李 爽 李大鵬 周 丹

（松下冷機系統(tǒng)（大連）有限公司 大連 116600）

布袋送風系統(tǒng)在冷庫中應(yīng)用研究

李 爽 李大鵬 周 丹

（松下冷機系統(tǒng)（大連）有限公司 大連 116600）

介紹了布袋送風系統(tǒng)在冷庫中使用優(yōu)勢，總結(jié)了布袋送風系統(tǒng)設(shè)計原則，包括纖維材質(zhì)、形狀和尺寸、送風模式、系統(tǒng)壓力、風速和安裝方式，結(jié)合工程案例，分析了不同類型冷庫中布袋送風系統(tǒng)設(shè)計要點。

布袋風管；滲透率；送風模式；靜壓；冷庫

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對食品品質(zhì)有了更高的要求。冷庫作為食品儲存的主要建筑，其庫內(nèi)空氣品質(zhì)要求也越來越高。

冷風機是冷庫內(nèi)普遍使用的一種末端送風設(shè)備，常采用直接送風方式，即冷風以高速直接吹至貨物表面，這種方式簡單，但是容易引起貨物干耗，人員舒適感差，大型冷庫會產(chǎn)生降溫死角，送風距離較大冷庫需要匹配較大功率的電機，能耗較大，因此直接送風方式僅適用于儲存有外包裝產(chǎn)品的中小型冷庫。

在其他類型冷庫中，為了解決直接送風方式的弊端，通常采用安裝風道方式，傳統(tǒng)的是采用金屬鐵皮風道，但由于冷庫送風溫度在-25～10℃之間，風道內(nèi)外溫差較大，容易產(chǎn)生凝露甚至結(jié)霜現(xiàn)象，對于風道保溫結(jié)構(gòu)處理要求較高，另外還存在重量大、難于清洗、安裝維護困難等缺點，因此金屬風道系統(tǒng)在冷庫中處于淘汰趨勢[1]。

目前在冷庫中一種新型的送風方式是采用布袋風管，它是一種由特殊纖維織成的柔性空氣分布系統(tǒng)，是替代傳統(tǒng)風道、靜壓箱、風閥、散流器、絕熱材料等的一種末端送風系統(tǒng)[2]。

與傳統(tǒng)金屬風道系統(tǒng)相比，布袋送風方式具有送風均勻、無吹風感、干耗小、防凝露、易清潔維護、重量輕、噪音低等優(yōu)點，還可以實現(xiàn)使用較小功率的電機實現(xiàn)較大送風距離，節(jié)能性好，貼頂式安裝可以增加冷庫的容積利用率[3]。

目前布袋送風方式在冷庫中有著廣泛的應(yīng)用，一種是高低溫冷藏庫，要求庫內(nèi)溫度均勻，貨物干耗小，一種是低溫操作加工間，要求無吹風感，有良好的舒適性。

1 冷庫中布袋送風系統(tǒng)設(shè)計原則

布袋風管系統(tǒng)是采用柔性材質(zhì)制作的，只能在正壓下工作，即只能作為送風管道，冷庫中冷風機大部分都安裝在冷間內(nèi)，不需要設(shè)計回風系統(tǒng)，直接從冷風機吸風口側(cè)回風，特殊情況如果冷風機安裝在冷間外，需要設(shè)計傳統(tǒng)回風系統(tǒng)，即采用金屬風道加回風口方式。

在進行冷庫內(nèi)布袋送風系統(tǒng)設(shè)計時，要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)以及對送風方式和空氣品質(zhì)的要求，對纖維材質(zhì)、布袋形狀和尺寸、送風模式、風管布置、系統(tǒng)風壓及安裝方式等進行合理的設(shè)計。

1.1 布袋材質(zhì)選擇

布袋材質(zhì)分可滲透和不可滲透兩種。可滲透型布袋送風系統(tǒng)，由于通過整體管道壁滲透冷氣，在管壁外側(cè)形成冷氣層，該冷氣層阻止了室內(nèi)空氣與纖維管道表面接觸，即使在相對濕度高達90%的場合也不會產(chǎn)生凝露。冷庫送風溫度較低，一般在10℃以下，必須采用可滲透型纖維材質(zhì)。

可滲透型布袋材質(zhì)的關(guān)鍵性指標是滲透率，指的是單位時間內(nèi)在標準工況（靜壓125Pa）下從單位面積的纖維風管表面滲透出的風量。必須對滲透率進行精確設(shè)計，滲透率過小會使風管內(nèi)外表面溫差加大，加大凝露風險；滲透率過大，會增加風管表面滲透風量，使送風氣流大量浪費高空，送不到工作區(qū)域。冷庫適合采用大滲透率的布袋風管，125Pa時滲透率指標為40～100mm/s。

