CN113639508A - 采用蓄冷板的小型蓄冷冷库 - Google Patents
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Abstract
采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，包括库体、冷库门、制冷机组、冷风机、蓄冷板、智能控制系统，所述制冷机组与所述蒸发器连接形成制冷回路，所述蓄冷板内充注蓄冷材料，所述智能控制系统与所述制冷机组连接以实现对冷库温度监测，自动维持库温稳定，所述冷库的运行策略为夜间充冷6‑12小时，白天释冷12‑18小时。本发明通过在蓄冷冷库内均匀设置蓄冷板，结构简单、蓄冷量大、在需要降温的时候释放冷量，使得冷库库体内的温度分布均匀；利用电低谷制冷蓄冷，使制冷机组在峰段时间停止运行，长期运行可节约大量电费，值得推广应用。
Description
技术领域
本发明属于蓄冷技术领域，具体涉及一种采用蓄冷板的小型蓄冷冷库。
背景技术
近年来，为了满足人民日益增长的物质需求和对美好生活的向往，食品质量和安全越来越受到人们关注，食品的保鲜和贮藏一直是研究的热点。我国的易腐食品的产量和消费量巨大，但是冷链流通率较低，腐损率很高，到2017年为止，我国的蔬菜的冷链流通率为35%，肉类的冷链流通率分别为57%、水产品的冷链流通率为69%，而在发达国家肉类和禽类冷链流通率为100%，果蔬冷链流通率达到95%以上。冷链物流是为易腐食品贮藏、运输和销售提供适宜的温湿度，可以及大地降低农产品和食品的腐损率。冷库是食品冷冻加工、贮藏和流通的重要基础设施，是冷链的关键点，目前我国冷库建设正在飞速发展，主要分布在水果、蔬菜基地的主产区和大中型城市郊区的蔬菜基地。根据中国物流与采购联合会2019年公布的数据，我国冷库总量达到6052.5万吨（1.51亿m³），但是直到现在我国人均冷库的持有量仍然较低，冷库供需仍然不足，伴随着城镇化，生鲜电商以及生鲜食品贸易的发展，冷库市场发展的前景广阔。冷库规模和数量还将快速增长，同时冷库的高能耗是不可忽视的问题，冷库的能耗主要由制冷系统构成的。
常规冷库一般是靠市政电力供应，保证冷库制冷系统的正常工作，使冷库维持在设定的温度范围内。然而，在断电或设备故障导致制冷系统无法正常制冷时，冷库内的温度会逐渐升高，会对冷库内储存的物品质量和品质造成极大的消极影响。因此，通常会要求在制冷系统无法正常制冷时，冷库仍能在设定的温度范围内维持一定的时间。
国家鼓励利用低谷电价的优惠条件大量实用低谷电力，比如蓄冷、制热等电器设备。同时，对电力部门来说，蓄冷技术可以将高峰用电转移到低谷时段，既缓解了高峰电力供需缺口，又促进了电力资源的优化配置，是一项“削峰填谷”的双赢策略。但是，传统的蓄冷装置在使用过程中存在一些弊端，比如：传统的蓄冷方法多采用水蓄冷，但是水蓄冷所需的设备占地面积大，蓄冷量小，蓄冷温差小，因此导致传统的水蓄冷的蓄冷温差适用范围较小，在工业生产中综合价值较低，应用范围小。
目前的专利文献已将蓄冷材料应用于冷库中，公开号为CN209263451U的专利文献公开了一种可蓄冷的直冷式冷库，该冷库通过将蒸发器布置于水中，直接对水箱内物质进行制冷的方法实现蓄冷，蓄冷量大，在断电等需要释冷的情况下可以更大程度上延长冷库的保温时间。但是，该设备结构复杂安装困难。
传统的蓄冷冷库存在以下几方面的问题：蓄冷式冷库内部蓄冷部分均与制冷系统相连接，使整体系统变得复杂，增加系统的造价；蓄冷温度分布的均匀性难以保证，蓄冷型能较差；因此有必要在此基础上进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前蓄冷设备存在的缺陷，提供一种采用蓄冷板且系统简单的小型蓄冷型冷库。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，包括库体、冷库门、制冷机组、冷风机、蓄冷板、智能控制系统，
所述制冷机组与所述蒸发器连接形成制冷回路，
所述蓄冷板内充注蓄冷材料，
所述智能控制系统与所述制冷机组连接以实现对冷库温度监测，自动维持库温稳定，
所述冷库的运行策略为夜间充冷6-12小时，白天释冷12-18小时。
优选地，蓄冷材料，采用10-20%的乙醇溶液与20-30%氯化铵溶液以1：2的比例配置，并添加1-5%的海藻酸钠和0.01-0.05%的硅藻土混合而成。
