2023中國制冷展技術(shù)總結(jié)報告連載(八)
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7. 冷鏈設(shè)備與系統(tǒng)
?。ū竟?jié)作者:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所田長青研究員、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)對能源消耗與溫室氣體排放有著重要影響。本屆展會參展商在冷鏈技術(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)運營效率,減少食品浪費及其帶來的碳排放,實現(xiàn)冷鏈行業(yè)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。
7.1 總體特點
在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的引領(lǐng)下,本次展會總體表現(xiàn)出綠色、高效、智能化的特點。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),包括氨半封閉單機雙級螺桿壓縮機、氨內(nèi)容積比可調(diào)半封壓縮機、二氧化碳系統(tǒng)引射器等。同時,本次展會中展出的高效螺桿壓縮機、無刷直流電機、模塊化電子控制器大幅提升了冷鏈系統(tǒng)的效率。參展商針對冷鏈的不同應(yīng)用場景給出了智能化、信息化的解決方案,采用了應(yīng)對不同負(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
本次展會中,除了近年應(yīng)用較為廣泛的HFC制冷劑壓縮機外,使用氨、二氧化碳、R290等天然工質(zhì)的壓縮機大量涌現(xiàn),驅(qū)動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氨用半封閉單機雙級螺桿壓縮機(圖7-1),該壓縮機搭載氨用永磁同步變頻電機,一二級轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器傳動連接,采用VFD控制技術(shù)結(jié)合壓縮機容量滑閥無級能調(diào),實現(xiàn)低負(fù)載啟動,運行電流平穩(wěn),高效節(jié)能,電機冷卻主要采用循環(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)子機械公司(SRM)第五代“i”型線,壓縮機采用低溫球墨鑄件,配置滾柱軸承,整機無泵差壓供油運行,能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機高效、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組和二氧化碳活塞并聯(lián)壓縮機組等。

圖7-1 福建雪人SRS-2016LS氨用半封閉單機雙級螺桿壓縮機
煙臺市奧威制冷設(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(圖7-2),可應(yīng)用于二氧化碳復(fù)疊制冷低溫壓縮機組、二氧化碳熱氣融霜機組。該壓縮機內(nèi)容積比全自動調(diào)節(jié),運行工況智能伴隨,更高效,更節(jié)能。此外,壓縮機吸氣不經(jīng)過電機,具有更高容積的效率。該壓縮機采用變頻調(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
上海漢鐘精機股份有限公司推出了LT-S-200/100-IVX全配置雙級變頻螺桿機(圖7-3)。該壓縮機采用變頻技術(shù),相比于定頻雙級螺桿壓縮機綜合能效提升20%以上,最大單機匹數(shù)能夠達(dá)到450 HP,可滿足4 t螺旋速凍機的冷量需求。該壓縮機可對輸出冷量實現(xiàn)線性能量調(diào)節(jié),便于庫溫控制,減小庫溫波動范圍,同時采用寬溫區(qū)設(shè)計,可避免常規(guī)雙級機降低到初溫階段的過載問題,能更快將庫溫降低設(shè)計目標(biāo)。

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

圖7-4 約克超高效冷凍XJC系列螺桿壓縮機
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(圖7-5),該壓縮機的單機制冷能力拓展至40HP,通過靈活的并聯(lián)應(yīng)用,可以覆蓋更大冷量范圍。此外,該壓縮機采用噴氣增焓技術(shù),效率更高。該壓縮機可以應(yīng)用于冷庫、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
R290壓縮機方面,長虹華意壓縮機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(圖7-6),該壓縮機采用環(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,能夠應(yīng)用于酒柜、展示柜、制冰機、飲料機、自動售貨機等場景。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(圖7-7),擴展的L/MBP操作范圍允許在展示柜、冰箱和制冰機應(yīng)用中進行標(biāo)準(zhǔn)化使用。

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

圖7-7 上海北峰泰康A(chǔ)L系列R290壓縮機
7.2.2 冷凍冷藏輔助部件
丹佛斯(中國)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)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,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,能夠根據(jù)運行工況智能調(diào)節(jié),降低能耗,同時采用濕簾快速拆卸結(jié)構(gòu),便于更換和維護。

