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I. Reduzierung der Wärmebelastung des Kühlhauses
Die Lagertemperatur von Tiefkühlhäusern liegt im Allgemeinen bei etwa -25°C, während die Außentemperatur im Sommer tagsüber typischerweise über 30°C liegt. Dies bedeutet, dass die Temperaturdifferenz über die beiden Seiten der Umschließungsstruktur etwa 60°C betragen kann. In Kombination mit der Sonneneinstrahlung während des Tages ist die Wärmebelastung, die durch Wärmeübertragung von den Wänden und der Decke in das Lager entsteht, recht erheblich, was sie zu einer Schlüsselkomponente der gesamten Wärmebelastung im Inneren des Lagers macht. Die Verbesserung der Wärmedämmleistung der Umschließungsstruktur beinhaltet in erster Linie die Verdickung der Dämmschicht, die Verwendung hochwertiger Dämmstoffe und die Anwendung sinnvoller Konstruktionspläne.
Natürlich erhöht die Verdickung der Dämmschicht der Umschließungsstruktur die einmaligen Investitionskosten. Im Vergleich zur Reduzierung der laufenden Betriebskosten des Kühlhauses ist dieser Ansatz jedoch sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus technischer Sicht sinnvoll.
Zwei gängige Methoden werden verwendet, um die Wärmeabsorption auf der Außenfläche zu reduzieren:
Erstens sollte die Außenfläche der Wände vorzugsweise weiß oder hell gefärbt sein, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Unter starker Sommersonne kann die Temperatur einer weißen Oberfläche 25°C bis 30°C niedriger sein als die einer schwarzen Oberfläche.
Zweitens die Installation von Sonnenschutzgehäusen oder belüfteten Zwischenschichten auf der Außenwandfläche. Obwohl diese Methode aufwändiger in der Konstruktion ist und in der Praxis weniger häufig angewendet wird, beinhaltet sie die Anordnung einer äußeren Umschließungsstruktur in Abständen von der Dämmwand, um eine Zwischenschicht zu bilden. Anschließend werden Belüftungsöffnungen an der Ober- und Unterseite der Zwischenschicht angebracht, um eine natürliche Belüftung zu erzeugen, die die von der äußeren Umschließung absorbierte Sonnenstrahlungswärme abführt.
Kühlhaustüren
Da Kühlhausanlagen einen häufigen Ein- und Ausgang von Personen und das Be- und Entladen von Waren erfordern, müssen die Lagertüren regelmäßig geöffnet und geschlossen werden. Wenn die Isolierung an der Tür nicht richtig durchgeführt wird, erzeugt das Eindringen von Hochtemperatur-Luft von außen und die von Personen eingebrachte Wärme eine gewisse Wärmebelastung. Daher ist auch die Gestaltung von Kühlhaustüren von großer Bedeutung.
Bau von geschlossenen Plattformen
Durch den Einsatz von Verdunstungskühlern zur Kühlung kann die Temperatur 1°C bis 10°C erreichen. Ausgestattet mit Schiebekühltüren und flexiblen Dichtungsfugen können Kühlwagen direkt an der Plattform andocken, um Be- und Entladevorgänge von Tür zu Tür durchzuführen, wodurch sichergestellt wird, dass der Ein- und Ausgang von Waren weitgehend unbeeinflusst von Außentemperaturen ist. Für kleine Kühlhausanlagen kann am Eingang ein Vorraum gebaut werden.
Elektrische Kühltüren (mit Kaltluftvorhängen)
In der Vergangenheit lagen die Geschwindigkeiten von Einzeltüren zwischen 0,3 und 0,6 m/s. Derzeit können Hochgeschwindigkeits-Elektrokühltüren mit bis zu 1 m/s öffnen, und Doppeltür-Kühltüren können mit 2 m/s öffnen. Um Gefahren zu vermeiden, wird die Schließgeschwindigkeit auf etwa die Hälfte der Öffnungsgeschwindigkeit begrenzt. Vor der Tür wird ein sensorgestützter Automatikschalter installiert. Diese Geräte zielen darauf ab, die Türöffnungs- und -schließzeit zu verkürzen, die Be- und Entladeeffizienz zu verbessern und die Zeit zu reduzieren, die Bediener an der Tür verbringen.
II. Verbesserung der Arbeitseffizienz des Kältesystems
Verwenden Sie Kompressoren mit Economizern
Schraubenverdichter können eine stufenlose Anpassung innerhalb eines Energiebereichs von 20 % bis 100 % durchführen, um sich an Laständerungen anzupassen. Es wird geschätzt, dass ein Schraubensatz mit einem Economizer und einer Kühlleistung von 233 kW, der 4.000 Stunden pro Jahr betrieben wird, jährlich 100.000 kWh Strom einsparen kann.