布袋送風系統(tǒng)的特點之一就是設(shè)備的風量通過兩種途徑進入工作區(qū)域，第一通過纖維材料的滲透，第二通過風管周圍均勻分布的射流孔。冷庫內(nèi)需要的大滲透風量用于防止凝露，一般占系統(tǒng)總風量40%以上。

1.2 布袋形狀和尺寸選擇

冷庫內(nèi)常用的布袋風管形狀為圓形、大半圓形和半圓形幾種，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式和送風要求選擇合適的形狀。

首先根據(jù)送風風量和入口風速確定布袋風管的直徑，計算公式如下：

式中：G為風管送風風量，m3/h；v為系統(tǒng)入口風速，一般取8～9m/s；D為風管直徑，mm。

另外要根據(jù)空間高度選擇布袋風管管徑，保證空間的美觀性。一般隨著高度增加，適合的管徑也就越大，見表1所示。

表1 不同高度適合的風管直徑范圍Table1 Diameter range of duct for different height

1.3 送風模式選擇

冷庫內(nèi)布袋風管系統(tǒng)送風模式有純滲透式、條縫滲透式和噴射滲透式，見圖1所示。

圖1 布袋風管送風模式示意圖Fig.1 Air supply mode of fabric duct

純滲透式送風，由各種大滲透性的纖維織物制成，基于的原理是置換通風原理，布袋送風裝置內(nèi)部的空氣均勻低速地從纖維表面滲透而出，表面平均出風速度在0.1m/s，無一絲吹風感，不會產(chǎn)生凝露現(xiàn)象。由于送風溫度比室內(nèi)溫度低，密度大，冷氣流將推動室內(nèi)熱空氣向下流動，抵達地面之后，氣流會沿著地面流動，直到抵達熱源處，此時產(chǎn)生的對流氣流會給送入的空氣一個向上的推動，純滲透型送風以其較低的出風速度和較大的出風面積可以獲得較好的空氣混合效果，適用于人員操作冷間和食品深加工冷間。

條縫滲透式送風，由滲透性較小的纖維織物制成，通過在可滲透性布袋送風管的長度方向上開設(shè)條縫形送風口向室內(nèi)送風，采用置換和混合通風原理，集滲透和定向送風優(yōu)點于一身，對氣流的擴散和混合有很好的作用效果，適用于中小型冷庫[4]。

噴射滲透式送風，由滲透性最小的纖維織物制成，同時在風管上開設(shè)噴口向室內(nèi)送風，空氣主要通過噴口送入室內(nèi)，小部分空氣通過纖維縫隙滲透送入室，內(nèi)采用置換和混合通風原理。噴射滲透型送風可以在室內(nèi)形成較遠距離的噴射型氣流，形成較大氣流場，空氣從噴口噴出的速度在10～15m/s，使室內(nèi)空氣充分混合，適用于空間高度較大的大型冷庫。

1.4 送風系統(tǒng)設(shè)計

在進行布袋風管系統(tǒng)設(shè)計時，需要處理好風速和風壓的關(guān)系，實現(xiàn)均勻送風和系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

布袋風管系統(tǒng)內(nèi)壓力由靜壓、動壓、沿程阻力損失三部分組成。動壓在風管中沿長度方向轉(zhuǎn)化為靜壓，稱為靜壓復(fù)得[5]。

由于布袋風管是柔性系統(tǒng)，當管內(nèi)靜壓和風速不匹配時，風管可能發(fā)生抖動，影響送風效果。相關(guān)研究表明，風速與靜壓比值越大，抖動越厲害。當系統(tǒng)入口風速為8～9m/s時，即管內(nèi)平均風速為4～4.5m/s時，需要控制管內(nèi)平均靜壓在80Pa以上，才能保證不抖動。

布袋風管安裝在冷風機出風端，冷風機出口靜壓即風管入口靜壓，因此對冷風機的出口靜壓必須進行合理設(shè)計，既要維持風管系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，又要避免因電機功率太大造成運行成本增加。

1.5 安裝方式選擇

布袋風管系統(tǒng)的安裝相對于其它傳統(tǒng)風管要簡單的多，分為鋼繩懸掛系統(tǒng)和滑軌懸掛系統(tǒng)兩種。

鋼繩懸掛系統(tǒng)因其安裝簡便、費用低廉而最為普遍采用，見圖2所示。按照懸掛排數(shù)分為單排、雙排和多排懸掛系統(tǒng)。單排懸掛系統(tǒng)適用在管徑較小、或不通風時美觀性要求不高的場合。雙排的安裝方式一般適用于較大管徑的場合。多排懸掛方式主要應(yīng)用于矩形風管系統(tǒng)[6]。

圖2 鋼繩懸掛系統(tǒng)示意圖Fig.2 Steel rope suspension system schematic

滑軌懸掛系統(tǒng)又分為附壁式滑軌和吊式滑軌兩種，附壁式滑軌對應(yīng)半圓、大半圓等貼頂式安裝的風管系統(tǒng)，吊式滑軌對應(yīng)懸吊式安裝的圓形風管系統(tǒng)，見圖3所示[7]。