优选地，蓄冷板内充注蓄冷材料的体积为所述蓄冷板体积的90%。
蓄冷材料质量根据冷库不同运行策略所需冷负荷及蓄冷材料的相变潜热、密度计算确定。
优选地，蓄冷板水平平铺布置，放置于与所述冷风机同一高度并垂直于冷风机外壁面，所述蓄冷板平面尺寸及高度由蓄冷材料的质量决定。
优选地，冷库库体具有保温层，为150mm厚度的聚氨酯泡沫层；所述冷库库体的内壁和外壁均为不锈钢板。
优选地，所述冷库库门为自动门。
优选地，蓄冷剂，采用15%的乙醇溶液与25%的氯化铵溶液以1：2的比例配置，并添加3%的海藻酸钠和0.03%的硅藻土混合而成。
优选地，所述冷库的运行策略为夜间充冷6小时，白天释冷18小时。
优选地，所述库体具有温度传感器，一部分温度传感器置于库体，另一部分温度传感器置于蓄冷板内部；
当库体温度超过设定高温限值时，智能控制系统向制冷机组发送开启机组信号，启动机组以实现对冷库库体补冷；当库体温度低于设定的低温限值时，智能控制系统向制冷机组发送停机信号，关闭制冷机组。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果如下：
（1）通过在蓄冷冷库内均匀设置蓄冷板，结构简单、蓄冷量大、在需要降温的时候释放冷量，使得冷库库体内的温度分布均匀；
（2）通过智能控制系统检测冷库库体的温度，当温度超过设定值时，制冷机组自动地对冷库库体实现补冷功能；冷库库体设置有聚氨酯保温层和隔热板，能够有效防止冷量散失；
（3）利用电低谷制冷蓄冷，使制冷机组在峰段时间停止运行，长期运行可节约大量电费，具有一定经济效益适合推广应用。
附图说明
图1为本发明一种采用蓄冷板的小型蓄冷冷库的示意图
图2为本发明一种采用蓄冷板的小型蓄冷冷库的蓄冷板布置俯视图
图中编号为：1-冷库库体；2-冷风机；3-蓄冷板；4-冷库门。
具体实施方式
以下结合本发明专利中的附图，对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，但并不能使用该优选实例来限定本发明的范围。
实施例1
如附图1所示，本实例中的蓄冷冷库为冻结物冷藏库，包括：冷库库体，所述冷库库体内部尺寸为4.7m×3.7m×2.9m，冷库墙体的保隔热板包括上层面板、下层面板、上下面板之间的发泡材料，所述发泡材料为聚氨酯发泡材料，所述发泡材料的厚度为150mm；所述保温隔热板具有保温隔热，耐用不腐蚀等优点，适宜作为冷库墙体；所述制冷机组为三菱涡旋直流变频冷凝机组ECAV-EP75YGC；所述蒸发器即冷风机型号为康达托S3HC218-65；所述蓄冷材料为自制混合溶液，采用15%的乙醇溶液与25%的氯化铵溶液分别以1：2，1：4，1：6的比例配置，盐溶液的实际结晶温度总是低于理论结晶温度，这个温度差称为过冷度，过冷度过大会增加制冷机组的能耗，蓄冷材料有几组不同成分组成时，冻融循环容易造成材料各个相之间产生分离，分离后的化合物物理性质变差，本实例通过添加0.03%的硅藻土为成核剂减小过冷度，添加3%的海藻酸钠改善相分离，利用差示扫描量热仪得到的各混合材料相变温度和相变潜热列表如下：
| 溶液比例 | 1：2 | 1：4 | 1：6 |
| 相变温度（℃） | -18.26 | -16.89 | -16.31 |
| 相变潜热（ kJ/kg） | 265.1 | 257.6 | 272.3 |
由上表可知，混合溶液的相变温度随着氯化铵溶液占比的增大而减小，比例为1：2的混合溶液温度适合放置于-18℃的冷库，本实例采用1：2的混合溶液进行后续设计，溶液密度为1114.29 kg/m3。
本实例中蓄冷材料的质量根据冷库运行计算所需冷负荷确定，冷库瞬时冷负荷为1333.9 W，按照本冷库蓄冷板白天谷峰时段释冷18 h运行策略，计算蓄冷材料的质量为326.04kg，根据密度计算得到蓄冷材料的体积为0.2925 m3。考虑到蓄冷材料溶液密度为1114.29 kg/m3，降温凝固后，因密度减小为1010.9 kg/m3，体积会随着密度的减小而增大，蓄冷材料只填充蓄冷板体积的90%，确定蓄冷板尺寸为605mm×358mm×35mm，与冷风机机组同一高度均匀分散布置。
