1、工廠化農業冰蓄冷系統-應用探索            摘要：以工廠化生產食用菌企業為例，在分析用冷負荷特點的基礎上，介紹常規氟利昂制冷系統方案和冰蓄冷方案，并進行技術經濟效益分析比較。 關鍵詞：工廠化農業 食用菌 氟利昂制冷系統 冰蓄冷 投資回收年限  0 前言現代農業采用科學的栽培、工廠化的生產管理，能常年提供各類花卉、中草藥物和食用菌等植物蔬菜，在極大的滿足了人們的生活需要的同時,也帶來了可觀的經濟效益和社會效益。特別是食用菌，由于有較高的營養保健價值和經濟回報

2、性，越來越受到消費者和投資者的青睞。而在食用菌的人工栽培過程中，應根據不用生長階段，提供不同的溫度、濕度、新鮮空氣的環境。另一方面，隨著經濟的快速發展和人民生話水平的不斷提高，各行業的能源、電力消費也呈快速增長，電力缺口逐年拉大。特別是在上海、浙江等本身電力比較缺乏的地方。2004年夏季，上海的電力最高負荷達到1600萬KW（400萬KW由外省電網供應），整個電網負荷承受能力已基本達到極限。據統計在上海夏季的用電負荷中，空調制冷用電占40以上，比例很高。因此，冰蓄冷作為一項“削峰填谷“的有效方法，再次引起我們的高度重視。冰蓄冷在宏觀上，可以轉移電力高峰用電量，平衡電網峰谷差，減少新建電廠投資，

3、充分利用有限的不可再生資源。在微觀（用戶）上，可充分提高設備利用率，利用分時電價，節省大量的運行費用。下面以筆者接觸到的一個食用菌生產企業的庫房制冷方案為例，來探討現代農業（食用菌）制冷降溫系統采用冰蓄冷方案的可能性。1 工廠化農業用冷負荷特點分析該企業計劃投資新建年產各種食用菌30萬噸的廠房，按金針菇的生長環境為例來設計制冷降溫系統。在金針菇的栽培過程中，需要提供制冷降溫環境的主要庫房是培養室和栽培室。栽培室是金針菇的子實體分化和生長使用的庫房，該庫房最低溫度為3，和冰蓄冷能提供的溫度02冷凍水的溫差很小，基本上不能用與冰蓄冷系統，因此，該庫房的冷負荷將不屬本文的討論范圍。培養室是金針菇在接

4、種后進行菌絲培養的庫房，庫房溫度保持在1216，相對濕度為6070，整個培養過程為2030天。培養室主要的冷負荷為菌絲的呼吸熱Q1和室外新風的熱量Q2。在培養室內發菌初期，菌絲的生長呼吸所產生的熱量較少，在發菌中后期，菌絲生長逐漸旺盛，呼吸負荷不斷變大。菌絲生長呼吸產生的大量CO2，為避免室內濃度不斷積聚，造成菌絲生長生理障礙，庫房必須配備機械通風設備。 發菌初期，菌絲呼吸弱，通風換氣次數小，而中后期，呼吸作用強，需增加單位時間內的通風次數,即通風設備的間歇停啟時間需按菌絲的不同發育時期來調整。經計算可知，在菌絲培養中后期，呼吸負荷和新風負荷約占整個庫房制冷負荷的75%。其他冷負荷Q3如建筑維

5、護負荷、操作人員負荷和室內冷卻設備及照明負荷可以按常規空調計算。由以上分析可知，食用菌培養室的冷負荷分布特性和一般的商業民用建筑的冷負荷分布特性有很大的區別。在某個夏季的冷負荷設計日，培養室的冷負荷和外界環境情況，如日照、室外溫度有關；而在菌絲的一個培養周期（20"30天）內，菌種剛進培養室時，Q1和Q2所占比例很小，菌絲逐漸長出，生長逐漸旺盛，到中后期時，則Q3的比例越來越小，Q1和Q2所占比例將達到75%左右。但為了計算說明方便，以下的培養室夏季冷負荷設計日以呼吸熱和新風換氣熱最大的中后期為依據進行計算。在其他輔助用房中，可以使用0"2冰水作為冷媒，實現室內降溫的還有包

