Come risparmiare energia nella conservazione a freddo?

1. Riduzione del carico termico delle celle frigorifere

1. Struttura dell'involucro della cella frigorifera
La temperatura di conservazione delle celle frigorifere a bassa temperatura si aggira generalmente intorno ai -25 °C, mentre la temperatura esterna diurna in estate è solitamente superiore ai 30 °C. Ciò significa che la differenza di temperatura tra i due lati della struttura di contenimento della cella frigorifera sarà di circa 60 °C. L'elevato irraggiamento solare rende considerevole il carico termico generato dal trasferimento di calore dalle pareti e dal soffitto al magazzino, che rappresenta una parte importante del carico termico complessivo. Il miglioramento delle prestazioni di isolamento termico della struttura di contenimento si ottiene principalmente attraverso l'ispessimento dello strato isolante, l'utilizzo di materiali isolanti di alta qualità e l'adozione di schemi progettuali razionali.

2. Spessore dello strato isolante

Certo, ispessire lo strato isolante termico della struttura dell'involucro aumenterà il costo di investimento iniziale, ma rispetto alla riduzione dei costi operativi ordinari della cella frigorifera, risulta più ragionevole da un punto di vista economico o gestionale.
Per ridurre l'assorbimento di calore della superficie esterna si utilizzano comunemente due metodi.
Il primo aspetto è che la superficie esterna del muro dovrebbe essere bianca o di colore chiaro per migliorare la capacità di riflessione. In estate, sotto la forte luce solare, la temperatura della superficie bianca è inferiore di 25-30 °C rispetto a quella della superficie nera;
Il secondo metodo consiste nel realizzare una schermatura solare o uno strato intermedio di ventilazione sulla superficie della parete esterna. Questo metodo è più complesso da realizzare nella pratica ed è meno utilizzato. Consiste nel posizionare la struttura di schermatura esterna a una certa distanza dalla parete isolante, formando una sorta di sandwich, e nell'inserire delle aperture di ventilazione sopra e sotto lo strato intermedio per creare una ventilazione naturale, che permette di disperdere il calore solare assorbito dalla struttura esterna.

3. Porta della cella frigorifera

Poiché nelle celle frigorifere è frequente l'ingresso e l'uscita del personale per le operazioni di carico e scarico delle merci, la porta del magazzino deve essere aperta e chiusa di continuo. Se non si interviene sull'isolamento termico della porta del magazzino, si genererà un certo carico termico dovuto all'infiltrazione di aria calda dall'esterno e al calore corporeo del personale. Pertanto, la progettazione della porta della cella frigorifera riveste un'importanza fondamentale.
4. Costruire una piattaforma chiusa
Utilizza un raffrescatore d'aria per raffreddare, la temperatura può raggiungere 1℃~10℃, ed è dotato di porta refrigerata scorrevole e guarnizione morbida. In pratica non risente della temperatura esterna. Un piccolo magazzino frigorifero può essere costruito con un contenitore sulla porta all'ingresso.

5. Porta refrigerata elettrica (con ulteriore barriera d'aria fredda)
Inizialmente, la velocità di apertura delle porte a singola anta era di 0,3-0,6 m/s. Attualmente, la velocità di apertura delle porte frigorifere elettriche ad alta velocità ha raggiunto 1 m/s, mentre quella delle porte a doppia anta ha raggiunto i 2 m/s. Per evitare pericoli, la velocità di chiusura è controllata a circa metà della velocità di apertura. Un interruttore automatico con sensore è installato davanti alla porta. Questi dispositivi sono progettati per ridurre i tempi di apertura e chiusura, migliorare l'efficienza di carico e scarico e diminuire i tempi di attesa dell'operatore.

6. Illuminazione del magazzino
Utilizzate lampade ad alta efficienza con bassa generazione di calore, basso consumo energetico e alta luminosità, come le lampade al sodio. L'efficienza delle lampade al sodio ad alta pressione è 10 volte superiore a quella delle normali lampade a incandescenza, mentre il consumo energetico è solo 1/10 di quello delle lampade meno efficienti. Attualmente, in alcune celle frigorifere più avanzate si utilizzano i nuovi LED per l'illuminazione, che generano meno calore e consumano meno energia.

2. Migliorare l'efficienza operativa del sistema di refrigerazione

1. Utilizzare un compressore con economizzatore
Il compressore a vite può essere regolato in modo continuo nell'intervallo di potenza dal 20% al 100% per adattarsi alle variazioni di carico. Si stima che un'unità a vite con economizzatore da 233 kW possa far risparmiare 100.000 kWh di elettricità all'anno, considerando 4.000 ore di funzionamento annuo.

