2023中國(guó)制冷展技術(shù)總結(jié)報(bào)告連載(八)
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7. 冷鏈設(shè)備與系統(tǒng)
(本節(jié)作者:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所田長(zhǎng)青研究員、張海南副研究員、博士生李佩儒)
冷鏈保障了食品安全,提高了食品供應(yīng)鏈的可靠性,在全球氣候變暖的背景下,冷鏈設(shè)備與系統(tǒng)對(duì)能源消耗與溫室氣體排放有著重要影響。本屆展會(huì)參展商在冷鏈技術(shù)領(lǐng)域推出了一系列創(chuàng)新產(chǎn)品,有助于提高冷鏈系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率,減少食品浪費(fèi)及其帶來的碳排放,實(shí)現(xiàn)冷鏈行業(yè)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。
7.1 總體特點(diǎn)
在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的引領(lǐng)下,本次展會(huì)總體表現(xiàn)出綠色、高效、智能化的特點(diǎn)。冷凍冷藏領(lǐng)域涌現(xiàn)出大量使用氨、二氧化碳等環(huán)保工質(zhì)的設(shè)備和系統(tǒng),包括氨半封閉單機(jī)雙級(jí)螺桿壓縮機(jī)、氨內(nèi)容積比可調(diào)半封壓縮機(jī)、二氧化碳系統(tǒng)引射器等。同時(shí),本次展會(huì)中展出的高效螺桿壓縮機(jī)、無刷直流電機(jī)、模塊化電子控制器大幅提升了冷鏈系統(tǒng)的效率。參展商針對(duì)冷鏈的不同應(yīng)用場(chǎng)景給出了智能化、信息化的解決方案,采用了應(yīng)對(duì)不同負(fù)荷的精確控制技術(shù),與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合,助力全程冷鏈發(fā)展。
7.2 特色技術(shù)
7.2.1 冷凍冷藏壓縮機(jī)
本次展會(huì)中,除了近年應(yīng)用較為廣泛的HFC制冷劑壓縮機(jī)外,使用氨、二氧化碳、R290等天然工質(zhì)的壓縮機(jī)大量涌現(xiàn),驅(qū)動(dòng)冷鏈朝著綠色方向發(fā)展。
福建雪人股份有限公司推出了SRS-2016LS氨用半封閉單機(jī)雙級(jí)螺桿壓縮機(jī)(圖7-1),該壓縮機(jī)搭載氨用永磁同步變頻電機(jī),一二級(jí)轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器傳動(dòng)連接,采用VFD控制技術(shù)結(jié)合壓縮機(jī)容量滑閥無級(jí)能調(diào),實(shí)現(xiàn)低負(fù)載啟動(dòng),運(yùn)行電流平穩(wěn),高效節(jié)能,電機(jī)冷卻主要采用循環(huán)式水冷和備用制冷劑噴霧雙重冷卻形式;轉(zhuǎn)子采用瑞典轉(zhuǎn)子機(jī)械公司(SRM)第五代“i”型線,壓縮機(jī)采用低溫球墨鑄件,配置滾柱軸承,整機(jī)無泵差壓供油運(yùn)行,能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機(jī)高效、高承載。此外,福建雪人還推出了二氧化碳開啟式高壓螺桿壓縮機(jī)組和二氧化碳活塞并聯(lián)壓縮機(jī)組等。

圖7-1 福建雪人SRS-2016LS氨用半封閉單機(jī)雙級(jí)螺桿壓縮機(jī)
煙臺(tái)市奧威制冷設(shè)備有限公司展出了內(nèi)容積比可調(diào)二氧化碳半封壓縮機(jī)(圖7-2),可應(yīng)用于二氧化碳復(fù)疊制冷低溫壓縮機(jī)組、二氧化碳熱氣融霜機(jī)組。該壓縮機(jī)內(nèi)容積比全自動(dòng)調(diào)節(jié),運(yùn)行工況智能伴隨,更高效,更節(jié)能。此外,壓縮機(jī)吸氣不經(jīng)過電機(jī),具有更高容積的效率。該壓縮機(jī)采用變頻調(diào)節(jié),采用半封閉式結(jié)構(gòu),無軸封,高可靠性密封,可大幅降低維修保養(yǎng)頻次。