冷库正常工作时，制冷机组开机为冷库提供冷量降低库温，并且同时使蓄冷板吸收能量凝固，待冷库温度达到冷库最低温度且蓄冷板温度稳定时，制冷机组停止工作，当库内温度高于-18 ℃时，蓄冷板释放能量，保持库内温度不大幅上升，进而减少冷库制冷机组的开启时间，降低冷库的运行成本。
实施例2
本实例中所述小型蓄冷冷库制冷机组功率为4KW。根据蓄冷冷库日间峰段释冷18小时运行策略，蓄冷冷库的制冷机组谷段运行时间为6 h，而未采用蓄冷技术的冷库制冷机组在峰值时段运行16 h，谷值时段运行8 h。按照上海夏季一般单一工商业及其他用电，不满一千伏峰值电价为0.853 元/度，峰谷电价为0.423 元/度，计算得冷库耗电量及费用，如下表：
蓄冷冷库初投资：
由上表可知，未采用蓄冷技术的冷库一年电费为10722.6元，添加了蓄冷材料的冷库一年耗电量为6852.6元，小型蓄冷板冷库一年可以节约3870元。本实例相变蓄冷冷库，前期蓄冷材料的初投资为16633.44元，冷库运行4.3年可以回收蓄冷材料的成本，本实例计算结果表明制冷机组在夜间使用谷段电价给蓄冷板蓄冷，白天利用蓄冷量延迟开机时间，能达到削峰填谷节约电费，节约冷库实际运行成本的效果。
上述具体实施仅说明本发明的具体原理及步骤，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人员，皆可根据具体实验台的参数对上述实例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，包括库体、冷库门、制冷机组、冷风机、蓄冷板、智能控制系统，
所述制冷机组与所述蒸发器连接形成制冷回路，
所述蓄冷板内充注蓄冷材料，
所述智能控制系统与所述制冷机组连接以实现对冷库温度监测，自动维持库温稳定，
所述冷库的运行策略为夜间充冷6-12小时，白天释冷12-18小时。
2.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，所述蓄冷材料，采用10-20%的乙醇溶液与20-30%氯化铵溶液以1：2的比例配置，并添加1-5%的海藻酸钠和0.01-0.05%的硅藻土混合而成。
3.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，所述蓄冷板内充注蓄冷材料的体积为所述蓄冷板体积的90%。
4.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，所述蓄冷材料质量根据冷库不同运行策略所需冷负荷及蓄冷材料的相变潜热、密度计算确定。
5.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，所述蓄冷板水平平铺布置，放置于与所述冷风机同一高度并垂直于冷风机外壁面，所述蓄冷板平面尺寸及高度由蓄冷材料的质量决定。
6.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，所述冷库库体具有保温层，为150mm厚度的聚氨酯泡沫层；所述冷库库体的内壁和外壁均为不锈钢板。
7.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，所述冷库库门为自动门。
8.根据权利要求3所述蓄冷材料，其特征在于，所述蓄冷剂，采用15%的乙醇溶液与25%的氯化铵溶液以1：2的比例配置，并添加3%的海藻酸钠和0.03%的硅藻土混合而成。
9.根据权利要求4所述的运行策略，其特征在于，所述冷库的运行策略为夜间充冷6小时，白天释冷18小时。
10.根据权利要求1所述的采用蓄冷板的小型蓄冷冷库，其特征在于，
所述库体具有温度传感器，一部分温度传感器置于库体，另一部分温度传感器置于蓄冷板内部；
当库体温度超过设定高温限值时，智能控制系统向制冷机组发送开启机组信号，启动机组以实现对冷库库体补冷；
当库体温度低于设定的低温限值时，智能控制系统向制冷机组发送停机信号，关闭制冷机组。
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2021
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20211112 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |