷相適應(yīng)，達(dá)到節(jié)能的效果。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)控制與手動(dòng)操作相比，可節(jié)約能耗10-15%左右。
冷庫自動(dòng)控制系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該從以下幾個(gè)方面考慮：
（1）、變蒸發(fā)溫度控制
冷庫溫度的控制多是以庫內(nèi)空氣溫度為控制對(duì)象，對(duì)蒸發(fā)溫度往往不作調(diào)節(jié)，蒸發(fā)器的實(shí)際傳熱溫差是系統(tǒng)運(yùn)行的自我平衡點(diǎn)，實(shí)際上難以達(dá)到好的節(jié)能效果，只有把蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)和庫溫控制結(jié)合起來，輔以壓縮機(jī)自動(dòng)能量調(diào)節(jié)，才能達(dá)到理想的節(jié)能效果。
（2）、根據(jù)冷負(fù)荷冷風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)
制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器和制冷壓縮機(jī)都是按滿足最高負(fù)荷需要匹配的，根據(jù)被控制參數(shù)的變化設(shè)置累進(jìn)制能量調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)投入的制冷能力與冷負(fù)荷相匹配，避免設(shè)備或系統(tǒng)的頻繁啟仃。
（3）、設(shè)定合適的控制精度
不同的庫存商品和不同的貯存期都有不同的庫房溫度及其控制精度要求。從節(jié)能的角度出發(fā)，只要不影響商品的品質(zhì)，庫房溫度宜取高不取低、控制精度宜取低不取高，不必偏面追求過低的庫溫和高精度控制。
（4）、蒸發(fā)器按需融霜
由于季節(jié)和生產(chǎn)經(jīng)營的變化，即使在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi)結(jié)霜量也是不同的，定時(shí)融霜和累計(jì)定時(shí)融霜都不可避免出現(xiàn)融霜滯后或過頻的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，為了保證融霜效果設(shè)計(jì)時(shí)按最不利條件設(shè)置融霜時(shí)間，導(dǎo)致大部分融霜過程帶入的熱量過多。
冷風(fēng)機(jī)按需融霜，需要有可靠的霜層傳感器或差壓變送器，感知最佳的融霜時(shí)間，由溫度控制器控制融霜時(shí)間，防止過多加熱。
（5）、變頻技術(shù)的應(yīng)用
利用變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制冷壓縮機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、水泵的能量調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)制冷能力與冷負(fù)荷相匹配，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。
3.8、大空間立體冷庫
近幾年，浙江海通食品集團(tuán)、浙江祐慷集團(tuán)、寧波遠(yuǎn)東冷藏公司、伊利集團(tuán)、蒙牛集團(tuán)等先后建設(shè)了多座高貨位立體自動(dòng)化冷庫，其庫內(nèi)裝卸和堆垛作業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化及庫溫控制、制冷設(shè)備運(yùn)行也全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
大空間立體冷庫制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)：
• ⑴、很大的單體冷藏空間，層高越來越高，可能會(huì)達(dá)到30至40米，在一定條件下，貨物區(qū)域可以利用空氣溫差實(shí)現(xiàn)自然對(duì)流換熱；
• ⑵、單位冷負(fù)荷較普通冷庫低，庫內(nèi)空氣循環(huán)倍率低，冷負(fù)荷不能采用估算的方式；
• ⑶、高位貨架和支架，可能會(huì)阻礙氣流分布，冷風(fēng)機(jī)和風(fēng)道系統(tǒng)布置要和庫內(nèi)貨位布置方式結(jié)合起來考慮，并且不阻礙庫內(nèi)機(jī)械（設(shè)備）或自動(dòng)傳輸系統(tǒng)的作業(yè)；
• ⑷、無過道式移動(dòng)貨架的應(yīng)用，最大限度地增加了空間利用率；
• ⑸、庫溫控制、制冷系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化，能隨時(shí)提供庫存貨物的品名、數(shù)量、貨位和庫溫履歷（歷史溫度曲線）；
• ⑹、維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷所占比例小，節(jié)能并降低投資成本。
3.9、低品位熱能的利用
制冷系統(tǒng)運(yùn)行中排放出大量的低品位熱能，對(duì)其加以利用也是節(jié)能的重要措施。主要包括：
⑴、壓縮機(jī)排氣熱的利用；
⑵、冷風(fēng)機(jī)沖霜回水利用。
三、結(jié)束語
物流冷庫作為冷庫必須滿足商品的冷藏要求，同時(shí)作為冷鏈物流的節(jié)點(diǎn)必須適合物流的使用、經(jīng)營、管理要求。進(jìn)行設(shè)計(jì)之前必須對(duì)業(yè)主的要求、期望以及使用、管理方式有充分得了解，使設(shè)計(jì)更加貼切于實(shí)際使用。設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保是永遠(yuǎn)的主題，沒有最好的冷庫，只有最適用的冷庫。
北京銀龍誠信制冷設(shè)備有限公司（設(shè)計(jì)部）
