邵超 趙帥 趙有信 馬永志 賀素艷

摘? 要：在一些用電緊張的地區(qū)，冷庫(kù)中添加冰蓄冷裝置可以有效地提高冷庫(kù)的存儲(chǔ)效果，與傳統(tǒng)冷庫(kù)相比，冰蓄冷冷庫(kù)對(duì)冷庫(kù)保溫性能要求更高。為了提高冰蓄冷冷庫(kù)的保溫性能，文章利用紅外熱像儀，對(duì)冰蓄冷冷庫(kù)內(nèi)部和外部不同部位的漏冷問(wèn)題進(jìn)行研究，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，冷庫(kù)庫(kù)門(mén)位置和庫(kù)板拼接處冷量損失嚴(yán)重。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)冷庫(kù)門(mén)和庫(kù)板拼接處的漏冷問(wèn)題提出優(yōu)化方案，提高冰蓄冷冷庫(kù)的保溫性能，保證存儲(chǔ)物品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：冰蓄冷冷庫(kù);紅外熱成像儀;保溫性能;性能優(yōu)化

Abstract：In some areas where electricity is tight，adding ice storage devices to the cold storage can effectively improve the storage effect of the cold storage. Compared with the traditional cold storage，the ice storage cold storage has higher requirements on the thermal insulation performance of the cold storage. In order to improve the thermal insulation performance of the ice storage cold storage，this article uses infrared thermal imaging cameras to study the leakage of cold inside and outside different parts of the ice storage cold storage. Through the research，it is found that the cold storage door position and the storage plate splicing place have a serious loss of cooling capacity. Based on this，an optimization scheme is proposed for the problem of cold leakage at the junction of the cold storage door and the storage plate to improve the thermal insulation performance of the ice storage cold storage and ensure the quality of the stored items.

Keywords：ice storage cold storage;infrared thermal imager;thermal insulation performance;performance optimization

0? 引? 言

在一些用電緊張的地區(qū)，冷庫(kù)等冷藏設(shè)備一般為壓縮式制冷，耗電量極大，利用傳統(tǒng)冷庫(kù)存儲(chǔ)生鮮農(nóng)產(chǎn)品和疫苗等醫(yī)療制品往往會(huì)因?yàn)殡娏Σ蛔愣霈F(xiàn)問(wèn)題，所以在傳統(tǒng)的冷庫(kù)中加入冰蓄冷裝置可以大大緩解峰谷時(shí)段電力負(fù)荷不平衡的矛盾，在用電高峰期，制冷裝備無(wú)法工作的情況下，冰蓄冷裝置利用冰的相變吸收熱量，從而保證冷庫(kù)內(nèi)部的溫度平衡。在制冷裝備無(wú)法工作，冰蓄冷裝置工作時(shí)的情況下，冷量完全由冰的相變提供，這對(duì)冷庫(kù)保溫性的要求要比傳統(tǒng)冷庫(kù)的更高。

在此之前，有很多學(xué)者針對(duì)于冷庫(kù)的保溫性做了很多研究，例如，鄭大宇等人[1]建立了冷庫(kù)的保溫結(jié)構(gòu)的研究模型，并利用該模型對(duì)冷庫(kù)的保溫性能進(jìn)行了分析。鄧兆虎[2]等人提出一種采用熱煤油進(jìn)行加熱的方法，提高冷庫(kù)門(mén)框的保溫性能。羅金鳳[3]利用一維非穩(wěn)態(tài)熱濕耦合模型，對(duì)保溫材料的吸濕特性對(duì)冷庫(kù)能耗的影響進(jìn)行了分析研究。方璐[4]針對(duì)運(yùn)行一年的冷庫(kù)進(jìn)行開(kāi)門(mén)試驗(yàn)和斷電實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)冷庫(kù)的性能進(jìn)行驗(yàn)證。鞏增友等人[5]用傳熱學(xué)理論討論了不同保溫材料及不同厚度對(duì)微型冷庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中熱負(fù)荷的影響，很多學(xué)者對(duì)提高冷庫(kù)的保溫性做了大量研究，但忽略了冷庫(kù)運(yùn)行時(shí)具體的漏冷部位。