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),可在除霜時對壓縮機轉(zhuǎn)速進行控制,采用模塊化軟/硬件設(shè)計,可根據(jù)不同系統(tǒng)需求進行靈活配置;XT系列采用模塊化設(shè)計的自由擴展控制器,為特定系統(tǒng)需求提供更多的監(jiān)控選項,將帶來更多的定制化功能: 實時時鐘、多壓縮機同步工作、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
廣東威靈電機制造有限公司展出了ZKSN-200-10-2L家用及輕商無刷直流電機(圖7-12),該電機采用自主內(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)矩脈動等優(yōu)點,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。同時,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,加快空氣流速實現(xiàn)與空調(diào)兩器(蒸發(fā)器、冷凝器)進行快速冷熱交換。

圖7-12 威靈ZKSN-200-10-2L家用及輕商無刷直流電機
7.2.3 制冷機組
冰輪環(huán)境展出了一款氨微充注冰水機組(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,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,機組集成冷卻水系統(tǒng),全自動控制,能效比高,氨充注量小,潤滑油充注量低。

圖7-13 冰輪環(huán)境氨微充注冰水機組
青島海爾開利冷凍設(shè)備有限公司展出了應(yīng)用于國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)多級熱回收,提供生活用水和高溫除濕,可實現(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輸制冷機組(圖7-15),該機組采用高效電子膨脹閥,可根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)最佳的冷媒流量,同時搭配高效回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng),能效提升12%,該機組可以選配備電功能,可實現(xiàn)車輛充電和機組備電制冷同時進行。

圖7-15 格力新能源運輸制冷機組
7.2.4 保溫產(chǎn)品
保溫產(chǎn)品對保障冷庫溫度,減少能源消耗具有重要作用。本次展會中,云山科技展出了B1級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。

圖7-16 云山科技B1級噴涂型改性石墨聚氨酯

圖7-17 邁科隆真空絕熱板
冷庫門的合理設(shè)計能有效防止冷庫漏冷,減小冷庫能耗。本次展會中,上??炻?lián)門業(yè)有限公司展出了HSS-DEY冷庫高速平移門(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,確保門體四周高密封性,能夠滿足嚴(yán)苛的冷庫應(yīng)用環(huán)境。捷曼門業(yè)(北京)有限公司在本次展會中展出一款冷庫門(圖7-19),該門兩側(cè)保溫在長期使用后可進行拆卸更換,上側(cè)保溫可根據(jù)車輛高度進行升降,有效減小冷庫的漏冷損失。

圖7-18 上??炻?lián)門業(yè)HSS-DEY冷庫高速平移門

圖7-19 捷曼門業(yè)冷庫門
7.2.5 全程冷鏈解決方案
冷鏈任何一個環(huán)節(jié)的溫度控制不當(dāng),都會導(dǎo)致被輸運貨物的質(zhì)量下降,因此建立完善的全程冷鏈系統(tǒng),實現(xiàn)冷鏈各個環(huán)節(jié)的有效配合,對于保障食品藥品安全至關(guān)重要。本次展會中,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輸?shù)目刂?、閥件和制冷機組等,醫(yī)療冷鏈解決方案覆蓋生產(chǎn)、倉儲、運輸和醫(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)測樣品的實時溫度,對冷鏈設(shè)備進行智能化管理,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)對冷藏運輸過程中振動、腐蝕等嚴(yán)苛條件,實現(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,同時能滿足更強的耐壓。

圖7-22 丹佛斯冷藏車解決方案
7.3 評價與展望
為應(yīng)對全球變暖,實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),實現(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:
?。?)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,在這一領(lǐng)域壓縮機、氣冷器、制冷機組等相關(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)用容積比無級可調(diào)滑閥技術(shù)、變頻技術(shù)、補氣增焓技術(shù)等,以實現(xiàn)低碳高效發(fā)展。
?。?)智能化、信息化的冷鏈解決方案。為實現(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),針對不同工況負(fù)荷進行設(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、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出貢獻。同時,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”,為消費者提供更優(yōu)質(zhì)的冷鏈產(chǎn)品。
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