6.1 冷間冷卻設備負荷和機械負荷的計算
6.1.1 冷間冷卻設備負荷應按下式計算:
QS=Q1+pQ2+Q3+Q4+Q5 (6.1.1)
式中:QS——冷間冷卻設備負荷(W);
Q1——冷間圍護結構熱流量(W);
Q2——冷間內貨物熱流量(W);
Q3——冷間通風換氣熱流量(W);
Q4——冷間內電動機運轉熱流量(W);
Q5——冷間操作熱流量(W),但對冷卻間及凍結間則不計算該熱流量;
p——冷間內貨物冷加工負荷系數。冷卻間、凍結間和貨物不經冷卻而直接進入冷卻物冷藏間的貨物冷加工負荷系數p應取1.3,其他冷間p取1。
6.1.2 冷間機械負荷應分別根據不同蒸發溫度按下式計算:
Qj=(n1∑Q1+n2∑Q2+n3∑Q3+n4∑Q4+n5∑Q5)R (6.1.2)
式中:Qj——某蒸發溫度的機械負荷(W);
n1——冷間圍護結構熱流量的季節修正系數,一般可根據冷庫生產旺季出現的月份按表6.1.2的規定采用。當冷庫全年生產無明顯淡旺季區別時應取1;
n2——冷間貨物熱流量折減系數;
n3——同期換氣系數,宜取0.5~1.0(“同時最大換氣量與全庫每日總換氣量的比數”大時取大值);
n4——冷間內電動機同期運轉系數;
n5——冷間同期操作系數;
R——制冷裝置和管道等冷損耗補償系數,一般直接冷卻系統宜取1.07,間接冷卻系統宜取1.12。
表6.1.2 季節修正系數n1
6.1.3 冷間貨物熱流量折減系數n2應根據冷間的性質確定。冷卻物冷藏間宜取0.3~0.6;凍結物冷藏間宜取0.5~0.8;冷加工間和其他冷間應取1。
6.1.4 冷間內電動機同期運轉系數n4和冷間同期操作系數n5,應按表6.1.4規定采用。
表6.1.4 冷間內電動機同期運轉系數n4和冷間同期操作系數n5
6.1.5 冷間的每日進貨量應按下列規定取值:
1 冷卻間或凍結間應按設計冷加工能力計算。
2 存放果蔬的冷卻物冷藏間,不應大于該間計算噸位的10%。
3 存放鮮蛋的冷卻物冷藏間,不應大于該間計算噸位的5%。
4 無外庫調入貨物的冷庫,其凍結物冷藏間每日進貨量,宜按該庫每日凍結加工量計算。
5 有從外庫調入貨物的冷庫,其凍結物冷藏間每間每日進貨量可按該間計算噸位的5%~15%計算。
6 凍結量大的水產冷庫,其凍結物冷藏間的每日進貨量可按具體情況確定。
6.1.6 貨物進入冷間時的溫度應按下列規定確定:
1 未經冷卻的屠宰鮮肉溫度應取39℃,已經冷卻的鮮肉溫度應取4℃。
2 從外庫調入的凍結貨物溫度應取-10℃~-15℃。
3 無外庫調入貨物的冷庫,進入凍結物冷藏間的貨物溫度,應按該冷庫凍結間終止降溫時或產品包裝后的貨物溫度確定。
4 冰鮮魚、蝦整理后的溫度應取15℃。
5 鮮魚蝦整理后進入冷加工間的溫度,按整理魚蝦用水的水溫確定。
6 鮮蛋、水果、蔬菜的進貨溫度,按冷間生產旺月氣溫的月平均溫度確定。
6.1.7 服務于機關、學校、工廠、賓館、商場等小型服務性冷庫,當其冷間總的公稱容積在500m3以下時,冷間冷卻設備負荷應按下式計算:
Q's=Q1+pQ2+Q4+Q5a+Q5b (6.1.7)
式中:Q's——小型服務性冷庫間冷卻設備負荷(W);
Q1——冷間圍護結構熱流量(W);
Q2——冷間內貨物熱流量(W);
Q4——冷間內電動機運轉熱流量(W);
Q5a——冷間內照明熱流量(W),對凍結間則不計算該項熱流量;
Q5b——冷間開門的熱流量,對凍結間則不計算該項熱流量(W);