本文為青島大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目，利用紅外熱像儀裝置對(duì)正在運(yùn)行中的冰蓄冷冷庫(kù)內(nèi)部和外部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)冰蓄冷冷庫(kù)各個(gè)位置的溫度進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)溫度比較，確定漏冷部位，從而針對(duì)漏冷位置提出優(yōu)化方案，有針對(duì)性地提高冰蓄冷冷庫(kù)的保溫性能，保證存儲(chǔ)物品的質(zhì)量。

1? 實(shí)驗(yàn)方法與儀器

1.1? 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與方法

實(shí)驗(yàn)選取青島某冰蓄冷冷庫(kù)為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)冷庫(kù)內(nèi)部的平均溫度為16.5 ℃。外界環(huán)境平均溫度為37.0 ℃。利用Fluke Ti27紅外熱成像儀拍攝冷庫(kù)內(nèi)各個(gè)位置，根據(jù)熱像儀拍攝的圖片中冷庫(kù)內(nèi)的不同溫度，分析出冷庫(kù)的漏冷情況。

1.2? 實(shí)驗(yàn)儀器

圖1為實(shí)驗(yàn)使用的Fluke Ti27紅外熱成像儀，紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元上，在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器之間，有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)物體的紅外熱像進(jìn)行掃描，并聚焦在單元或分光探測(cè)器上，由探測(cè)器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過(guò)電視屏或監(jiān)測(cè)器顯示紅外熱像圖。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖2～圖4為冷庫(kù)內(nèi)部拍攝的熱像圖，分別為庫(kù)門(mén)，冷庫(kù)庫(kù)頂和幕簾的熱像圖。此時(shí)冷庫(kù)內(nèi)部的平均溫度為16.5 ℃。外界環(huán)境平均溫度為37.0 ℃。

由圖2可知冷庫(kù)門(mén)在關(guān)閉的情況下，冷庫(kù)庫(kù)門(mén)的縫隙與冷庫(kù)內(nèi)仍有較高的溫差，可以很明顯地看出整個(gè)門(mén)框存在漏冷現(xiàn)象，在庫(kù)門(mén)左上角出現(xiàn)最高的溫度為26.0 ℃，與最低處溫度相差7.7 ℃。

圖3為冷庫(kù)庫(kù)頂?shù)臒嵯駡D，由圖3可以看出，在庫(kù)角位置和庫(kù)頂與蒸發(fā)盤(pán)管連接處溫度較高，存在較為嚴(yán)重的漏冷情況，庫(kù)頂角溫度與最低處溫度相差2.4 ℃，庫(kù)頂與蒸發(fā)盤(pán)管連接處的溫度與最低處溫度相差4.8 ℃。從這兩處可以估計(jì)出，冷庫(kù)內(nèi)四個(gè)頂角處和庫(kù)頂與蒸發(fā)盤(pán)管連接處都存在不同情況的漏冷。

圖4為冷庫(kù)內(nèi)幕簾的熱像圖，在冷庫(kù)庫(kù)門(mén)前方中加入幕簾，當(dāng)開(kāi)門(mén)時(shí)能有效地阻擋冷庫(kù)內(nèi)空氣與外界空氣進(jìn)行熱量交換，從而減少冷量損失。由圖4可以看出，當(dāng)幕簾未完全封閉時(shí)，幕簾的保溫作用大大降低，不能實(shí)現(xiàn)阻擋庫(kù)內(nèi)庫(kù)外空氣的熱量交換的作用，大量冷量通過(guò)幕簾縫隙流失。圖中最高溫度為21.4 ℃，最低為15.4 ℃，兩者溫差為6.0 ℃。

圖5～圖7為冷庫(kù)外部的熱像圖，圖5為冷庫(kù)庫(kù)板拼接處的熱像圖，從圖5中可以看出，在三塊庫(kù)板結(jié)合的地方，溫度最低，存在嚴(yán)重的漏冷情況，圖5中最低溫度為32.1 ℃，最高溫度為35.5 ℃，溫差為3.4 ℃。