圖7-2 奧威制冷內(nèi)容積比可調(diào)半封壓縮機(jī)
上海漢鐘精機(jī)股份有限公司推出了LT-S-200/100-IVX全配置雙級(jí)變頻螺桿機(jī)(圖7-3)。該壓縮機(jī)采用變頻技術(shù),相比于定頻雙級(jí)螺桿壓縮機(jī)綜合能效提升20%以上,最大單機(jī)匹數(shù)能夠達(dá)到450 HP,可滿足4 t螺旋速凍機(jī)的冷量需求。該壓縮機(jī)可對(duì)輸出冷量實(shí)現(xiàn)線性能量調(diào)節(jié),便于庫(kù)溫控制,減小庫(kù)溫波動(dòng)范圍,同時(shí)采用寬溫區(qū)設(shè)計(jì),可避免常規(guī)雙級(jí)機(jī)降低到初溫階段的過載問題,能更快將庫(kù)溫降低設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖7-3 上海漢鐘精機(jī)LT-S-200/100-IVX全配置雙級(jí)變頻螺桿機(jī)
約克(無錫)空調(diào)冷凍設(shè)備有限公司在本次展會(huì)中推出了超高效冷凍XJC系列螺桿壓縮機(jī)(圖7-4),該壓縮機(jī)的理論輸氣量為33~1035 m3/h,采用永磁變頻電機(jī)直驅(qū),大幅提升機(jī)組效率,同時(shí)應(yīng)用內(nèi)容積比無級(jí)可調(diào)滑閥技術(shù),使壓縮機(jī)以較小的啟動(dòng)扭矩和較小的啟動(dòng)電流啟動(dòng)。該壓縮機(jī)可應(yīng)用于冷庫(kù)、食品速凍、化工、制藥冷卻用鹽水冷水機(jī)、冰雪體育場(chǎng)等場(chǎng)景。

圖7-4 約克超高效冷凍XJC系列螺桿壓縮機(jī)
艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)(蘇州)有限公司推出了谷輪?ZFI140低溫40HP大型商用冷凍渦旋壓縮機(jī)(圖7-5),該壓縮機(jī)的單機(jī)制冷能力拓展至40HP,通過靈活的并聯(lián)應(yīng)用,可以覆蓋更大冷量范圍。此外,該壓縮機(jī)采用噴氣增焓技術(shù),效率更高。該壓縮機(jī)可以應(yīng)用于冷庫(kù)、冷柜等冷凍冷藏系統(tǒng),以及生鮮食品和生物醫(yī)藥的冷藏。

圖7-5 艾默生谷輪?ZFI140低溫40HP大型商用冷凍渦旋壓縮機(jī)
R290壓縮機(jī)方面,長(zhǎng)虹華意壓縮機(jī)股份有限公司推出了NVS70FSC小型高效環(huán)保智能R290變頻商用壓縮機(jī)(圖7-6),該壓縮機(jī)采用環(huán)保工質(zhì)R290,制冷量為515 W,COP為1.85,轉(zhuǎn)速范圍為1600~4500 rpm,具有寬轉(zhuǎn)速、低噪聲、體積小等特點(diǎn),能夠應(yīng)用于酒柜、展示柜、制冰機(jī)、飲料機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)等場(chǎng)景。上海北峰制冷設(shè)備有限公司展出了泰康A(chǔ)L系列R290壓縮機(jī)(圖7-7),擴(kuò)展的L/MBP操作范圍允許在展示柜、冰箱和制冰機(jī)應(yīng)用中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化使用。

圖7-6 長(zhǎng)虹華意NVS70FSC小型高效環(huán)保智能R290變頻商用壓縮機(jī)