Wärmetauscher
Vorzugsweise Direktverdampfungskondensatoren anstelle von wassergekühlten Rohrbündelkondensatoren verwenden.
Dies eliminiert nicht nur den Stromverbrauch von Wasserpumpen, sondern spart auch Investitionen in Kühltürme und Wassertanks. Darüber hinaus beträgt die Wasserdurchflussrate von Direktverdampfungskondensatoren nur 1/10 der von wassergekühlten Systemen, wodurch Wasserressourcen erheblich geschont werden.
Vorzugsweise Verdunstungsventilatoren anstelle von Verdampferspulen am Verdampferende im Kühlhaus verwenden
Dieser Ansatz spart nicht nur Material und bietet eine höhere Wärmeaustauscheffizienz, sondern ermöglicht es auch, dass drehzahlgeregelte Verdunstungsventilatoren das Luftvolumen an Änderungen der Lagerlast anpassen. Wenn beispielsweise Waren zum ersten Mal gelagert werden, können die Ventilatoren mit voller Geschwindigkeit laufen, um die Temperatur der Waren schnell zu senken; sobald die Waren die voreingestellte Temperatur erreicht haben, wird die Lüfterdrehzahl reduziert, wodurch Energieverschwendung und mechanischer Verschleiß durch häufiges Starten und Stoppen vermieden werden.
Luftabscheider: Wenn sich nicht kondensierbare Gase im Kältesystem befinden, steigt die Austrittstemperatur aufgrund des erhöhten Kondensationsdrucks. Daten zeigen, dass der Stromverbrauch des Systems um 18 % steigt und seine Kühlleistung um 8 % sinkt, wenn der Partialdruck der gemischten Luft im Kältesystem 0,2 MPa erreicht.
Ölabscheider: Ölfilme an der Innenwand des Verdampfers reduzieren die Wärmeaustauscheffizienz des Verdampfers erheblich. Wenn sich ein 0,1 mm dicker Ölfilm in den Verdampferrohren bildet, muss die Verdampfungstemperatur um 2,5°C gesenkt werden, um die eingestellte Temperaturanforderung aufrechtzuerhalten, was zu einem Anstieg des Stromverbrauchs um 11 % führt.
Der Wärmewiderstand von Ablagerungen ist höher als der der Kondensatorrohrwand, was die Wärmeübertragungseffizienz beeinträchtigt und den Kondensationsdruck erhöht. Wenn sich 1,5 mm Ablagerungen an der Innenwand der Wasserrohre des Kondensators bilden, steigt die Kondensationstemperatur um 2,8°C im Vergleich zur ursprünglichen Temperatur, wodurch der Stromverbrauch um 9,7 % steigt. Darüber hinaus erhöhen Ablagerungen den Strömungswiderstand des Kühlwassers, was den Energieverbrauch der Wasserpumpe erhöht.
Zu den Methoden zur Verhinderung und Entfernung von Ablagerungen gehören elektromagnetische Wasseraufbereiter (zur Verhinderung und Entfernung von Ablagerungen), chemisches Säurebeizen und mechanische Entkalkung.
III. Abtauen von Verdampfungsanlagen
Wenn die Frostschichtdicke 10 mm überschreitet, sinkt ihre Wärmeübertragungseffizienz um etwa 30 % oder mehr, was die erheblichen Auswirkungen von Frost auf die Wärmeübertragung verdeutlicht. Messungen zeigen, dass der Wärmeübergangskoeffizient (K-Wert) der Spule nach einem Monat Betrieb auf etwa 70 % seines ursprünglichen Wertes sinkt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Innen- und Außenwänden des Rohrs 10°C beträgt und die Lagertemperatur -18°C. Dies gilt insbesondere für Rippenrohre in Verdunstungsventilatoren: Die Frostbildung erhöht nicht nur den Wärmewiderstand, sondern erhöht auch den Luftströmungswiderstand, was in schweren Fällen zu einem vollständigen Stillstand des Luftstroms führen kann.
Heißgasabtauung wird der elektrischen Heizungsabtauung vorgezogen, um den Stromverbrauch zu senken. Die Abwärme aus dem Kompressorauslass kann als Abtau-Wärmequelle dienen. Die Temperatur des Abtau-Rücklaufwassers ist im Allgemeinen 7–10°C niedriger als die Einlasstemperatur des Kondensators; nach der Behandlung kann dieses Wasser als Kondensatorkühlwasser wiederverwendet werden, um die Kondensationstemperatur zu senken.
IV. Verdampfungstemperaturregelung
Die Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungstemperatur und der Lagertemperatur ermöglicht es, die Verdampfungstemperatur entsprechend zu erhöhen. Bei gleichbleibender Kondensationstemperatur wird die Kälteleistung des Kompressors effektiv erhöht. Mit anderen Worten: Um den gleichen Kühleffekt zu erzielen, wird weniger elektrische Energie benötigt. Schätzungen zeigen, dass der Stromverbrauch für jede 1°C-Abnahme der Verdampfungstemperatur um 2–3 % steigt. Darüber hinaus ist die Reduzierung dieser Temperaturdifferenz sehr vorteilhaft, um den Gewichtsverlust durch Feuchtigkeitsverdunstung in gelagerten Lebensmitteln zu minimieren.
V. Andere Energiesparansätze
Die Nutzung von Strom während der nächtlichen „Nebenzeiten“ reduziert nicht nur die Stromkosten, sondern gleicht auch die Stromausgabe von Kraftwerksgeneratoren aus, wodurch große tägliche Schwankungen des Strombedarfs minimiert werden – eine Energiesparmaßnahme auf Makroebene. Diese Praxis ist besonders wertvoll für Schnellgefrier- und Eisherstellungsbetriebe in Kühlhäusern.
Eine weitere Option ist die Eisspeicherkühltechnologie: In der Nacht erzeugtes Eis kann tagsüber für eine Teilkühlung sorgen und die erforderliche Leistungskapazität des Systems bis zu einem gewissen Grad reduzieren.
VI. Automatische Steuerung anderer Geräte
Der kombinierte Energiespareffekt dieser sechs Maßnahmen kann 15–34 % erreichen.
Die Verbesserung der Kühlkette, einschließlich der Vorkühlung von Produkten, ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Bei Tiefkühlkost reduziert die Vorkühlung vor der Lagerung die Gefrierzeit um etwa 1 % für jede 1°C-Temperaturabnahme während der Vorkühlung.
Gängige Vorkühlmethoden sind Luftvorkühlung, Vakuumvorkühlung und Kaltwasservorkühlung.
I. Reduzierung der Wärmebelastung des Kühlhauses
Die Lagertemperatur von Tiefkühlhäusern liegt im Allgemeinen bei etwa -25°C, während die Außentemperatur im Sommer tagsüber typischerweise über 30°C liegt. Dies bedeutet, dass die Temperaturdifferenz über die beiden Seiten der Umschließungsstruktur etwa 60°C betragen kann. In Kombination mit der Sonneneinstrahlung während des Tages ist die Wärmebelastung, die durch Wärmeübertragung von den Wänden und der Decke in das Lager entsteht, recht erheblich, was sie zu einer Schlüsselkomponente der gesamten Wärmebelastung im Inneren des Lagers macht. Die Verbesserung der Wärmedämmleistung der Umschließungsstruktur beinhaltet in erster Linie die Verdickung der Dämmschicht, die Verwendung hochwertiger Dämmstoffe und die Anwendung sinnvoller Konstruktionspläne.
Natürlich erhöht die Verdickung der Dämmschicht der Umschließungsstruktur die einmaligen Investitionskosten. Im Vergleich zur Reduzierung der laufenden Betriebskosten des Kühlhauses ist dieser Ansatz jedoch sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus technischer Sicht sinnvoll.
Zwei gängige Methoden werden verwendet, um die Wärmeabsorption auf der Außenfläche zu reduzieren:
Erstens sollte die Außenfläche der Wände vorzugsweise weiß oder hell gefärbt sein, um das Reflexionsvermögen zu erhöhen. Unter starker Sommersonne kann die Temperatur einer weißen Oberfläche 25°C bis 30°C niedriger sein als die einer schwarzen Oberfläche.
Zweitens die Installation von Sonnenschutzgehäusen oder belüfteten Zwischenschichten auf der Außenwandfläche. Obwohl diese Methode aufwändiger in der Konstruktion ist und in der Praxis weniger häufig angewendet wird, beinhaltet sie die Anordnung einer äußeren Umschließungsstruktur in Abständen von der Dämmwand, um eine Zwischenschicht zu bilden. Anschließend werden Belüftungsöffnungen an der Ober- und Unterseite der Zwischenschicht angebracht, um eine natürliche Belüftung zu erzeugen, die die von der äußeren Umschließung absorbierte Sonnenstrahlungswärme abführt.
Kühlhaustüren
Da Kühlhausanlagen einen häufigen Ein- und Ausgang von Personen und das Be- und Entladen von Waren erfordern, müssen die Lagertüren regelmäßig geöffnet und geschlossen werden. Wenn die Isolierung an der Tür nicht richtig durchgeführt wird, erzeugt das Eindringen von Hochtemperatur-Luft von außen und die von Personen eingebrachte Wärme eine gewisse Wärmebelastung. Daher ist auch die Gestaltung von Kühlhaustüren von großer Bedeutung.
Bau von geschlossenen Plattformen
Durch den Einsatz von Verdunstungskühlern zur Kühlung kann die Temperatur 1°C bis 10°C erreichen. Ausgestattet mit Schiebekühltüren und flexiblen Dichtungsfugen können Kühlwagen direkt an der Plattform andocken, um Be- und Entladevorgänge von Tür zu Tür durchzuführen, wodurch sichergestellt wird, dass der Ein- und Ausgang von Waren weitgehend unbeeinflusst von Außentemperaturen ist. Für kleine Kühlhausanlagen kann am Eingang ein Vorraum gebaut werden.
Elektrische Kühltüren (mit Kaltluftvorhängen)
In der Vergangenheit lagen die Geschwindigkeiten von Einzeltüren zwischen 0,3 und 0,6 m/s. Derzeit können Hochgeschwindigkeits-Elektrokühltüren mit bis zu 1 m/s öffnen, und Doppeltür-Kühltüren können mit 2 m/s öffnen. Um Gefahren zu vermeiden, wird die Schließgeschwindigkeit auf etwa die Hälfte der Öffnungsgeschwindigkeit begrenzt. Vor der Tür wird ein sensorgestützter Automatikschalter installiert. Diese Geräte zielen darauf ab, die Türöffnungs- und -schließzeit zu verkürzen, die Be- und Entladeeffizienz zu verbessern und die Zeit zu reduzieren, die Bediener an der Tür verbringen.
II. Verbesserung der Arbeitseffizienz des Kältesystems
Verwenden Sie Kompressoren mit Economizern
Schraubenverdichter können eine stufenlose Anpassung innerhalb eines Energiebereichs von 20 % bis 100 % durchführen, um sich an Laständerungen anzupassen. Es wird geschätzt, dass ein Schraubensatz mit einem Economizer und einer Kühlleistung von 233 kW, der 4.000 Stunden pro Jahr betrieben wird, jährlich 100.000 kWh Strom einsparen kann.
Wärmetauscher
Vorzugsweise Direktverdampfungskondensatoren anstelle von wassergekühlten Rohrbündelkondensatoren verwenden.
Dies eliminiert nicht nur den Stromverbrauch von Wasserpumpen, sondern spart auch Investitionen in Kühltürme und Wassertanks. Darüber hinaus beträgt die Wasserdurchflussrate von Direktverdampfungskondensatoren nur 1/10 der von wassergekühlten Systemen, wodurch Wasserressourcen erheblich geschont werden.
Vorzugsweise Verdunstungsventilatoren anstelle von Verdampferspulen am Verdampferende im Kühlhaus verwenden
Dieser Ansatz spart nicht nur Material und bietet eine höhere Wärmeaustauscheffizienz, sondern ermöglicht es auch, dass drehzahlgeregelte Verdunstungsventilatoren das Luftvolumen an Änderungen der Lagerlast anpassen. Wenn beispielsweise Waren zum ersten Mal gelagert werden, können die Ventilatoren mit voller Geschwindigkeit laufen, um die Temperatur der Waren schnell zu senken; sobald die Waren die voreingestellte Temperatur erreicht haben, wird die Lüfterdrehzahl reduziert, wodurch Energieverschwendung und mechanischer Verschleiß durch häufiges Starten und Stoppen vermieden werden.
Luftabscheider: Wenn sich nicht kondensierbare Gase im Kältesystem befinden, steigt die Austrittstemperatur aufgrund des erhöhten Kondensationsdrucks. Daten zeigen, dass der Stromverbrauch des Systems um 18 % steigt und seine Kühlleistung um 8 % sinkt, wenn der Partialdruck der gemischten Luft im Kältesystem 0,2 MPa erreicht.
Ölabscheider: Ölfilme an der Innenwand des Verdampfers reduzieren die Wärmeaustauscheffizienz des Verdampfers erheblich. Wenn sich ein 0,1 mm dicker Ölfilm in den Verdampferrohren bildet, muss die Verdampfungstemperatur um 2,5°C gesenkt werden, um die eingestellte Temperaturanforderung aufrechtzuerhalten, was zu einem Anstieg des Stromverbrauchs um 11 % führt.
Der Wärmewiderstand von Ablagerungen ist höher als der der Kondensatorrohrwand, was die Wärmeübertragungseffizienz beeinträchtigt und den Kondensationsdruck erhöht. Wenn sich 1,5 mm Ablagerungen an der Innenwand der Wasserrohre des Kondensators bilden, steigt die Kondensationstemperatur um 2,8°C im Vergleich zur ursprünglichen Temperatur, wodurch der Stromverbrauch um 9,7 % steigt. Darüber hinaus erhöhen Ablagerungen den Strömungswiderstand des Kühlwassers, was den Energieverbrauch der Wasserpumpe erhöht.
Zu den Methoden zur Verhinderung und Entfernung von Ablagerungen gehören elektromagnetische Wasseraufbereiter (zur Verhinderung und Entfernung von Ablagerungen), chemisches Säurebeizen und mechanische Entkalkung.
III. Abtauen von Verdampfungsanlagen
Wenn die Frostschichtdicke 10 mm überschreitet, sinkt ihre Wärmeübertragungseffizienz um etwa 30 % oder mehr, was die erheblichen Auswirkungen von Frost auf die Wärmeübertragung verdeutlicht. Messungen zeigen, dass der Wärmeübergangskoeffizient (K-Wert) der Spule nach einem Monat Betrieb auf etwa 70 % seines ursprünglichen Wertes sinkt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen den Innen- und Außenwänden des Rohrs 10°C beträgt und die Lagertemperatur -18°C. Dies gilt insbesondere für Rippenrohre in Verdunstungsventilatoren: Die Frostbildung erhöht nicht nur den Wärmewiderstand, sondern erhöht auch den Luftströmungswiderstand, was in schweren Fällen zu einem vollständigen Stillstand des Luftstroms führen kann.
Heißgasabtauung wird der elektrischen Heizungsabtauung vorgezogen, um den Stromverbrauch zu senken. Die Abwärme aus dem Kompressorauslass kann als Abtau-Wärmequelle dienen. Die Temperatur des Abtau-Rücklaufwassers ist im Allgemeinen 7–10°C niedriger als die Einlasstemperatur des Kondensators; nach der Behandlung kann dieses Wasser als Kondensatorkühlwasser wiederverwendet werden, um die Kondensationstemperatur zu senken.
IV. Verdampfungstemperaturregelung
Die Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungstemperatur und der Lagertemperatur ermöglicht es, die Verdampfungstemperatur entsprechend zu erhöhen. Bei gleichbleibender Kondensationstemperatur wird die Kälteleistung des Kompressors effektiv erhöht. Mit anderen Worten: Um den gleichen Kühleffekt zu erzielen, wird weniger elektrische Energie benötigt. Schätzungen zeigen, dass der Stromverbrauch für jede 1°C-Abnahme der Verdampfungstemperatur um 2–3 % steigt. Darüber hinaus ist die Reduzierung dieser Temperaturdifferenz sehr vorteilhaft, um den Gewichtsverlust durch Feuchtigkeitsverdunstung in gelagerten Lebensmitteln zu minimieren.
V. Andere Energiesparansätze
Die Nutzung von Strom während der nächtlichen „Nebenzeiten“ reduziert nicht nur die Stromkosten, sondern gleicht auch die Stromausgabe von Kraftwerksgeneratoren aus, wodurch große tägliche Schwankungen des Strombedarfs minimiert werden – eine Energiesparmaßnahme auf Makroebene. Diese Praxis ist besonders wertvoll für Schnellgefrier- und Eisherstellungsbetriebe in Kühlhäusern.
Eine weitere Option ist die Eisspeicherkühltechnologie: In der Nacht erzeugtes Eis kann tagsüber für eine Teilkühlung sorgen und die erforderliche Leistungskapazität des Systems bis zu einem gewissen Grad reduzieren.
VI. Automatische Steuerung anderer Geräte
Der kombinierte Energiespareffekt dieser sechs Maßnahmen kann 15–34 % erreichen.
Die Verbesserung der Kühlkette, einschließlich der Vorkühlung von Produkten, ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Bei Tiefkühlkost reduziert die Vorkühlung vor der Lagerung die Gefrierzeit um etwa 1 % für jede 1°C-Temperaturabnahme während der Vorkühlung.
Gängige Vorkühlmethoden sind Luftvorkühlung, Vakuumvorkühlung und Kaltwasservorkühlung.