圖6為從外部拍攝的冷庫(kù)庫(kù)門(mén)的熱像圖，從圖6可以看出，冷庫(kù)門(mén)縫隙的溫度最低，為29.4 ℃，圖6中最高溫度為35.4 ℃，二者相差6.0 ℃。圖2和圖6分別是從冷庫(kù)內(nèi)部和外部拍攝的庫(kù)門(mén)熱像圖，可以看出，冷庫(kù)門(mén)縫隙存在嚴(yán)重的漏冷情況。

圖7為冷庫(kù)開(kāi)門(mén)時(shí)的熱像圖，當(dāng)人為打開(kāi)庫(kù)門(mén)的時(shí)候，從圖7可以看出，冷庫(kù)內(nèi)部的冷空氣從庫(kù)門(mén)底部進(jìn)入外界，帶走了大量的冷量。如果開(kāi)門(mén)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成很?chē)?yán)重的冷量損失。圖7中最低溫度為19.8 ℃，最高溫度為36.6 ℃，溫度相差16.8 ℃。

實(shí)驗(yàn)分別針對(duì)冷庫(kù)內(nèi)部的冷庫(kù)門(mén)、冷庫(kù)頂部、冷庫(kù)內(nèi)幕簾，冷庫(kù)外部的保溫板，庫(kù)板拼接處，冷庫(kù)庫(kù)門(mén)和冷庫(kù)開(kāi)門(mén)時(shí)的不同情況拍攝了熱像圖，通過(guò)分析可以看出，這幾個(gè)部位都存在程度不同的漏冷情況。漏冷位置主要集中在冷庫(kù)庫(kù)門(mén)、庫(kù)板拼接處，對(duì)這兩個(gè)部位進(jìn)行優(yōu)化，從而提高冷庫(kù)的保溫性能。

3? 冷庫(kù)保溫性能優(yōu)化

3.1? 冷庫(kù)門(mén)的優(yōu)化

從圖2、圖6可知，當(dāng)庫(kù)門(mén)關(guān)閉時(shí)，大量的冷量通過(guò)庫(kù)門(mén)的縫隙流失，使得冷庫(kù)內(nèi)部溫度提高。從圖7看出，當(dāng)冷庫(kù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，冷庫(kù)內(nèi)外冷熱交換，會(huì)造成冷量損失。在冷庫(kù)內(nèi)部靠近庫(kù)門(mén)的位置加入幕簾，幕簾從冷庫(kù)頂部落到地面，可以起到阻擋冷庫(kù)內(nèi)外界冷熱交換的作用。但從圖4可以看出，幕簾無(wú)法保證完全閉合，起不到隔絕內(nèi)外部空氣的作用。針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)冷藏門(mén)進(jìn)行以下優(yōu)化：

（1）冷庫(kù)門(mén)一般分為小型、中型、大型和超大型四種，在符合設(shè)計(jì)要求和滿足使用的前提條件情況下應(yīng)盡量減小冷庫(kù)門(mén)的尺寸大小，選取合適的高度很重要，有研究表明，庫(kù)門(mén)的高度比庫(kù)門(mén)的寬度對(duì)于冷庫(kù)漏冷的影響大得多;

（2）冷庫(kù)門(mén)邊緣安裝密封條，利用彈性使門(mén)縫緊閉，對(duì)冷庫(kù)門(mén)定期進(jìn)行有效的維護(hù)，確保冷藏門(mén)無(wú)故障啟閉，定期檢查密封條性能，隨時(shí)處理冰、霜、水，保持冷藏門(mén)的嚴(yán)密性，防止運(yùn)輸工具碰撞庫(kù)門(mén);

（3）盡量減少開(kāi)門(mén)次數(shù)和開(kāi)門(mén)時(shí)間，做到進(jìn)、出隨手關(guān)門(mén)，在庫(kù)門(mén)外側(cè)設(shè)高效空氣幕，并保證安裝正確，運(yùn)轉(zhuǎn)正常?？諝饽皇抢每諝馍淞餍纬赡粻罘植级鴾p少或隔絕外部氣流侵入的有效措施，它具有無(wú)色透明、不遮視線、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。在庫(kù)門(mén)外側(cè)加入空氣幕還可以有效地防止庫(kù)門(mén)出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象。

