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低温陈列柜的节能——陈列柜结构的改进

2022-04-04680

1.风幕的优化设计陈列柜种类很多,按照封闭与否,有散开式和密闭式陈列柜之分。密闭式陈列柜能耗小,敞开式因为与外界直接相通,热湿交换强烈,能耗往往是密闭式的两倍。对于敞开式陈列柜,为保证柜内温度,必须采用风幕来阻挡外面热湿空气的渗人。大量实验已经证实,散开式陈列柜50%以上的热量是由环境空气从风幕处带人的,立式敞开式陈列柜70%以上的热量是由环境空气从风幕处带人的。因此,形成良好的风幕是减少热负荷、节约能源的有效措施。

风幕的形成除与陈列柜的结构有关外,还与风量大小、风口风速、素流度等参数有关。一般说来,结构相同时,出口风速越大,越有利于风幕的形成。

风速过小,冷风在风幕中间逸出,不能顺利到达回风口,使环境中的热空气被吸人回风口,增加蒸发器负荷。但风速选得过大会增加空气流量,造成冷空气流失过多,并会增加负荷和噪声。采用高效蜂巢式出风口可以减小出风口射流扰动强度,整流效果较好,出风速度也较为均匀,从而减弱了环境空气与冷空气的换热。

理论上用偏离数D来表示风幕封闭散口的能力,其值等于风幕出风口空气动量与风幕两侧空气压力差之比。为保证风幕的封闭能力,需要保证最小的偏离数。偏离数受风幕的送风速度和温度影响很大,送风速度过小,风幕起不到封闭的作用。一般为保证风幕封闭敞口的能力,陈列柜的送风速度偏大,导致风幕外侧与环境空气相接处,速度梯度较大,该处动能交换强烈,卷吸进的热湿空气及外滥的冷空气因此大大增加,从而增加了陈列柜的制冷负荷以及融霜时间和融霜次数。

冷冻拎藏陈列柜多采用狭长条状出风口,出风口处有平行格栅以保证出风方向水平(卧式)和竖直(立式),回风口上有金属网格防止异物掉入,蒸发器和风机位于陈列柜底部风道,空气从回风口进人,经蒸发器冷却后从出风口送出。

低温立式开式陈列柜一般采用双层或三层风幕,这样可以适当提高内层风幕的风速,适当降低外层风幕的风速,同时风幕厚度增加了两倍,从内到外风速递减,风幕效率会大大提高。

图13-1为敞开卧式陈列柜内空气流动分区示意图。如在环境温度为25℃、相对湿度为60%时,双层风幕陈列柜的冷负荷仅为单层风幕的55%。

研究表明,风幕的性能与风幕层数、出风口的结构(包括出风口的形式、宽度和方向)、送风速度和送风温度等因素有关。合理选配各层风幕的送风速度可使陈列柜性能得到提高,外风幕的风速不宜选择过大,中风幕风速宜取得稍大一些,应合理选取内风幕风速,宜大于1.0m/s。

要控制风幕风速,可以在蜂巢式出风口之前采用合理的整流板,调整出风口风速场,使出风口送风速度从柜内到柜外逐渐递减,降低出风口外侧(与环境相通一侧)速度梯度,使外侧的扰动强度尽量减小,则卷人的热湿空气以及在陈列柜下部外溢的冷空气就会相应减小,因此降低了陈列柜的能量消耗。

2.合理的蒸发器形式当陈列柜蒸发器表面温度降到0℃以下时,其表面开始有霜形成。少量霜可以提高蒸发器的传热性能。但大量霜将会增大传热热阻,降低流过蒸发器的空气流量,导致蒸发器制冷量减少,对陈列柜性能产生不良影响。因此,蒸发器需定期融霜以保证风幕封闭敞口的能力和陈列柜的正常运行。

