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低溫陳列柜的節能——陳列柜結構的改進

   2022-04-08 70
核心提示:1.風幕的優化設計陳列柜種類很多,按照封閉與否,有散開式和密閉式陳列柜之分。密閉式陳列柜能耗小,敞開式因為與外界直接相通,

1.風幕的優化設計陳列柜種類很多,按照封閉與否,有散開式和密閉式陳列柜之分。密閉式陳列柜能耗小,敞開式因為與外界直接相通,熱濕交換強烈,能耗往往是密閉式的兩倍。對于敞開式陳列柜,為保證柜內溫度,必須采用風幕來阻擋外面熱濕空氣的滲人。大量實驗已經證實,散開式陳列柜50%以上的熱量是由環境空氣從風幕處帶人的,立式敞開式陳列柜70%以上的熱量是由環境空氣從風幕處帶人的。因此,形成良好的風幕是減少熱負荷、節約能源的有效措施。

風幕的形成除與陳列柜的結構有關外,還與風量大小、風口風速、素流度等參數有關。一般說來,結構相同時,出口風速越大,越有利于風幕的形成。

風速過小,冷風在風幕中間逸出,不能順利到達回風口,使環境中的熱空氣被吸人回風口,增加蒸發器負荷。但風速選得過大會增加空氣流量,造成冷空氣流失過多,并會增加負荷和噪聲。采用高效蜂巢式出風口可以減小出風口射流擾動強度,整流效果較好,出風速度也較為均勻,從而減弱了環境空氣與冷空氣的換熱。

理論上用偏離數D來表示風幕封閉散口的能力,其值等于風幕出風口空氣動量與風幕兩側空氣壓力差之比。為保證風幕的封閉能力,需要保證最小的偏離數。偏離數受風幕的送風速度和溫度影響很大,送風速度過小,風幕起不到封閉的作用。一般為保證風幕封閉敞口的能力,陳列柜的送風速度偏大,導致風幕外側與環境空氣相接處,速度梯度較大,該處動能交換強烈,卷吸進的熱濕空氣及外濫的冷空氣因此大大增加,從而增加了陳列柜的制冷負荷以及融霜時間和融霜次數。

冷凍拎藏陳列柜多采用狹長條狀出風口,出風口處有平行格柵以保證出風方向水平(臥式)和豎直(立式),回風口上有金屬網格防止異物掉入,蒸發器和風機位于陳列柜底部風道,空氣從回風口進人,經蒸發器冷卻后從出風口送出。

低溫立式開式陳列柜一般采用雙層或三層風幕,這樣可以適當提高內層風幕的風速,適當降低外層風幕的風速,同時風幕厚度增加了兩倍,從內到外風速遞減,風幕效率會大大提高。

圖13-1為敞開臥式陳列柜內空氣流動分區示意圖。如在環境溫度為25℃、相對濕度為60%時,雙層風幕陳列柜的冷負荷僅為單層風幕的55%。

研究表明,風幕的性能與風幕層數、出風口的結構(包括出風口的形式、寬度和方向)、送風速度和送風溫度等因素有關。合理選配各層風幕的送風速度可使陳列柜性能得到提高,外風幕的風速不宜選擇過大,中風幕風速宜取得稍大一些,應合理選取內風幕風速,宜大于1.0m/s。

要控制風幕風速,可以在蜂巢式出風口之前采用合理的整流板,調整出風口風速場,使出風口送風速度從柜內到柜外逐漸遞減,降低出風口外側(與環境相通一側)速度梯度,使外側的擾動強度盡量減小,則卷人的熱濕空氣以及在陳列柜下部外溢的冷空氣就會相應減小,因此降低了陳列柜的能量消耗。

2.合理的蒸發器形式當陳列柜蒸發器表面溫度降到0℃以下時,其表面開始有霜形成。少量霜可以提高蒸發器的傳熱性能。但大量霜將會增大傳熱熱阻,降低流過蒸發器的空氣流量,導致蒸發器制冷量減少,對陳列柜性能產生不良影響。因此,蒸發器需定期融霜以保證風幕封閉敞口的能力和陳列柜的正常運行。