圖7-7 上海北峰泰康A(chǔ)L系列R290壓縮機(jī)
7.2.2 冷凍冷藏輔助部件
丹佛斯(中國(guó))投資有限公司展出了用于大中型跨臨界二氧化碳系統(tǒng)的高壓截止閥SVA(圖7-8),該截止閥適用于二氧化碳亞臨界和超臨界系統(tǒng),最大工作壓力可達(dá)140 bar,最大壓差為110 bar。

圖7-8 丹佛斯用于跨臨界二氧化碳系統(tǒng)的高壓截止閥SVA
比澤爾制冷技術(shù)(中國(guó))有限公司展出了一款跨臨界二氧化碳系統(tǒng)引射器(圖7-9),該引射器可以節(jié)省壓縮機(jī)做功,提高系統(tǒng)能效。此外,該引射器能夠通過右側(cè)的控制器實(shí)現(xiàn)引射器的變流量調(diào)節(jié),能夠應(yīng)用于負(fù)荷變化較大、工況不穩(wěn)定的系統(tǒng)。

圖7-9 比澤爾跨臨界二氧化碳系統(tǒng)引射器
冰山集團(tuán)展出了一款MCF-D1200NU-V二氧化碳?xì)饫淦鳎▓D7-10),該氣冷器采用蒸發(fā)器、氣體冷卻器一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)冷熱綜合利用。該氣冷器還應(yīng)用了AC變頻風(fēng)機(jī),能夠根據(jù)運(yùn)行工況智能調(diào)節(jié),降低能耗,同時(shí)采用濕簾快速拆卸結(jié)構(gòu),便于更換和維護(hù)。

圖7-10 冰山MCF-D1200NU-V二氧化碳?xì)饫淦?/div>
思科普開發(fā)了模塊化電子控制器(圖7-11),可在除霜時(shí)對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,采用模塊化軟/硬件設(shè)計(jì),可根據(jù)不同系統(tǒng)需求進(jìn)行靈活配置;XT系列采用模塊化設(shè)計(jì)的自由擴(kuò)展控制器,為特定系統(tǒng)需求提供更多的監(jiān)控選項(xiàng),將帶來更多的定制化功能: 實(shí)時(shí)時(shí)鐘、多壓縮機(jī)同步工作、壓力開關(guān)等。此外,該控制器搭配的NLV系列壓縮機(jī)采用環(huán)保工質(zhì)R290,該控制器可以廣泛應(yīng)用于食品零售、食品服務(wù)和醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。

圖7-11 思科普模塊化電子控制器
廣東威靈電機(jī)制造有限公司展出了ZKSN-200-10-2L家用及輕商無刷直流電機(jī)(圖7-12),該電機(jī)采用自主內(nèi)嵌式磁瓦技術(shù)體系,10極12槽,具有高繞組系數(shù)和低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),并采用高功率密度的切向內(nèi)置式磁瓦,具有高能效的特點(diǎn)。同時(shí),采用外置導(dǎo)通連接,配合注塑絕緣轉(zhuǎn)子,通過調(diào)節(jié)絕緣轉(zhuǎn)子電容,解決了目前困擾電機(jī)產(chǎn)品存在的軸電壓電腐蝕問題,主要用于家用及輕商空調(diào)室外風(fēng)機(jī),加快空氣流速實(shí)現(xiàn)與空調(diào)兩器(蒸發(fā)器、冷凝器)進(jìn)行快速冷熱交換。

圖7-12 威靈ZKSN-200-10-2L家用及輕商無刷直流電機(jī)
7.2.3 制冷機(jī)組
冰輪環(huán)境展出了一款氨微充注冰水機(jī)組(圖7-13),采用冰輪專利型線的永磁變頻高效氨半封閉螺桿壓縮機(jī),配備U-TURN+板換微重力供液,換熱效率高,存液量少:油分、油冷、冷凝三器一體,結(jié)構(gòu)緊湊體積小,機(jī)組集成冷卻水系統(tǒng),全自動(dòng)控制,能效比高,氨充注量小,潤(rùn)滑油充注量低。