合理而高效的蒸发器应该结霜均匀,制冷运转时间较长,融霜时间短,融霜次数少。实验表明,翅片间距不变的蒸发器结霜很不均匀,一般下部先结霜

(迎风面),与整个蒸发器相比,结霜严重,同时随着霜层的加厚,冷风送风量明显减少,柜温上升快。当蒸发器迎风面翅片间距增大、背风面间距不变时,结霜情况有所改善,但仍然不很均匀。若采用三种翅片间距组合,则效果将会更好。国内蒸发器一般做成一个整体,融霜时制冷系统停止运行,融霜加热启动,融霜时间较长,柜内温度波动大,能耗也大,并且融霜热量仅有15%有效,其余75%耗散在柜内。如果采用模块化蒸发器,不间断制冷的热蒸气融霜方式,能明显降低能耗,融霜时间由20min左右缩短到7~9min,柜内温度波动小,既保证了食品的品质,又延长了食品的储存时间。

这种陈列柜一般做成两个或者三个蒸发器模块,融霜时依次融霜,总是有蒸发器在制冷。为保证制冷中的蒸发器冷风机循环在风道中,设置有切换风门,在风道中设置了电磁阀和自动控制线路等装置,融霜结束后,几个模块蒸发器又可同时制冷。

3.防露加热器的控制由于冷冻冷藏陈列柜内要求温度较低,柜内外壁面、扶手以及蜂巢式出风口处均易结露、结霜,允其是蜂巢式出风口的结霜会逐渐堵塞蜂窝孔,严重降低冷风送风量。为保持制冷陈列柜表面温度在露点温度以上,在这些地方均设有软线加热器防止结露,当柜内空气温湿度达到设定值时(如环境温度26℃和相对湿度55%)自动开启。加热器的功率一般按照夏季温湿度最大的恶劣环境进行设计。对于低温立式敞开式陈列柜,防露加热器的功率消耗甚至占陈列柜总电耗的16%以上。

随着季节的变化,环境温湿度均发生比较大的变化,柜内各处的结霜情况必定随之发生变化。因此有必要随环境温湿度的改变而改变防露加热器的功率,以此降低陈列柜能耗。如利用放置在超市内的温湿度传感器检测室内的温度和相对湿度,或者利用放在陈列柜内的传感器检测柜内结露部位的温湿度,根据相关温湿度的变化来调整防露加热器的功率。

根据对一些大型超市的调查,部分陈列柜并未安装防露加热器,而且相关工作人员并不了解防露加热器的功用和重要性。如果对防露加热器加以重视,不仅在能耗方面得以节省,而且对于陈列柜整体的维护和保养,延长其使用寿命都将有很大的潜力。

4.环境温湿度的改善对于敞开式陈列柜而言,环境的湿度不仅对热负荷有很大影响,而且对蒸发器的结霜也有很大影响,因而控制环境的相对湿度对敞开式陈列柜的节能更具意义。某超市曾做过有关制冷陈列柜能耗影响的实验,除霜方式采用电加热除霜。当环境温度为30℃、相对湿度为45%时,该超市每天耗电2745kW·h,而当温度保持不变、相对湿度降低到35%时,则日耗电仅为2580kW·h。

环境相对湿度变化引起的日耗电量变化,主要是由于除霜上消耗更多的热量、空气中湿负荷造成滲透冷负荷加大,以及防露加热造成更多的耗电。因此,对于相对湿度比较高的地区,设法控制湿度可以使陈列柜的能耗降低,最好使环境相对湿度保持在55%以下。

5.夜间幕的应用超市的营业时间一般是9:00至21:00,其余时间店内商品没有陈列要求。显然,不营业的时段如果仍然开放陈列柜,就会造成不必要的冷量损失。陈列柜生产厂家紧紧抓住超市的运营规律,设计开发了有利于节能的夜间幕和夜间盖。这两种附件在夜间代替了风幕,使柜体几乎成为一个封闭的整体,诚少了能量损失。当柜内照明关闭并加上夜间幕的情况下,散开式陈列柜所需冷量比营业时降低30%左右。因此,夜间幕的作用是不容忽视的。调查发现,有的超市夜间幕只用瓦楞纸覆盖。这不仅密封不严而且隔热效果也不理想,达不到节能的目的。


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