p——貨物冷加工負荷系數,凍結間以及貨物不經冷卻而直接進入冷卻物冷藏間的貨物冷加工負荷系數p取1.3,其他冷間P取1。
6.1.8 小型服務性冷庫冷間機械負荷應分別根據不同蒸發溫度按下式計算:
Q'j=(ΣQ1+n2ΣQ2+n4ΣQ4+n5ΣQ5a+n5ΣQ5b)(24/τ)R (6.1.8)
式中:Q'j——同一蒸發溫度的冷間的機械負荷(W);
n2——冷間貨物熱流量折減系數,冷卻物冷藏間宜取0.6,凍結物冷藏間宜取0.5,其他冷間取1;
n4——冷間內電動機同期運轉系數,取值見表6.1.4;
n5——冷間同期操作系數,取值見表6.1.4;
τ——制冷機組每日工作時間,宜取12h~16h;
R——冷庫制冷系統和管道等冷損耗補償系數,直接冷卻系統宜取1.07,間接冷卻系統宜取1.12。
注:凍結間不計算Q5a和Q5b這兩項熱流量。
6.2 庫 房
6.2.1 設有吊軌的冷卻間和凍結間的冷加工能力可按下式計算:
式中:Gd——設有吊軌的冷卻間、凍結間每日冷加工能力(t);
l——冷間內吊軌的有效總長度(m);
g——吊軌單位長度凈載貨量(kg/m);
τ——冷間貨物冷加工時間(h)。
6.2.2 吊軌單位長度凈載貨量g可按表6.2.2所列取值:
表6.2.2 吊軌單位長度凈載貨量(kg/m)
6.2.3 吊軌的軌距及軌面高度,應按吊掛食品和運載工具的實際尺寸、冷間內通風間距及必要的操作空間確定。
6.2.4 設有擱架式凍結設備的凍結間,其冷加工能力可按下式計算:
式中:Gg——擱架式凍結間每日的冷加工能力(t);
N——擱架式凍結設備設計擺放凍結食品容器的件數;
G'g——每件食品的凈質量(kg);
τ——貨物冷加工時間(h);
24——每日小時數(h)。
6.2.5 成套食品冷加工設備的加工能力,可根據產品技術文件所提供的數據確定。
6.2.6 冷間冷卻設備的選型應根據食品冷加工或冷藏的要求確定,并應符合下列要求:
1 所選用的冷卻設備的使用條件,應符合設備制造廠家提出的設備技術條件的要求。
2 冷卻間和冷卻物冷藏間的冷卻設備應采用空氣冷卻器。
3 包裝間的冷卻設備宜采用空氣冷卻器。
4 凍結物冷藏間的冷卻設備,宜選用空氣冷卻器。當食品無良好的包裝時,可采用頂排管、墻排管。
5 對食品的凍結加工,應根據不同食品凍結工藝的要求,選用相應的凍結裝置。
6.2.7 包裝間、分割間、產品整理間等人員較多房間的空調系統嚴禁采用氨直接蒸發制冷系統。
6.2.8 冷間內排管與墻面的凈距離不應小于150mm,與頂板或梁底的凈距離不宜大于250mm。落地式空氣冷卻器水盤底與地面之間架空距離不應小于300mm。
6.2.9 冷間冷卻設備的傳熱面積應通過校核計算確定。
6.2.10 冷間內空氣溫度與冷卻設備中制冷劑蒸發溫度的計算溫度差,應根據提高制冷機效率,節省能源,減少食品干耗,降低投資等因素,通過技術經濟比較確定,并應符合下列規定:
1 頂排管、墻排管和擱架式凍結設備的計算溫度差,可按算術平均溫度差采用,并不宜大于10℃。
2 空氣冷卻器的計算溫度差,應按對數平均溫度差確定,可取7℃~10℃。對冷卻物冷藏間使用的空氣冷卻器也可采用更小的溫度差。
6.2.11 冷間冷卻設備每一通路的壓力降,應控制在制冷劑飽和溫度降低1℃的范圍內。
6.2.12 根據冷間的用途、空間、空氣冷卻器的性能、貯存貨物的種類和要求的貯存溫、濕度條件,可采用無風道或有風道的空氣分配系統。
6.2.13 無風道空氣分配系統,宜用于裝有分區使用的吊頂式空氣冷卻器或裝有集中落地式空氣冷卻器的冷藏間,空氣冷卻器應保證有足夠的氣流射程,并應在冷間貨堆的上部留有足夠的氣流擴展空間。同時應采取技術措施使冷空氣較均勻地布滿整個冷間。
6.2.14 風道空氣分配系統,可用于空氣強制循環的凍結間和冷卻間,以及冷間狹長,設有集中落地式空氣冷卻器而貨堆上部又缺少足夠的氣流擴展空間的冷藏間。該空氣分配系統,應設置送風風道,并利用貨物之間的空間作為回風道。
6.2.15 冷卻間、凍結間的氣流***應符合下列要求:
1 懸掛白條肉的冷卻間,氣流應均勻下吹,肉片間平均風速應為0.5m/s~1.0m/s。采用兩段冷卻工藝時,第一段風速宜為2m/s,第二段風速宜為1.5m/s。
2 懸掛白條肉的凍結間,氣流應均勻下吹,肉片間平均風速宜為1.5m/s~2.0m/s。
3 盤裝食品凍結間的氣流應均勻橫吹,盤間平均風速宜為1.0m/s~3.0m/s。其他類型加工制作的食品,其凍結方式可按合同的相關約定進行設計。
6.2.16 冷卻物冷藏間的通風換氣應符合下列要求:
1 冷卻物冷藏間宜按所貯貨物的品種設置通風換氣裝置,換氣次數每日不宜少于1次。
2 面積大于150m2或雖小于150m2但不經常開門及設于地下室(或半地下室)的冷卻物冷藏間,宜采用機械通風換氣裝置。進入冷間的新鮮空氣應先經冷卻處理。
3 當冷間外新鮮空氣的溫度低于冷間內空氣溫度時,送入冷間的新鮮空氣應先經預熱處理。
4 新鮮空氣的進風口應設置便于操作的保溫啟閉裝置。
5 冷間內廢氣應直接排至庫外,出風口應設于距冷間內地坪0.5m處,并應設置便于操作的保溫啟閉裝置。
6 新鮮空氣入口和廢氣排出口不宜設在冷間的同一側面的墻面上。
6.2.17 設于冷庫常溫穿堂內的冷間新風換氣管道,在其緊靠冷間壁面的管段的外表面,應用隔熱材料進行保溫,其保溫長度不小于2m;對設于冷庫穿堂內的庫房排氣管道應將其外表面全部用隔熱材料進行保溫。
6.2.18 冷間通風換氣的排氣管道應坡向冷間外,而進氣管道在冷間內的管段應坡向空氣冷卻器。
6.3 制冷壓縮機和輔助設備
6.3.1 冷庫所選用的制冷壓縮機和輔助設備的使用條件應符合產品制造商要求的技術條件。
6.3.2 制冷壓縮機的選擇應符合下列要求:
1 應根據各蒸發溫度機械負荷的計算值分別選定,不另設備用機。
2 選配制冷壓縮機時,各制冷壓縮機的制冷量宜大小搭配。
3 制冷壓縮機的系列不宜超過兩種。如僅有兩臺制冷壓縮機時,應選用同一系列。
4 應根據實際使用工況,對制冷壓縮機所需的驅動功率進行核算,并通過其制造廠選配適宜的驅動電機。
6.3.3 冷庫制冷系統中采用的中間冷卻器、氣液分離器、油分離器、冷凝器、貯液器、低壓貯液器、低壓循環貯液器等,應通過校核計算進行選定,并應與制冷系統中設置的制冷壓縮機的制冷量相匹配。對采用氨制冷系統的大、中型冷庫,高壓貯氨器的選用應不少于兩臺。
6.3.4 洗滌式油分離器的進液口應低于冷凝器的出液總管250mm~300mm。
6.3.5 冷凝器的選用應符合下列規定:
1 采用水冷式冷凝器時,其冷凝溫度不應超過39℃;采用蒸發式冷凝器時,其冷凝溫度不應超過36℃。
2 冷凝器冷卻水進出口的溫度差,對立式殼管式冷凝器宜取1.5℃~3℃;對臥式殼管式冷凝器宜取4℃~6℃。
3 冷凝器的傳熱系數和熱流密度應按產品生產廠家提供的數據采用。
4 對使用氫氟烴及其混合物為制冷劑的中、小型冷庫,宜選用風冷冷凝器。
6.3.6 冷庫制冷系統中排液桶的體積應按冷庫冷間中蒸發器排液量最大的一間確定。排液桶的充滿度宜取70%。
6.3.7 輸送制冷劑泵應根據其輸送的制冷劑體積流量和揚程來確定。其制冷劑的循環倍數:對負荷較穩定、蒸發器組數較少、不易積油的蒸發器,下進上出供液方式的可采用3倍~4倍;對負荷有波動、蒸發器組數較多、容易積油的蒸發器,下進上出供液方式的可采用5倍~6倍,上進下出供液方式的采用7倍~8倍。同時制冷劑泵進液口處壓力應有不小于0.5m制冷劑液柱的裕度。
6.3.8 對采用重力供液方式的回氣管路系統,當存在下列情況之一時,應在制冷機房內增設氣液分離器:
1 服務于兩層及兩層以上的庫房。
2 設有兩個或兩個以上的制冰池。
3 庫房的氣液分離器與制冷壓縮機房的水平距離大于50m。
6.3.9 冷庫制冷系統輔助設備中冷凍油應通過集油器進行排放。
6.3.10 大、中型冷庫制冷系統中不凝性氣體,應通過不凝性氣體分離器進行排放。
6.3.11 制冷機房的布置應符合下列規定:
1 制冷設備布置應符合工藝流程及安全操作規程的要求,并適當考慮設備部件拆卸和檢修的空間需要緊湊布置。
2 制冷機房內主要操作通道的寬度應不大于1.3m,制冷壓縮機突出部位到其他設備或分配站之間的距離不應小于1m。兩臺制冷壓縮機突出部位之間的距離不應小于1m,并能有抽出機器曲軸的可能,制冷機與墻壁以及非主要通道不小于0.8m。
3 設備間內的主要通道的寬度應為1.2m,非主要通道的寬度不應小于0.8m。
4 水泵和油處理設備不宜布置在機器間或設備間內。
6.4 安全與控制
6.4.1 制冷壓縮機安全保護裝置除應由制造廠依照相應的行業標準要求進行配置外,尚應設置下列安全部件:
1 活塞式制冷壓縮機排出口處應設止逆閥;螺桿式制冷壓縮機吸氣管處應設止逆閥。
2 制冷壓縮機冷卻水出水管上應設斷水停機保護裝置。
3 應設事故緊急停機按鈕。
6.4.2 冷凝器應設冷凝壓力超壓報警裝置,水冷冷凝器應設斷水報警裝置,蒸發式冷凝器應增設壓力表、安全閥及風機故障報警裝置。
6.4.3 制冷劑泵應設置下列安全保護裝置:
1 液泵斷液自動停泵裝置。
2 泵的排液管上應裝設壓力表、止逆閥。
3 泵的排液總管上應加設旁通泄壓閥。
6.4.4 所有制冷容器、制冷系統加液站集管,以及制冷劑液體、氣體分配站集管上和不凝性氣體分離器的回氣管上,均應設壓力表或真空壓力表。
6.4.5 制冷系統中采用的壓力表或真空壓力表均應采用制冷劑專用表,壓力表的安裝高度距觀察者站立的平面不應超過3m。選用精度應符合以下規定:
1 位于制冷系統高壓側的壓力表或真空壓力表不應低于1.5級。
2 位于制冷系統低壓側的真空壓力表不應低于2.5級。
3 壓力表或真空壓力表的量程不得小于工作壓力的1.5倍,不得大于工作壓力的3倍。
6.4.6 低壓循環貯液器、氣液分離器和中間冷卻器應設超高液位報警裝置,并應設有維持其正常液位的供液裝置,不應用同一只儀表同時進行控制和保護。
6.4.7 貯液器、中間冷卻器、氣液分離器、低壓循環貯液器、低壓貯液器、排液桶、集油器等均應設液位指示器,其液位指示器兩端連接件應有自動關閉裝置。
6.4.8 安全閥應設置泄壓管。氨制冷系統的安全總泄壓管出口應高于周圍50m內最高建筑物(冷庫除外)的屋脊5m,并應采取防止雷擊、防止雨水、雜物落入泄壓管內的措施。
6.4.9 制冷系統中氣體、液體及融霜熱氣分配站的集管、中間冷卻器冷卻盤管的進出口部位,應設測溫用的溫度計套管或溫度傳感器套管。
6.4.10 設于室外的冷凝器、油分離器等設備,應有防止非操作人員進入的圍欄。設于室外的制冷機組、貯液器,除應設圍欄外,還應有通風良好的遮陽設施。
6.4.11 冷庫凍結間、冷卻間、冷藏間內不宜設置制冷閥門。
6.4.12 冷庫冷間使用的空氣冷卻器宜設置人工指令自動融霜裝置及風機故障報警裝置。
6.4.13 凍結間在不進行凍結加工時,宜通過所設置的自動控溫裝置,使房間溫度控制在-8℃±2℃的范圍內。
6.4.14 有人值守的制冷壓縮機房宜設控制室或操作人員值班室,其室內噪聲聲級應控制在85dB(A)以下。
6.4.15 對使用氨作制冷劑的冷庫制冷系統,宜裝設緊急泄氨器,在發生火災等緊急情況下,將氨液溶于水,排至經當地環境保護主管部門批準的消納貯缸或水池中。
6.4.16 對使用氨作制冷劑的冷庫制冷系統,其氨制冷劑總的充注量不應超過40 000kg,具有獨立氨制冷系統的相鄰冷庫之間的安全隔離距離應不小于30m。
6.5 管道與吊架
6.5.1 冷庫制冷系統管道的設計,應根據其工作壓力、工作溫度、輸送制冷劑的特性等工藝條件,并結合周圍的環境和各種荷載條件進行。
6.5.2 冷庫制冷系統管道的設計壓力應根據其采用的制冷劑及其工作狀況按表6.5.2確定。
表6.5.2 冷庫制冷系統管道設計壓力選擇表(MPa)
注:1 高壓側:指自制冷壓縮機排氣口經冷凝器、貯液器到節流裝置的入口這一段制冷管道。
2 低壓側:指自系統節流裝置出口,經蒸發器到制冷壓縮機吸入口這一段制冷管道,雙級壓縮制冷裝置的中間冷卻器的中壓部分亦屬于低壓側。
6.5.3 冷庫制冷系統管道的設計溫度,可根據表6.5.3分別按高、低壓側設計溫度選取。
表6.5.3 冷庫制冷系統管道的設計溫度選擇表(℃)
6.5.4 冷庫制冷系統低壓側管道的最低工作溫度,可依據冷庫不同冷間冷加工工藝的不同,按表6.5.4所示確定其管道最低工作溫度。
表6.5.4 冷庫不同冷間制冷系統(低壓側)管道的最低工作溫度
6.5.5當冷庫制冷系統管道按本標準第6.5.2條~第6.5.4條的技術條件進行設計時,對無縫管管道材料的選用應符合表6.5.5的規定。
表6.5.5 冷庫制冷系統高壓側及低壓側管道材料選用表
6.5.6 制冷管道管徑的選擇應按其允許壓力降和允許制冷劑的流速綜合考慮確定。制冷回氣管允許的壓力降相當于制冷劑飽和溫度降低1℃;而制冷排氣管允許的壓力降,則相當于制冷劑飽和溫度升高0.5℃。
6.5.7 制冷管道的布置應符合下列要求:
1 低壓側制冷管道的直線段超過100m,高壓側制冷管道直線段超過50m,應設置一處管道補償裝置,并應在管道的適當位置,設置導向支架和滑動支、吊架。
2 制冷管道穿過建筑物的墻體(除防火墻外)、樓板、屋面時,應加套管,套管與管道間的空隙應密封但制冷壓縮機的排氣管道與套管間的間隙不應密封。低壓側管道套管的直徑應大于管道隔熱層的外徑,并不得影響管道的熱位移。套管應超出墻面、樓板、屋面50mm。管道穿過屋面時應設防雨罩。
3 熱氣融霜用的熱氣管,應從制冷壓縮機排氣管除油裝置以后引出,并應在其起端裝設截止閥和壓力表,熱氣融霜壓力不得超過0.8MPa(表壓)。
4 在設計制冷系統管道時,應考慮能從任何一個設備中將制冷劑抽走。
5 制冷系統管道的布置,對其供液管應避免形成氣袋,回氣管應避免形成液囊。
6 當水平布置的制冷系統的回氣管外徑大于108mm時,其變徑元件應選用偏心異徑管接頭,并應保證管道底部平齊。
7 制冷系統管道的走向及坡度,對使用氨制冷劑的制冷系統,應方便制冷劑與冷凍油分離;對使用氫氟烴及其混合物為制冷劑的制冷系統,應方便系統的回油。
8 對于跨越廠區道路的管道,在其跨越段上不得裝設閥門、金屬波紋管補償器和法蘭、螺紋接頭等管道組成件,其路面以上距管道的凈空高度不應小于4.5m。
6.5.8 制冷管道所用的彎頭、異徑管接頭、三通、管帽等管件應采用工廠制作件,其設計條件應與其連接管道的設計條件相同,其壁厚也應與其連接的管道相同。熱彎加工的彎頭,其最小彎曲半徑應為管子外徑的3.5倍,冷彎加工的彎頭,其最小彎曲半徑應為管子外徑的4倍。
6.5.9 制冷系統中所用的閥門、儀表及測控元件都應選用與其使用的制冷劑相適應的專用元器件。
6.5.10 與制冷管道直接接觸的支吊架零部件,其材料應按管道設計溫度選用。
6.5.11 水平制冷管道支吊架的最大間距,應依據制冷管道強度和剛度的計算結果確定,并取兩者中的較小值作為其支吊架的間距。
6.5.12 當按剛度條件計算管道允許跨距時,由管道自重產生的彎曲撓度不應超過管道跨距的0.0025。
6.6 制冷管道和設備的保冷、保溫與防腐
6.6.1 凡制冷管道和設備能導致冷損失的部位、能產生凝露的部位和易形成冷橋的部位,均應進行保冷。
6.6.2 制冷管道和設備保冷的設計、計算、選材等均應按現行國家標準《設備及管道絕熱技術通則》GB/T 4272及《設備及管道絕熱設計導則》GB/T 8175的有關規定執行。
6.6.3 穿過墻體、樓板等處的保冷管道,應采取不使管道保冷結構中斷的技術措施。
6.6.4 融霜用熱氣管應做保溫。
6.6.5 制冷系統管道和設備經排污、嚴密性試驗合格后,均應涂防銹底漆和色漆。冷間制冷光滑排管可僅刷防銹漆。
6.6.6 制冷管道及設備所涂敷色漆的色標應符合表6.6.6的規定。
表6.6.6 制冷管道及設備涂敷色漆的色標
6.6.7 制冷管道和設備保冷、保溫結構所選用的黏結劑,保冷、保溫材料、防銹涂料及色漆的特性應相互匹配,不得有不良的物理、化學反應,并應符合食品衛生的要求。
6.7 制冰和儲冰
6.7.1 鹽水制冰的冰塊重量、外形尺寸應符合現行國家標準《人造冰》GB 4600的要求。
6.7.2 當鹽水制冰池的冷卻設備采用V型或立管式蒸發器時,宜采用重力式供液制冷循環方式,氣液分離器體積不應小于該蒸發器體積的20%~25%,且分離器內的氣體流速不應大于0.5m/s。
6.7.3 制冰池的四壁和底部應做好隔熱層、防水層和隔汽層。冰池四壁的頂部應采取防止生產用水滲入隔熱層的措施,冰池底部隔熱層下部應有通風設施,制冰池隔熱層的總熱阻應大于或等于3m2·℃/W。
6.7.4 堆碼塊冰冰庫的冷卻設備應符合下列要求:
1 冰庫的建筑凈高在6m以下的可不設墻排管,其頂排管可布滿冰庫的頂板。
2 冰庫的建筑凈高在6m或高于6m時,應設墻排管和頂排管。墻排管的設置高度宜在庫內堆冰高度以上。
3 冰庫內頂排管或墻排管不得采用翅片管。
6.7.5 鹽水制冰的冰庫溫度可取-4℃。對貯存片冰、管冰的冰庫庫溫可取-15℃,其制冷設備宜采用空氣冷卻器。
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