圖7-13 冰輪環(huán)境氨微充注冰水機(jī)組
青島海爾開利冷凍設(shè)備有限公司展出了應(yīng)用于國(guó)家速滑館的二氧化碳制冰系統(tǒng)(圖7-14),該系統(tǒng)采用跨臨界制冷方式,能夠?qū)崿F(xiàn)冰面溫差不超過0.5℃,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)熱回收,提供生活用水和高溫除濕,可實(shí)現(xiàn)全年節(jié)電200萬度。

圖7-14 海爾開利二氧化碳制冰系統(tǒng)
格力展出了一款新能源運(yùn)輸制冷機(jī)組(圖7-15),該機(jī)組采用高效電子膨脹閥,可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)最佳的冷媒流量,同時(shí)搭配高效回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng),能效提升12%,該機(jī)組可以選配備電功能,可實(shí)現(xiàn)車輛充電和機(jī)組備電制冷同時(shí)進(jìn)行。

圖7-15 格力新能源運(yùn)輸制冷機(jī)組
7.2.4 保溫產(chǎn)品
保溫產(chǎn)品對(duì)保障冷庫(kù)溫度,減少能源消耗具有重要作用。本次展會(huì)中,云山科技展出了B1級(jí)噴涂型改性石墨聚氨酯(圖7-16)。石墨是一種新型低煙、無鹵阻燃劑,能大幅度降低燃燒速率指數(shù),該產(chǎn)品將石墨經(jīng)過改性成功應(yīng)用到聚氨酯材料里,可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的保持阻燃效果。
該產(chǎn)品采用的石墨改性技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)石墨在聚氨酯組合料里不沉降,在聚氨酯泡沫中分布均勻,增加聚氨酯泡孔個(gè)數(shù),改性石墨聚氨酯初始導(dǎo)熱系數(shù)小于0.020 W/(m?K),老化導(dǎo)熱系數(shù)小于0.024 W/(m?K)。
四川邁科隆真空新材料有限公司展出了真空絕熱板(圖7-17),以環(huán)保材料超細(xì)玻璃纖維棉或氣相二氧化硅為原料,通過真空封裝技術(shù),隔絕了熱量的傳遞,導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.0015 W/(m?K),產(chǎn)品薄而輕,賦予了保溫腔室更薄的保溫層、更大的空間,具有無毒、無污染、不燃燒等優(yōu)點(diǎn)。

圖7-16 云山科技B1級(jí)噴涂型改性石墨聚氨酯

圖7-17 邁科隆真空絕熱板
冷庫(kù)門的合理設(shè)計(jì)能有效防止冷庫(kù)漏冷,減小冷庫(kù)能耗。本次展會(huì)中,上海快聯(lián)門業(yè)有限公司展出了HSS-DEY冷庫(kù)高速平移門(圖7-18),開啟速度最高可達(dá)2.5 m/s,最大限度減少了冷熱空氣對(duì)流,特有的門板與洞口之間的密封裝置和門底的可調(diào)節(jié)密封設(shè)計(jì),確保門體四周高密封性,能夠滿足嚴(yán)苛的冷庫(kù)應(yīng)用環(huán)境。捷曼門業(yè)(北京)有限公司在本次展會(huì)中展出一款冷庫(kù)門(圖7-19),該門兩側(cè)保溫在長(zhǎng)期使用后可進(jìn)行拆卸更換,上側(cè)保溫可根據(jù)車輛高度進(jìn)行升降,有效減小冷庫(kù)的漏冷損失。