合理而高效的蒸發器應該結霜均勻,制冷運轉時間較長,融霜時間短,融霜次數少。實驗表明,翅片間距不變的蒸發器結霜很不均勻,一般下部先結霜

(迎風面),與整個蒸發器相比,結霜嚴重,同時隨著霜層的加厚,冷風送風量明顯減少,柜溫上升快。當蒸發器迎風面翅片間距增大、背風面間距不變時,結霜情況有所改善,但仍然不很均勻。若采用三種翅片間距組合,則效果將會更好。國內蒸發器一般做成一個整體,融霜時制冷系統停止運行,融霜加熱啟動,融霜時間較長,柜內溫度波動大,能耗也大,并且融霜熱量僅有15%有效,其余75%耗散在柜內。如果采用模塊化蒸發器,不間斷制冷的熱蒸氣融霜方式,能明顯降低能耗,融霜時間由20min左右縮短到7~9min,柜內溫度波動小,既保證了食品的品質,又延長了食品的儲存時間。

這種陳列柜一般做成兩個或者三個蒸發器模塊,融霜時依次融霜,總是有蒸發器在制冷。為保證制冷中的蒸發器冷風機循環在風道中,設置有切換風門,在風道中設置了電磁閥和自動控制線路等裝置,融霜結束后,幾個模塊蒸發器又可同時制冷。

3.防露加熱器的控制由于冷凍冷藏陳列柜內要求溫度較低,柜內外壁面、扶手以及蜂巢式出風口處均易結露、結霜,允其是蜂巢式出風口的結霜會逐漸堵塞蜂窩孔,嚴重降低冷風送風量。為保持制冷陳列柜表面溫度在露點溫度以上,在這些地方均設有軟線加熱器防止結露,當柜內空氣溫濕度達到設定值時(如環境溫度26℃和相對濕度55%)自動開啟。加熱器的功率一般按照夏季溫濕度最大的惡劣環境進行設計。對于低溫立式敞開式陳列柜,防露加熱器的功率消耗甚至占陳列柜總電耗的16%以上。

隨著季節的變化,環境溫濕度均發生比較大的變化,柜內各處的結霜情況必定隨之發生變化。因此有必要隨環境溫濕度的改變而改變防露加熱器的功率,以此降低陳列柜能耗。如利用放置在超市內的溫濕度傳感器檢測室內的溫度和相對濕度,或者利用放在陳列柜內的傳感器檢測柜內結露部位的溫濕度,根據相關溫濕度的變化來調整防露加熱器的功率。

根據對一些大型超市的調查,部分陳列柜并未安裝防露加熱器,而且相關工作人員并不了解防露加熱器的功用和重要性。如果對防露加熱器加以重視,不僅在能耗方面得以節省,而且對于陳列柜整體的維護和保養,延長其使用壽命都將有很大的潛力。

4.環境溫濕度的改善對于敞開式陳列柜而言,環境的濕度不僅對熱負荷有很大影響,而且對蒸發器的結霜也有很大影響,因而控制環境的相對濕度對敞開式陳列柜的節能更具意義。某超市曾做過有關制冷陳列柜能耗影響的實驗,除霜方式采用電加熱除霜。當環境溫度為30℃、相對濕度為45%時,該超市每天耗電2745kW·h,而當溫度保持不變、相對濕度降低到35%時,則日耗電僅為2580kW·h。

環境相對濕度變化引起的日耗電量變化,主要是由于除霜上消耗更多的熱量、空氣中濕負荷造成滲透冷負荷加大,以及防露加熱造成更多的耗電。因此,對于相對濕度比較高的地區,設法控制濕度可以使陳列柜的能耗降低,最好使環境相對濕度保持在55%以下。

5.夜間幕的應用超市的營業時間一般是9:00至21:00,其余時間店內商品沒有陳列要求。顯然,不營業的時段如果仍然開放陳列柜,就會造成不必要的冷量損失。陳列柜生產廠家緊緊抓住超市的運營規律,設計開發了有利于節能的夜間幕和夜間蓋。這兩種附件在夜間代替了風幕,使柜體幾乎成為一個封閉的整體,誠少了能量損失。當柜內照明關閉并加上夜間幕的情況下,散開式陳列柜所需冷量比營業時降低30%左右。因此,夜間幕的作用是不容忽視的。調查發現,有的超市夜間幕只用瓦楞紙覆蓋。這不僅密封不嚴而且隔熱效果也不理想,達不到節能的目的。


 
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