物流冷庫(kù)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)

物流冷庫(kù)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)隨著我國(guó)《食品安全法》的實(shí)施，保證食品安全已成為法制管理的必要措施。為了滿足現(xiàn)代商業(yè)的快速、準(zhǔn)確、小批量的流通要求，物流冷庫(kù)逐漸發(fā)展起來(lái)并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。現(xiàn)代低溫物流中心不僅需要現(xiàn)代制冷與保溫技術(shù)的支撐，更要符合現(xiàn)代商業(yè)流通對(duì)冷鏈管理的特定要求。因此，物流冷庫(kù)的設(shè)計(jì)需要緊緊圍繞食品安全與運(yùn)營(yíng)效率，以供應(yīng)鏈和系統(tǒng)化管理思想為核心，以效率優(yōu)先為指導(dǎo)原則，在危害分析及關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)確定的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用現(xiàn)代管理方法、現(xiàn)代信息技術(shù)、物流技術(shù)、節(jié)能和溫度監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)投入產(chǎn)出比最優(yōu)、作業(yè)質(zhì)量和效率最佳、作業(yè)成本最低的冷鏈物流管理效果。物流冷庫(kù)具有其特殊性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，食品安全事關(guān)人體健康甚至生命安全，對(duì)保證食品質(zhì)量安全的要求突出；其次，食品的保質(zhì)期短、質(zhì)量損耗快，決定了食品冷鏈物流運(yùn)作的時(shí)效性；再次，食品的多樣性以及對(duì)于儲(chǔ)藏溫度和濕度要求各異，決定了食品物流作業(yè)環(huán)境的多樣性；最后，冷庫(kù)儲(chǔ)藏作為食品供應(yīng)鏈的重要環(huán)節(jié)，要求產(chǎn)品具有可溯源性。物流冷庫(kù)的功能已經(jīng)從傳統(tǒng)的“低溫倉(cāng)儲(chǔ)”型轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲魍ㄐ汀?、“冷鏈物流配送”型。其設(shè)施按照低溫配送中心的使用要求進(jìn)行建造，具有以下特點(diǎn)：首先，建有低溫穿堂、封閉式站臺(tái)并設(shè)置電動(dòng)滑升式冷藏門(mén)、防撞柔性密封口、站臺(tái)高度調(diào)節(jié)裝置（升降平臺(tái)），實(shí)現(xiàn)“門(mén)對(duì)門(mén)”式裝卸作業(yè)已成為現(xiàn)代化物流冷庫(kù)的標(biāo)志；其次，貨物進(jìn)出頻繁、吞吐量大，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的需要設(shè)置專門(mén)的理貨間（區(qū)），理貨區(qū)的溫度一般控制在～+7℃；最后，物流冷庫(kù)的制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加注重環(huán)保和節(jié)能要求，庫(kù)房溫度控制范圍寬，冷卻設(shè)備的選型、布置和風(fēng)速場(chǎng)設(shè)計(jì)考慮適用多種貨物的冷藏要求，配有完善的庫(kù)溫自動(dòng)檢測(cè)、記錄和自動(dòng)控制裝置。建立完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)冷藏供應(yīng)鏈配送管理的科學(xué)化，并保證食品安全的可追溯性。在歐盟、美國(guó)和日本，食品供應(yīng)鏈中的所有企業(yè)都有實(shí)施追溯系統(tǒng)的法定義務(wù)。因此，我們需要建立一套完整的追溯系統(tǒng)，以確保食品的質(zhì)量和安全性。冷凍冷藏倉(cāng)儲(chǔ)方式正在向貨架式、托盤(pán)化轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)貨物按照“先進(jìn)先出”的原則進(jìn)行管理，這有利于提高商品貯藏質(zhì)量和減少損耗。立體自動(dòng)化冷庫(kù)采用計(jì)算機(jī)管理，可以實(shí)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)裝卸和堆垛、庫(kù)溫控制以及制冷設(shè)備運(yùn)行的全自動(dòng)化。采用計(jì)算機(jī)管理，能夠隨時(shí)提供庫(kù)存貨物的品名、數(shù)量、貨位和庫(kù)溫履歷，自動(dòng)結(jié)算保管費(fèi)用和開(kāi)票等，提高了管理效率，并大大減少了管理人員。