圖3 滑軌懸掛系統(tǒng)示意圖Fig.3 Rail suspension system schematic

2 冷庫中布袋送風系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

2.1 應(yīng)用于高低溫冷藏庫

在設(shè)計溫度為0～4℃的高溫果蔬冷藏庫中使用布袋送風系統(tǒng)的優(yōu)勢是較低的送風風速可以減少貨物干耗，在設(shè)計溫度為-18～-25℃的低溫冷藏庫內(nèi)使用布袋送風系統(tǒng)可以最大限度減少結(jié)霜，提高冷風機換熱效率，同時采用貼頂式布袋送風系統(tǒng)，安裝在貨架上方，節(jié)省安裝空間，提高冷庫容積利用率，送風均勻，減小溫度不均而產(chǎn)生的能耗[8]。

以某大型物流冷庫為例，設(shè)計庫溫為-2～0℃，儲存貨物為果蔬，進貨溫度25℃，出貨溫度為0℃，庫內(nèi)布置貨架，采用冷風機加布袋風管送風，見圖4所示，布袋風管采用殺菌防霉材質(zhì)，冷風機出口設(shè)計圓形均壓橫管，滲透率為40mm/s，噴射滲透出風，支管采用圓形，滲透率為40mm/s，條縫滲透出風，采用T型滑軌安裝，入口風速為7.8m/s，入口靜壓為80Pa，降溫均勻，運行效果良好。

圖4 某物流冷庫布袋風管布置圖Fig.4 Layout of fabric duct in a logistics cold storage

2.2 應(yīng)用于低溫操作加工車間

布袋送風系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于食品低溫操作加工間，例如設(shè)計溫度為0～4℃的肉制品冷卻間、填充間、灌裝間、腌制間、解凍間等，這種類型冷間的特點是制冷量大，送風溫度為-5～-3℃，要求送風量大，風速低，送風均勻，所用材質(zhì)必須滿足食品等級要求，特別是安裝附件必須采用不銹鋼材質(zhì)，灌裝和腌制間對空氣有凈化等級要求，風管系統(tǒng)設(shè)計采用抗菌防霉、易清洗材質(zhì)，大滲透率，送風方式為條縫滲透出風，送風風速控制在0.3m/s左右，根據(jù)車間內(nèi)吊頂高度，設(shè)計半圓形或圓形的風管系統(tǒng)[9]。在設(shè)計溫度為10～15℃的人員操作間內(nèi)，采用金屬風管通過散流器進行點式送風無法滿足大風量下低風速的要求，同時金屬風管清洗維護麻煩，不符合食品行業(yè)衛(wèi)生潔凈要求。操作間內(nèi)人員很多，舒適性要求高，布袋風管應(yīng)盡量沿著生產(chǎn)線或人員密集區(qū)域布置，采用大滲透率材質(zhì)，通過纖維滲透及微孔射流的獨特送出風模式，送風面積大，風速低，送風均勻無吹風感，避免在低溫環(huán)境下由于吹風感而造成的工作人員感冒，還需要設(shè)計新風系統(tǒng)，滿足每人30m3/h的新風量，新風送至冷風機回風口側(cè)，與室內(nèi)空氣混合后送至布袋送風管道，見圖5和圖6所示。

圖5 操作加工間布袋風管布置圖Fig.5 Layout of fabric duct in operation and processing cold storage

圖6 操作加工間送風管道布置圖Fig.6 Layout of air supply system in operation and processing cold storage

3 結(jié)論

本文介紹了布袋送風系統(tǒng)在冷庫中使用優(yōu)勢，在冷庫中要采用大滲透率40～100mm/s的纖維材質(zhì)，滲透風量占總風量40%以上，既可以防止凝露，又能搞保證均勻送風效果，要進行冷風機出口靜壓的合理設(shè)計，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，并且分析了不同類型冷庫中選型原則，進一步推動布袋送風系統(tǒng)在低溫冷凍冷藏領(lǐng)域的應(yīng)用。

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Application Research of Fabric-duct Air Supply System in Cold Storage

Li Shuang Li Dapeng Zhou Dan
( Panasonic Appliances Compressor (Dalian) Co., Ltd, Dalian, 116600 )

This paper introduces the advantages of the fabric-duct air supply system in cold storage, and summarizes the design principle of the air supply system, including the fiber material, the shape and size, the air supply mode, the system pressure, the wind speed and the installation method, combining with engineering cases, analyzes the design points of the fabric-duct air supply system in different types of cold storage.

Fabric duct; Permeability; Air supply mode; Static pressure; Cold storage

TB69

A

1671-6612（2017）01-034-05

作者（通訊作者）簡介：李 爽（1983.3-），女，碩士，高級工程師，E-mail：84763455@qq.com

2015-10-16