楊 永

（松下冷鏈（大連）有限公司 大連 116600）

引言

隨著我國(guó)餐飲行業(yè)的迅速發(fā)展，行業(yè)消費(fèi)不斷升級(jí)，品牌規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，為了更好的適應(yīng)廣大消費(fèi)者的需求，餐飲行業(yè)的各大品牌廠家也在積極創(chuàng)新，本著節(jié)能低碳、綠色環(huán)保的發(fā)展理念，推動(dòng)品牌策略創(chuàng)新與優(yōu)化運(yùn)營(yíng)成本的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。商用冷凍展示柜集制冷存儲(chǔ)與商品展示功能于一體，不但可以節(jié)省店鋪的存儲(chǔ)空間，減輕商家的資產(chǎn)投入，同時(shí)也可以滿足消費(fèi)者對(duì)品牌商品的購(gòu)買(mǎi)需求，逐漸成為了品牌商品銷(xiāo)售的新渠道。

1 商用冷凍展示柜

商用冷凍展示柜是一種具有制冷功能，同時(shí)可以通過(guò)展示窗口（通常為玻璃門(mén)）進(jìn)行商品展示的一種商用冷凍柜，主要用來(lái)存儲(chǔ)雪糕、冰激凌、冷凍肉類、以及品牌預(yù)制菜等需要冷凍保存的食品。

目前市場(chǎng)上所使用的商用冷凍展示柜主要采用壓縮制冷的方式，通過(guò)制冷劑在蒸發(fā)器中的汽化相變的方式吸收周邊環(huán)境的熱量，再通過(guò)直冷或者風(fēng)冷的方式，實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)空氣降溫，從而為食品提供適宜的冷凍環(huán)境。

商用冷凍展示柜從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上可分為臥式冷凍展示柜和立式冷凍展示柜。

臥式冷凍展示柜主要用來(lái)存放冰激凌、水餃、肉類等冷凍食品。冷柜可以單獨(dú)靠墻擺放，也可以組裝成環(huán)島的形狀進(jìn)行擺放，商品展示面位于顧客的視線以下。

立式冷凍展示柜主要用于存放單品價(jià)值相對(duì)較高、具有品牌展示需求的商品，如冰激凌蛋糕、進(jìn)口牛肉、品牌預(yù)制菜等冷凍食品，能夠滿足商家展示商品品牌形象的需求。立式冷凍展示柜可以單獨(dú)使用，也可以通過(guò)并排擺放組成品牌墻的方式使用，商品展示面位于顧客視線的正前方，延伸了吸引消費(fèi)者注意的有效距離，提升品牌商品的展示效果，促進(jìn)品牌商品的銷(xiāo)售。

2 商用冷凍展示柜的結(jié)霜

在冷凍展示柜的使用過(guò)程中，反復(fù)的開(kāi)關(guān)門(mén)操作會(huì)使冷柜內(nèi)外產(chǎn)生冷熱負(fù)荷交換， 濕空氣中的水分會(huì)逐漸析出并吸附在蒸發(fā)器表面，從而形成蒸發(fā)器表面的結(jié)霜現(xiàn)象，霜層的累積會(huì)降低蒸發(fā)器的換熱效果，影響制冷系統(tǒng)性能。Faramarzi認(rèn)為，冰層不僅會(huì)減少蒸發(fā)器表面的換熱系數(shù)，而且會(huì)增加空氣流過(guò)蒸發(fā)盤(pán)管的阻力，從而減少空氣的流量，這對(duì)陳列柜的性能危害極大[1]。因此，如何進(jìn)行高效的化霜處理，減少化霜過(guò)程中所產(chǎn)生的冷量損失和能耗的增加，以及避免化霜過(guò)程中溫升對(duì)商品品質(zhì)的影響，選擇合理的除霜方式十分重要。

3 商用冷凍展示柜的除霜方式及特點(diǎn)