6、裝間和種菌室。這兩間輔助用房的使用時間和培養室的人員操作時間都在9:00"16:00。該新建生產廠房為輕鋼結構，瓦輪彩鋼板屋面，采用聚苯乙烯庫板隔斷，外墻庫板厚100mm，內墻隔斷庫板厚75mm，頂板厚75mm。以下各討論將涉及到房間匯總如下：表1 各0"2供冷庫房參數及數量 房間溫度 面積 凈高最大時刻冷量數量培養室14600m24.5m215kw共4間包裝室15180m23m50kw共1間種菌室14150m24m25kw共1間注：各個功能的庫房數量共6間。2 常規制冷系統方案目前，工廠化食用菌生產的企業對培養室、種菌室和包裝室等庫房的降溫方式，基本上都是采用氟利昂風冷式

7、壓縮冷凝機組。根據房間的面積及冷負荷，選擇氟利昂機組和直接蒸發式冷風機。冷風機的型式基本上采用為水平雙向出風式，而不采用單向吹風式，這是為了避免的冷風直接吹到生長發育中的食用菌或室內的工作人員，而造成的發育受阻及不舒適。根據表1選擇機組和冷風機情況如表2。現將培養室情況簡單說明一下，每一間培養室設2套氟利昂制冷系統，每臺40P風冷壓縮機組配置6臺水平雙向出風冷風機，由于單個制冷系統沒有能量調節機構，但為保證在低冷負荷時，只需開啟一套制冷系統的同時，又能保證室內溫度的均勻，室內的12臺冷風機保持交錯間隔布置。每套制冷系統都采用簡單的室內溫度控制，間歇啟動制冷機組的運行方式，即當室內溫度達到設定溫

8、度時，關閉供液電磁閥，制冷系統低壓停機；當溫度重新升高某一溫差時，如T4，供液電磁閥重新打開，制冷系統再次運行。為保持室內空氣流通和溫度均勻，在一個培養周期內所有室內冷風機要保持常開狀態。表2 單間庫房氟利昂制冷配置表 房間風冷壓縮冷凝機組冷風機機組規格    2007-05-12        數量額定冷量數量培養室40P2臺233kw48臺包裝室20P1臺52kw4臺種菌室8P1臺26kw2臺注：制冷工況Te/Tc:7/48。一間培養室的一套40P制冷系統原理見圖1。目前

9、，上海夏季工業二部制分時電價如下（10千伏供電）：峰時段（8-11時、13-15時、18-21時）：0.988元/kw·h；平時段（6-8時、11-13時、15-18時、21-22時）：0.617元/kw·h；谷時段（22時-次日6時）：0.224元/kw·h。在非夏季時，13-15時按平時段計算，所有峰平谷的電價和夏季分時電價有小幅調動，本文不再詳細列出。上述6間庫房夏季典型設計日冷負荷逐時計算結果，如圖2。根據滿足夏季9小時峰時段用冰水用量，配置制冷系統，制冷站原理如圖3。在夜間谷時段，在繼續運行2臺KF16CB臺提供0"2冰水的基礎上，再啟動1臺螺

10、桿壓縮機KF20CB（Te/Tc:10/35,Q2=723kw）進行制冰蓄冷，運行8小時，可蓄冷5784kw·h。蓄冰設備選2臺國產DXC34x1230蓄冷冰水箱，最大蓄冰量為60噸。在峰時段，優先進行融冰供冷，不足部分（Q3 6665-5784881kw·h，約為峰時段負荷的13.2）由2臺基載壓縮機提供。如考慮到6個庫房的同時供冷系數約為85%，所蓄冷量基本上能滿足供冷需要。因此，在峰時段壓縮機及冷卻塔等用電負荷高的設備都可停止運行，避開用電高峰。    4 經濟效益分析比較上述兩種庫房空氣冷卻方案的設備安裝費用見表3和表4。表3 常規氟利昂制冷方案初投資 序號設備型號和功率數量金額（萬）1風冷機組40P, 38.1kw8臺642風冷機組20P, 17.5kw1臺43風冷機組8P, 8.8kw1臺2.54氟利昂冷風機,0.8kw54臺535壓縮機組控制箱10臺36室內電控箱,電氣材料6臺147氟利昂管道、閥門128安裝人工費10%15.3 9設備安裝投資合計167.8 10電力