物流冷庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是冷鏈物流的關(guān)鍵，它取決于冷鏈物流各節(jié)點(diǎn)的有效銜接。因此，我們需要綜合考慮客戶服務(wù)目標(biāo)、物流網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)布局、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、運(yùn)輸管理、運(yùn)營(yíng)模式、管理組織等因素，并結(jié)合冷藏技術(shù)對(duì)物流冷庫(kù)進(jìn)行總體規(guī)劃。在物流冷庫(kù)的選址中，我們需要著眼于現(xiàn)在的需求，同時(shí)也要考慮企業(yè)未來(lái)的發(fā)展和城市的建設(shè)。要有效地協(xié)調(diào)庫(kù)房與城市距離和配送成本之間的矛盾，因?yàn)閹?kù)房距離城市每遠(yuǎn)出10公里，配送成本就會(huì)增加4%～7%。因此，我們需要由具備物流知識(shí)、建筑知識(shí)、制冷知識(shí)的專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。物流冷庫(kù)的硬件規(guī)劃包括廠房規(guī)劃、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備規(guī)劃、運(yùn)輸設(shè)備規(guī)劃等內(nèi)容。我們需要根據(jù)實(shí)際需求規(guī)劃出最符合使用效益的物流冷庫(kù)，考慮貨物的冷藏要求和使用要求，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全的冷藏庫(kù)。冷藏庫(kù)的軟件規(guī)劃需要建立完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)冷藏供應(yīng)鏈配送管理的科學(xué)化，并保證食品安全的可追溯性。我們需要建立一套完整的追溯系統(tǒng)，以確保食品的質(zhì)量和安全性。冷庫(kù)的溫度設(shè)置通常為℃～4℃和-18℃～-22℃，但這并不完全符合不同商品的最佳儲(chǔ)存溫度。因此，為了提高商品儲(chǔ)存質(zhì)量和延長(zhǎng)保質(zhì)期，需要對(duì)不同商品進(jìn)行細(xì)分，并設(shè)定最適宜的儲(chǔ)存溫度。在確定儲(chǔ)存溫度要求時(shí)，蒸發(fā)溫度并不是越低越好。過(guò)低的蒸發(fā)溫度會(huì)導(dǎo)致制冷系數(shù)下降、能耗增加、除濕量增大、庫(kù)房濕度減小，進(jìn)而引起食品干耗增大和品質(zhì)下降。國(guó)內(nèi)通常采用的蒸發(fā)溫度與庫(kù)房溫度之差為10℃，而一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家則取值為3～6℃。當(dāng)蒸發(fā)溫度與庫(kù)房溫度之差由10℃改為7℃時(shí)，單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值可增加12%左右，雙級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值可增加10%左右。但是，這也需要增加蒸發(fā)器面積和設(shè)備冷風(fēng)機(jī)的設(shè)備投資，回收期為三年左右。傳熱溫差過(guò)大和操作調(diào)整不合理也會(huì)造成食品干耗增大。因此，很多業(yè)主拒絕使用冷風(fēng)機(jī)而選用頂排管。在選取冷凝溫度時(shí)，冷凝壓力升高會(huì)導(dǎo)致制冷量減少、制冷系數(shù)下降和能耗增加。據(jù)估算，冷凝壓力所對(duì)應(yīng)的冷凝溫度每升高1℃，耗電量將增加3%左右。采用蒸發(fā)式冷凝器可以比殼管式冷凝器得到更低的冷凝溫度，從而節(jié)能和節(jié)水。但不同品牌的蒸發(fā)式冷凝器運(yùn)行能耗相差很大。在選擇制冷系統(tǒng)循環(huán)方式時(shí)，需要綜合考慮多種因素，如系統(tǒng)運(yùn)行工況、年運(yùn)行時(shí)間、系統(tǒng)冷負(fù)荷、一次性投資、系統(tǒng)運(yùn)行效率（制冷系數(shù)）以及制冷壓縮機(jī)及輔助設(shè)備的使用條件。《冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50072-2001）規(guī)定了活塞式制冷壓縮機(jī)選擇單、雙級(jí)壓縮的條件，但對(duì)于螺桿式制冷壓縮機(jī)并沒(méi)有限制。對(duì)于螺桿壓縮機(jī)的使用條件，單級(jí)壓縮可以達(dá)到較大的壓縮比，但只有在內(nèi)、外壓比相同時(shí)，機(jī)器的耗功最低。過(guò)壓縮和欠壓縮都會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)效率下降，并產(chǎn)生額外的功耗。螺桿式壓縮機(jī)提供了更多的雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)方式，包括帶經(jīng)濟(jì)器螺桿機(jī)制冷循環(huán)、單機(jī)雙級(jí)螺桿機(jī)制冷循環(huán)和螺桿配組雙級(jí)制冷循環(huán)。在特定的運(yùn)行工況下，不同的制冷循環(huán)方式都有各自的優(yōu)勢(shì)。蒸發(fā)溫度是選擇螺桿壓縮機(jī)時(shí)需要考慮的因素。通常情況下，當(dāng)蒸發(fā)溫度T＞-15℃時(shí)，采用單級(jí)螺桿壓縮形式；當(dāng)蒸發(fā)溫度T=-10℃～-35℃時(shí)，采用帶經(jīng)濟(jì)器螺桿壓縮形式；當(dāng)蒸發(fā)溫度T＜-30℃時(shí)，可以考慮單機(jī)雙級(jí)螺桿機(jī)組或配組雙級(jí)壓縮形式。雙級(jí)壓縮系統(tǒng)按照節(jié)流和中間冷卻方式的不同，可以分為一次節(jié)流、二次節(jié)流、完全中間冷卻和不完全中間冷卻幾種循環(huán)方式。對(duì)于同樣的低壓級(jí)、高壓級(jí)制冷機(jī)，完全中間冷卻系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值高于不完全中間冷卻系統(tǒng)，而二次節(jié)流系統(tǒng)的制冷系數(shù)（COP）值高于一次節(jié)流系統(tǒng)。庫(kù)內(nèi)冷卻設(shè)備主要有冷風(fēng)機(jī)和冷排管兩種。冷風(fēng)機(jī)因其制冷劑充注量小、換熱效率高、易除霜、造價(jià)低（同等換熱能力條件下，冷風(fēng)機(jī)的造價(jià)僅相當(dāng)于冷排管造價(jià)的不足50%）和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛采用。盡管冷排管制冷劑充注量大、換熱效率高低、不易除霜、造價(jià)高，但由于儲(chǔ)存商品的干耗低，仍然有一定的市場(chǎng)。在選擇庫(kù)內(nèi)冷卻設(shè)備時(shí)，需要關(guān)注運(yùn)行節(jié)能和減少干耗。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為貨物商品干耗大是由于選用冷風(fēng)機(jī)的緣故，實(shí)際上造成干耗大的原因有三個(gè)：（1）設(shè)計(jì)時(shí)選擇傳熱溫差大（ΔT=10℃）；（2）不做風(fēng)速場(chǎng)設(shè)計(jì)；（3）運(yùn)行調(diào)整不合理，尤其是在冷卻物冷藏間有時(shí)運(yùn)行傳熱溫差達(dá)到15℃。為了降低運(yùn)行費(fèi)用和減少干耗，可以采取以下措施：第一，選擇大片距冷風(fēng)機(jī)，加大冷風(fēng)機(jī)面積，減小傳熱溫差，減少冷風(fēng)機(jī)結(jié)霜和商品干耗。第二，增設(shè)均勻送風(fēng)道對(duì)庫(kù)內(nèi)風(fēng)速場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，貨間空氣流速設(shè)定為0.25米/秒。探討其他形式的冷風(fēng)機(jī)及其布置方式（例如下出風(fēng)的貨倉(cāng)式冷風(fēng)機(jī)）。第三，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，考慮蒸發(fā)溫度控制的控制。第四，加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理，注意主機(jī)能量調(diào)配，避免“大馬拉小車”，確保設(shè)定的傳熱溫差。對(duì)于氨制冷系統(tǒng)，近年來(lái)，帶翅片的鋁合金冷排管也得到了廣泛應(yīng)用。由于翅片增加了排管的換熱面積，同時(shí)鋁制排管采用了比較小的管徑，因此帶翅片的鋁制排管在減少荷載、減少工質(zhì)充注量、減少投資、降低商品干耗等方面均有優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)冷排管相比，鋁合金冷排管具有以下優(yōu)勢(shì)：管徑小，單位面積長(zhǎng)度輕，重量百分比低，單位容積充氨量少。但是，帶翅片的鋁合金冷排管在除霜方面多采用電熱除霜，熱工質(zhì)除霜的工程案例還未見(jiàn)報(bào)道。對(duì)于蒸發(fā)器除霜，速凍機(jī)蒸發(fā)器采用熱氨加水的融霜方式。需要注意的是，速凍機(jī)的沖霜水必須達(dá)到食品生產(chǎn)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。熱氨融霜由制冷系統(tǒng)操作人員控制，而水沖霜由生產(chǎn)車間操作人員控制，要求操作上必須協(xié)調(diào)一致，除霜前將蒸發(fā)器內(nèi)液氨抽凈，保證融霜安全。冷排管采用熱氨排油加人工掃霜的方式，鋁合金冷排管可以采用電熱融霜的方式。但是，除霜時(shí)庫(kù)溫波動(dòng)較大。對(duì)于冷風(fēng)機(jī)的除霜，多采用熱工質(zhì)加水的方式。熱工質(zhì)融霜在制冷系統(tǒng)的節(jié)能、管理、自動(dòng)控制等方面具有優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍采用。但在實(shí)際應(yīng)用中，還需要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操作管理等方面進(jìn)一步完善。自動(dòng)控制制冷系統(tǒng)時(shí)，如果一個(gè)系統(tǒng)控制閥組帶多臺(tái)冷風(fēng)機(jī)，要考慮每臺(tái)冷風(fēng)機(jī)供液、回氣、熱氨的單獨(dú)調(diào)節(jié)。制冷系統(tǒng)的自動(dòng)化控制可以保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高食品質(zhì)量，減少干耗，降低儲(chǔ)藏成本。它是冷庫(kù)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是食品質(zhì)量溯源的技術(shù)保證。通過(guò)全自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視與控制、運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)、事故報(bào)警、事故故障診斷等功能，從而保證冷庫(kù)內(nèi)溫度的有效控制。通過(guò)制冷壓縮機(jī)的自動(dòng)能量調(diào)節(jié)、設(shè)備的自動(dòng)控制、供液量的自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)融霜，可使系統(tǒng)制冷量與冷負(fù)荷相適應(yīng)，達(dá)到節(jié)能的效果。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)控制與手動(dòng)操作相比，可節(jié)約能耗10-15%左右。在冷庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該從變蒸發(fā)溫度控制等方面進(jìn)行考慮。冷庫(kù)溫度控制通常以庫(kù)內(nèi)空氣溫度為對(duì)象，而忽略了蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)。這樣做難以達(dá)到節(jié)能效果。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能，需要將蒸發(fā)溫度的調(diào)節(jié)和庫(kù)溫控制結(jié)合起來(lái)，并輔以壓縮機(jī)自動(dòng)能量調(diào)節(jié)。制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器和制冷壓縮機(jī)都是按照最高負(fù)荷需要匹配的。為了避免設(shè)備或系統(tǒng)頻繁啟停，需要根據(jù)被控制參數(shù)的變化設(shè)置累進(jìn)制能量調(diào)節(jié)。不同的庫(kù)存商品和貯存期有不同的庫(kù)房溫度和控制精度要求。為了節(jié)能，庫(kù)房溫度宜取高不取低，控制精度宜取低不取高，不必追求過(guò)低的庫(kù)溫和高精度控制。定時(shí)融霜和累計(jì)定時(shí)融霜都不可避免出現(xiàn)融霜滯后或過(guò)頻的現(xiàn)象。為了防止這些問(wèn)題，可以使用可靠的霜層傳感器或差壓變送器，并由溫度控制器控制融霜時(shí)間。利用變頻技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)制冷壓縮機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、水泵的能量調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)制冷能力與冷負(fù)荷相匹配，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。在設(shè)計(jì)大空間立體冷庫(kù)的制冷系統(tǒng)時(shí)，需要注意很大的單體冷藏空間、單位冷負(fù)荷較低、高位貨架和支架可能會(huì)阻礙氣流分布等問(wèn)題。同時(shí)，庫(kù)溫控制和制冷系統(tǒng)運(yùn)行要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并降低投資成本。低品位熱能的利用也是一種節(jié)能的方式?？梢酝ㄟ^(guò)余熱回收、熱泵等技術(shù)將低品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位熱能，