商用冷凍展示柜常用的除霜方式有三種，分別是自然除霜、電加熱管加熱除霜和熱氟融霜。

3.1 自然除霜和人工手動(dòng)除霜

自然除霜和人工手動(dòng)除霜主要應(yīng)用于采用直冷方式制冷的臥式冷凍柜，除霜時(shí)需要將柜內(nèi)商品轉(zhuǎn)移，冷柜斷電，采用除霜鏟或者外界升溫的方式促使冷柜表面的霜層逐漸融化，化霜水通過(guò)排水管排出柜外。

自然化霜（手動(dòng)除霜）的特點(diǎn)：通過(guò)觀察冷柜內(nèi)壁霜層的厚度來(lái)判斷是否需要除霜，通常在5 mm以上時(shí)需要手動(dòng)化霜。由于化霜時(shí)間較長(zhǎng)，除霜前需要將商品取出并放在備用冷柜中存儲(chǔ)，再通過(guò)除霜鏟進(jìn)行手動(dòng)除霜。采用這種除霜方式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)需增加材料成本，但除霜過(guò)程存在損壞冰柜內(nèi)壁的隱患，化霜后的冷柜需要預(yù)冷較長(zhǎng)時(shí)間后才能放入商品，導(dǎo)致耗電量上升，人工成本增加。

3.2 電加熱管加熱除霜

電加熱管加熱除霜主要應(yīng)用于采用翅片式蒸發(fā)器通過(guò)冷風(fēng)循環(huán)制冷的冷凍柜，除霜時(shí)通過(guò)控制器使制冷系統(tǒng)停止運(yùn)行，電加熱管啟動(dòng),以位置如圖1所示的電加熱管為例，通過(guò)電加熱管產(chǎn)生的熱量提升霜層周邊的空氣溫度，由圖2可知，熱量從蒸發(fā)器外部開(kāi)始向蒸發(fā)器內(nèi)部傳遞，逐漸融化蒸發(fā)器翅片和管路表面的霜層，從而完成化霜。

圖1 加熱管位置示意圖

圖2 熱輻射除霜示意圖

電加熱管的化霜方式可以通過(guò)控制器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)定時(shí)化霜。定時(shí)化霜是根據(jù)冷柜的容積、擺放的商品以及開(kāi)關(guān)門(mén)的次數(shù)設(shè)定合理的化霜間隔時(shí)間，以滿足冷柜的正常使用需求。

以1 000 L的雙玻璃門(mén)冷凍柜為例，柜內(nèi)溫度要求在（-20±2）℃，采用電加熱管的化霜方式，在環(huán)境溫度27 ℃，相對(duì)濕度70 %的環(huán)境中，按照每6 min開(kāi)門(mén)1次，每次開(kāi)門(mén)10 s的操作反復(fù)進(jìn)行8 h，之后關(guān)門(mén)16 h。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的化霜時(shí)間間隔為12 h，每次化霜時(shí)間不超過(guò)45 min，即可滿足使用需求。

關(guān)于定時(shí)化霜的時(shí)間的優(yōu)化方面，Cai J等提出將融霜能耗與食品質(zhì)量損失作為優(yōu)化目標(biāo)，不斷尋找最佳融霜時(shí)間間隔方法，結(jié)果表示，不同環(huán)境條件對(duì)應(yīng)一個(gè)最優(yōu)融霜時(shí)間間隔，在柜外環(huán)境干球溫度/相對(duì)濕度為25 ℃/50 %下最佳融霜時(shí)間間隔為6 h，若按融霜時(shí)間間隔為9 h計(jì)，則每日能耗增加126.4 %[3]。

電加熱管的位置設(shè)計(jì)通常有2種式樣，一種是設(shè)置在蒸發(fā)器的四周，另外一種則是貫穿于蒸發(fā)器的翅片中間。相比于將電加熱管設(shè)置在蒸發(fā)器四周的方式而言，將其貫穿于蒸發(fā)器中間的除霜方式速度更快，但這種除霜方式在加工工藝上難度較高，而且售后操作復(fù)雜，維修成本較高。