圖7-18 上海快聯(lián)門業(yè)HSS-DEY冷庫(kù)高速平移門

圖7-19 捷曼門業(yè)冷庫(kù)門
7.2.5 全程冷鏈解決方案
冷鏈任何一個(gè)環(huán)節(jié)的溫度控制不當(dāng),都會(huì)導(dǎo)致被輸運(yùn)貨物的質(zhì)量下降,因此建立完善的全程冷鏈系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)冷鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的有效配合,對(duì)于保障食品藥品安全至關(guān)重要。本次展會(huì)中,艾默生展出了成套的零售及餐飲解決方案和醫(yī)療冷鏈解決方案(圖7-20、圖7-21),零售及餐飲解決方案覆蓋冷藏銷售和冷藏運(yùn)輸?shù)目刂啤㈤y件和制冷機(jī)組等,醫(yī)療冷鏈解決方案覆蓋生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和醫(yī)療終端全鏈條,艾默生的解決方案能夠通過監(jiān)控系統(tǒng)和控制器監(jiān)測(cè)樣品的實(shí)時(shí)溫度,對(duì)冷鏈設(shè)備進(jìn)行智能化管理,保障食品和藥品安全。

圖7-20 艾默生零售及餐飲解決方案

圖7-21 艾默生醫(yī)療冷鏈解決方案
冷藏運(yùn)輸領(lǐng)域,丹佛斯展出了電磁閥、電子吸氣調(diào)節(jié)控制閥、單向閥、熱力膨脹閥等冷藏車閥件解決方案(圖7-22),能夠滿足應(yīng)對(duì)冷藏運(yùn)輸過程中振動(dòng)、腐蝕等嚴(yán)苛條件,實(shí)現(xiàn)溫度的精準(zhǔn)控制,該解決方案提供更輕量化的部件,讓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊,同時(shí)能滿足更強(qiáng)的耐壓。

圖7-22 丹佛斯冷藏車解決方案
7.3 評(píng)價(jià)與展望
為應(yīng)對(duì)全球變暖,實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),實(shí)現(xiàn)冷鏈高質(zhì)量發(fā)展,參展廠商從自身企業(yè)發(fā)展角度提出了各自創(chuàng)新性的解決方案,推動(dòng)冷鏈設(shè)備與系統(tǒng)向綠色、高效、智能化信息化方向發(fā)展,助力構(gòu)建低碳安全可靠的全程冷鏈系統(tǒng)。
結(jié)合本次展會(huì)展出的產(chǎn)品和系統(tǒng),可看出冷鏈設(shè)備與系統(tǒng)具有以下發(fā)展趨勢(shì):
(1)天然環(huán)保工質(zhì)更廣泛的使用。采用二氧化碳、氨、R290等工質(zhì)作為制冷劑將成為冷鏈
設(shè)備和系統(tǒng)的趨勢(shì),在這一領(lǐng)域壓縮機(jī)、氣冷器、制冷機(jī)組等相關(guān)的產(chǎn)品創(chuàng)新日益活躍。
(2) 高效節(jié)能設(shè)備推動(dòng)冷鏈快速發(fā)展。為適應(yīng)不同負(fù)荷和需求,冷鏈設(shè)備與系統(tǒng)將更廣泛地應(yīng)用容積比無級(jí)可調(diào)滑閥技術(shù)、變頻技術(shù)、補(bǔ)氣增焓技術(shù)等,以實(shí)現(xiàn)低碳高效發(fā)展。
(3)智能化、信息化的冷鏈解決方案。為實(shí)現(xiàn)冷鏈不“斷鏈”,保障食品藥品安全,企業(yè)需提供覆蓋冷加工、冷凍冷藏、冷藏運(yùn)輸、冷藏銷售成套的冷鏈解決方案,匹配智能化的管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和精確的控制技術(shù),針對(duì)不同工況負(fù)荷進(jìn)行設(shè)備的轉(zhuǎn)速、流量調(diào)節(jié),與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深入融合,保障全程冷鏈的環(huán)境精確監(jiān)控,滿足用戶的多種需求。
環(huán)保工質(zhì)在冷鏈系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用將推動(dòng)冷鏈朝向更加綠色的方向發(fā)展,高效節(jié)能的冷鏈設(shè)備將有助于降低冷鏈系統(tǒng)的能耗,為解決全球變暖問題、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。同時(shí),在與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)結(jié)合的過程中,冷鏈向著更智能化的方向發(fā)展,保障全程冷鏈不“斷鏈”,為消費(fèi)者提供更優(yōu)質(zhì)的冷鏈產(chǎn)品。
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