3.2? 冷庫(kù)庫(kù)板拼接處優(yōu)化

從圖3和圖6可以看出，冷庫(kù)庫(kù)板拼接處漏冷情況嚴(yán)重。想要減少這部分的漏冷，提出以下幾點(diǎn)優(yōu)化：

（1）冷庫(kù)選用高性能聚氨酯保溫板，高性能聚氨酯保溫板密度小、材料輕。密度在35～40 kg/m3，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.018～0.024 W/（m·K），是目前低溫、超低溫冷庫(kù)所選用的庫(kù)體保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的，而且其與其他保溫材料相比較，具有高強(qiáng)度、低吸濕性、氣密性、良好的防火性能、無(wú)毒性、無(wú)刺激性以及無(wú)生物寄生性、加工多樣性、優(yōu)良的建筑性能等諸多優(yōu)點(diǎn);

（2）采用兩冷庫(kù)板對(duì)接后偏心鉤連接，冷庫(kù)板縫處外涂密封膠處理，避免漏冷現(xiàn)象，這種施工工藝安裝時(shí)節(jié)約工時(shí)，適用于無(wú)墻冷庫(kù)板固定裝置的工程;

（3）采用兩聚氨酯冷庫(kù)板塊的對(duì)接后鉚接，中間灌注聚氨酯發(fā)泡劑進(jìn)行整體發(fā)泡，使冷庫(kù)的所有冷庫(kù)板塊都連接為一個(gè)整體，然后在冷庫(kù)的內(nèi)外冷庫(kù)板縫處涂防水密封膏或使用H型鋁插條，這樣處理杜絕了水分通過(guò)冷庫(kù)板縫向保溫夾芯的滲透，有力地提高了冷庫(kù)的保溫性能。并在內(nèi)外角部采用金屬角條、鉚釘固定，提高了庫(kù)體的整體剛度。

4? 結(jié)? 論

在冰蓄冷冷庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中利用紅外熱成像儀拍攝冷庫(kù)內(nèi)各個(gè)位置，根據(jù)熱像儀拍攝的圖片中冷庫(kù)內(nèi)的不同溫度，分析出冷庫(kù)的漏冷情況，得出以下結(jié)論：

（1）冷庫(kù)門(mén)在關(guān)閉時(shí)，庫(kù)門(mén)無(wú)法完全密閉，會(huì)造成冷量的損失。為了提高冷庫(kù)的保溫性能，保證冷庫(kù)內(nèi)溫的度均勻性和穩(wěn)定性，必須要提高冷庫(kù)門(mén)的密閉性，定期檢查。在滿足使用的前提下，盡量減少門(mén)的尺存;

（2）冷庫(kù)門(mén)在開(kāi)啟式，冷庫(kù)內(nèi)外冷熱交換，外界的熱空氣會(huì)進(jìn)入冷庫(kù)內(nèi)部，庫(kù)內(nèi)的冷空氣進(jìn)入外面，并帶走大量水蒸氣，從而破壞庫(kù)內(nèi)的溫度平衡。因此盡量減少開(kāi)門(mén)次數(shù)和開(kāi)門(mén)時(shí)間，在庫(kù)門(mén)外側(cè)設(shè)高效空氣幕;

（3）庫(kù)板拼接處是一個(gè)較為嚴(yán)重的漏冷位置，為減少漏冷，冷庫(kù)選用高性能聚氨酯保溫板和不同的拼接方式，減少拼接處的漏冷。

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作者簡(jiǎn)介：邵超（1995.02—），男，漢族，山東青島人，碩士研究生，研究方向：制冷與低溫工程;通訊作者：賀素艷（1967.08—），女，漢族，河北唐山人，副教授，研究生導(dǎo)師，工學(xué)博士，研究方向：能源與動(dòng)力工程的熱力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。