電加熱管化霜的特點(diǎn)：無(wú)需人工操作化霜，無(wú)需轉(zhuǎn)移柜內(nèi)商品，可以通過(guò)控制器進(jìn)行定時(shí)化霜，是大多數(shù)冷凍柜所采用的化霜方式。

電加熱化霜對(duì)柜內(nèi)溫升影響較大，據(jù)研究表明：化霜時(shí)所產(chǎn)生的熱量?jī)H有15 %有效，其余耗散在冷柜內(nèi)部，增加了制冷負(fù)荷[4]。通過(guò)1 000 L雙門(mén)冷凍展示柜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，化霜所需要的電能占冷凍柜總能耗的15 %，化霜后負(fù)荷溫度恢復(fù)到化霜前溫度所需耗電量占系統(tǒng)運(yùn)行耗電量的7 %，每日化霜的耗電量占總能耗的22 %。

電加熱管化霜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要增加電加熱管及其高溫保護(hù)裝置，用于防止由于加熱管持續(xù)高溫導(dǎo)致冷柜以及商品的損壞，因此冷柜設(shè)計(jì)的材料成本略有增加。

3.3 熱氟融霜

熱氟融霜適用范圍比較廣泛，直冷和風(fēng)冷的冷凍展示柜均可采用熱氟融霜。熱氟融霜是通過(guò)系統(tǒng)管路中的電磁閥裝置控制管路的阻斷和開(kāi)通，將壓縮機(jī)排出的高溫氣體引入到需要除霜的蒸發(fā)器里，利用熱氣的顯熱和潛熱來(lái)加熱融化蒸發(fā)器外表面的霜，從而達(dá)到除霜的目的[5]。由圖3可以得知，熱氟融霜是從管路內(nèi)部加熱升溫，熱量逐漸從管路內(nèi)壁向外傳遞，因此化霜的過(guò)程由內(nèi)向外進(jìn)行，這種融霜方式使蒸發(fā)器表面的霜層融化的更加徹底，也能縮短化霜時(shí)間。

圖3 熱氟融霜熱輻射示意圖

熱氟化霜方式的特點(diǎn)：無(wú)需人工操作化霜，無(wú)需轉(zhuǎn)移柜內(nèi)商品，可以通過(guò)控制器進(jìn)行定時(shí)化霜，化霜效率高，融霜時(shí)間短，可以有效的控制柜內(nèi)溫升。

圖4是采用電加熱管化霜和熱氟系統(tǒng)化霜時(shí)的溫度曲線，從曲線中可以看出，采用電加熱化霜時(shí)，出風(fēng)口的溫度升高到15 ℃左右，而采用熱氟融霜系統(tǒng)化霜時(shí)，出風(fēng)口的溫度升高到0 ℃左右，熱氟化霜所帶來(lái)的溫度損失要小于電加熱化霜。

圖4 化霜時(shí)出風(fēng)口溫度變化曲線

本文通過(guò)1 000 L雙門(mén)冷凍展示柜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗方面的分析。采用熱氟融霜系統(tǒng)化霜所需要的電能占冷凍柜總能耗的1.15 %，化霜后負(fù)荷溫度恢復(fù)到化霜前溫度所需耗電量占系統(tǒng)運(yùn)行中耗電量的4.7 %，每日化霜的耗電量占總能耗的5.8 %，熱氟融霜系統(tǒng)的耗電量要小于電加熱化霜。

熱氟化霜可以應(yīng)用在臥式冷凍柜和立式冷凍展示柜上，是目前解決冷凍展示柜化霜的優(yōu)化方案之一，但是鑒于系統(tǒng)中電磁閥等部件和管路系統(tǒng)的增加，成本略有升高，通常使用在對(duì)溫度要求嚴(yán)格、存放高端食材的冷凍展示柜上。

4 結(jié)論

商用冷凍展示柜可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)景和使用需求選擇適宜的化霜方式，隨著商家對(duì)提升品牌商品的展示效果、降低人工費(fèi)用、減少經(jīng)營(yíng)成本和節(jié)能等多方面的要求，熱氟融霜技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步得到優(yōu)化并被廣泛推廣。