2. Apparecchiature di scambio termico
Il condensatore evaporativo diretto è preferibile in sostituzione del condensatore a fascio tubiero raffreddato ad acqua.
Questo non solo riduce il consumo energetico della pompa dell'acqua, ma consente anche di risparmiare sugli investimenti in torri di raffreddamento e vasche. Inoltre, il condensatore evaporativo diretto richiede solo 1/10 della portata d'acqua del tipo raffreddato ad acqua, il che permette un notevole risparmio di risorse idriche.

3. All'estremità dell'evaporatore della cella frigorifera, è preferibile utilizzare una ventola di raffreddamento anziché un tubo di evaporazione.
Questo non solo consente di risparmiare materiale, ma offre anche un'elevata efficienza di scambio termico e, se si utilizza una ventola di raffreddamento con regolazione continua della velocità, il volume d'aria può essere modificato per adattarsi alle variazioni di carico nel magazzino. Le merci possono essere movimentate a piena velocità subito dopo l'ingresso in magazzino, riducendo rapidamente la loro temperatura; una volta raggiunta la temperatura prestabilita, la velocità viene ridotta, evitando il consumo di energia e le perdite di macchinari causate da frequenti avviamenti e arresti.

4. Trattamento delle impurità nelle apparecchiature di scambio termico
Separatore d'aria: Quando nel sistema di refrigerazione è presente un gas non condensabile, la temperatura di scarico aumenta a causa dell'incremento della pressione di condensazione. I dati mostrano che quando il sistema di refrigerazione è miscelato con aria, la sua pressione parziale raggiunge 0,2 MPa, il consumo energetico del sistema aumenta del 18% e la capacità di raffreddamento diminuisce dell'8%.
Separatore d'olio: la pellicola d'olio sulla parete interna dell'evaporatore influisce notevolmente sull'efficienza dello scambio termico. Quando è presente una pellicola d'olio di 0,1 mm di spessore nel tubo dell'evaporatore, per mantenere la temperatura impostata, la temperatura di evaporazione si abbassa di 2,5 °C e il consumo energetico aumenta dell'11%.

5. Rimozione del calcare nel condensatore
La resistenza termica del calcare è superiore a quella della parete del tubo dello scambiatore di calore, il che influisce sull'efficienza del trasferimento di calore e aumenta la pressione di condensazione. Quando la parete del tubo dell'acqua nel condensatore presenta un deposito di calcare di 1,5 mm, la temperatura di condensazione aumenta di 2,8 °C rispetto alla temperatura originale e il consumo energetico aumenta del 9,7%. Inoltre, il calcare aumenta la resistenza al flusso dell'acqua di raffreddamento e il consumo energetico della pompa dell'acqua.
I metodi per prevenire e rimuovere il calcare possono includere la disincrostazione e l'anti-incrostazione con dispositivi elettromagnetici ad acqua, la disincrostazione chimica, la disincrostazione meccanica, ecc.

3. Sbrinamento delle apparecchiature di evaporazione
Quando lo spessore dello strato di brina è >10 mm, l'efficienza del trasferimento di calore diminuisce di oltre il 30%, il che dimostra la grande influenza dello strato di brina sul trasferimento di calore. È stato determinato che quando la differenza di temperatura misurata tra l'interno e l'esterno della parete del tubo è di 10 °C e la temperatura di stoccaggio è di -18 °C, il valore del coefficiente di trasferimento di calore K è solo circa il 70% del valore originale dopo che il tubo è stato in funzione per un mese, soprattutto nelle nervature del raffreddatore d'aria. Quando il tubo laminato presenta uno strato di brina, non solo aumenta la resistenza termica, ma anche la resistenza al flusso d'aria e, nei casi più gravi, l'aria viene espulsa senza flusso.
Per ridurre il consumo energetico, è preferibile utilizzare lo sbrinamento ad aria calda anziché quello a riscaldamento elettrico. Il calore di scarico del compressore può essere utilizzato come fonte di calore per lo sbrinamento. La temperatura dell'acqua di ritorno del gelo è generalmente inferiore di 7-10 °C rispetto alla temperatura dell'acqua di condensazione. Dopo il trattamento, può essere utilizzata come acqua di raffreddamento del condensatore per ridurre la temperatura di condensazione.

4. Regolazione della temperatura di evaporazione
Se la differenza di temperatura tra la temperatura di evaporazione e quella del magazzino si riduce, la temperatura di evaporazione può essere aumentata di conseguenza. In questo caso, se la temperatura di condensazione rimane invariata, significa che la capacità di raffreddamento del compressore frigorifero aumenta. Si può anche affermare che, a parità di capacità di raffreddamento, si ottiene un consumo energetico inferiore. Secondo le stime, quando la temperatura di evaporazione si abbassa di 1 °C, il consumo energetico aumenta del 2-3%. Inoltre, la riduzione della differenza di temperatura è estremamente vantaggiosa anche per ridurre il consumo di alimenti secchi immagazzinati.