家樂福超市冷凍冷藏設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)用

    江蘇科立德制冷設(shè)備有限公司  陳永剛
    家樂福（中國）管理咨詢服務(wù)有限公司  李國棟

    一、工程概況

  家樂福大竹新華店于2013年8月開業(yè)，是法國家樂福集團(tuán)在中國開設(shè)的第221家大型賣場(chǎng)。它位于四川省達(dá)州市大竹縣竹陽鎮(zhèn)一環(huán)路東段煌歌商業(yè)廣場(chǎng)H區(qū)商城家樂福，營業(yè)面積約10690多平方米，經(jīng)營范圍主要從事商品零售。
    

    二、設(shè)計(jì)參數(shù)

    1、設(shè)計(jì)依據(jù)

    1)冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50072-2010)

    2)容積式制冷壓縮冷凝機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)(JB-T9056-1999)

    3)家樂福制冷設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范

    4)科立德并聯(lián)機(jī)組設(shè)計(jì)規(guī)范。

    2、室外氣象參數(shù)

    地點(diǎn)：四川
    夏季通風(fēng)溫度：+28.6℃

    夏季空氣調(diào)節(jié)日平均溫度：+27.9℃

    夏季室外計(jì)算濕球溫度：+26.4℃

    夏季通風(fēng)相對(duì)濕度：70%

    三、方案設(shè)計(jì)

    1、現(xiàn)狀

    人為的制冷提高了人類的生活品質(zhì)，為人類的生活創(chuàng)造了舒適和便利，但不可避免地也成為了能耗大戶，其中超市的制冷設(shè)備，尤其是陳列柜耗電更為厲害，在發(fā)達(dá)國家其超市的耗電中大約有50~70%是由制冷系統(tǒng)所消耗的，因此大型超市都在考慮如何降低自己的能耗。

    2、制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：

    本著技術(shù)水平先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡單、運(yùn)行可靠，節(jié)省能源的原則來制定設(shè)計(jì)方案。并聯(lián)制冷機(jī)組作為超市、冷庫、速凍系統(tǒng)內(nèi)所有的低溫食品陳列柜、熟食品陳列柜、果蔬品陳列柜、制冰機(jī)和冷庫蒸發(fā)器的動(dòng)力“心臟”，被廣泛應(yīng)用在各大中型超市中。

    A.壓縮機(jī)確定
   
    艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)作為一家在暖通空調(diào)制冷領(lǐng)域全球領(lǐng)先的公司一直不斷提高其半封活塞和渦旋壓縮機(jī)技術(shù)，使其能夠適應(yīng)商用冷凍領(lǐng)域要求，運(yùn)行范圍廣，能夠根據(jù)特殊要求匹配系統(tǒng)。噴氣增焓數(shù)碼調(diào)節(jié)使渦旋在小型零售業(yè)應(yīng)用廣泛，而半封活塞壓縮機(jī)則是大型商業(yè)冷凍的理想選擇。在這些應(yīng)用中維護(hù)的便利和容量的調(diào)節(jié)性非常重要。
   
    最新的谷輪Stream™碟閥半封活塞壓縮機(jī)的5大優(yōu)勢(shì)：
 
   ◆ 診斷技術(shù)

    提供先進(jìn)的CoreSense™保護(hù)和診斷及數(shù)據(jù)交流模塊，延長設(shè)備壽命。

  ◆ 高能效

    獨(dú)特的技術(shù)使Stream壓縮機(jī)相比市場(chǎng)上同類壓縮機(jī)能效比高出10%，有效減少碳足跡，降低運(yùn)行費(fèi)用。
 
    ◆ 多制冷劑應(yīng)用

    獨(dú)特的碟閥技術(shù)使谷輪Stream™壓縮機(jī)同一型號(hào)可適用多種冷媒應(yīng)用，始終保持出色特性。
 
    ◆ 調(diào)節(jié)技術(shù)

    可使用數(shù)碼技術(shù)或變頻器進(jìn)行連續(xù)的容量調(diào)節(jié)，4缸調(diào)節(jié)范圍50~100%，6缸壓縮機(jī)33%~100%。兩種調(diào)節(jié)的好處體現(xiàn)在節(jié)能，精確的蒸發(fā)器送風(fēng)溫度與吸氣壓力控制，除了這些好處外，數(shù)碼調(diào)節(jié)提供了更多的優(yōu)勢(shì)。轉(zhuǎn)速恒定系統(tǒng)回油不存在問題，壓縮機(jī)開停次數(shù)減少，提高接觸器及設(shè)計(jì)本身的壽命，減少了吸氣側(cè)壓力的波動(dòng)，并可盡量提高政法壓力設(shè)定點(diǎn)，提高效率，能效高于同類型的壓縮機(jī)10~15%。
 
    ◆ 低噪音

    消音罩使谷輪Stream™壓縮機(jī)成為市場(chǎng)上最安靜的壓縮機(jī)，滿足對(duì)噪音有嚴(yán)格要求的應(yīng)用。

    艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)始終堅(jiān)持為客戶提供最佳的解決方案和運(yùn)行效果。
    

    B.冷凝器確定：

    科立德制冷提供專業(yè)的換熱器,樣本可在WWW.CRYOTEK.COM.CN下載。

   其主要的特點(diǎn)：
 ◆ 專利的浮動(dòng)盤管
 ◆ 高效緊湊的設(shè)計(jì)
 ◆ 波浪型鋁翅片
 ◆ 所有的部分經(jīng)過嚴(yán)格的防銹處理，最大限度防止腐蝕，并有防腐涂層可供選擇
 ◆ 采用德國進(jìn)口品牌高效電機(jī)，6極/8極雙速電機(jī)可選
 ◆ 貓頭鷹型低噪音風(fēng)葉，風(fēng)量大，能耗低
    

    3、電氣控制方案：

    根據(jù)超市制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇控制系統(tǒng)根據(jù)吸氣壓力對(duì)并聯(lián)壓縮機(jī)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)壓力、系統(tǒng)能量和冷量輸出的檢測(cè)和調(diào)控，并根據(jù)排氣壓力對(duì)風(fēng)冷冷凝器進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，使系統(tǒng)的能效比達(dá)到最佳狀態(tài)。
 
    ◆ 溫度的控制

    通過溫度傳感器感應(yīng)柜體溫度，并通過輸入模塊將溫度傳感到控制器，控制器對(duì)溫度傳感器信號(hào)進(jìn)行判別，控制供液電磁閥狀態(tài)。
 
    ◆ 吸氣壓力控制

    通過吸氣壓力調(diào)節(jié)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證負(fù)荷匹配和均勻機(jī)頭運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
 
    ◆ 排氣壓力控制

    通過啟停風(fēng)冷冷凝器風(fēng)扇或使用變頻器和EC風(fēng)機(jī)時(shí)通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制冷凝壓力。
 
    ◆ 防凝露加熱絲的控制

    陳列柜防凝露加熱絲無需一直打開，控制器根據(jù)賣場(chǎng)相對(duì)濕度來循環(huán)控制防凝露加熱絲的開停。
 
    ◆ 照明控制

    根據(jù)賣場(chǎng)關(guān)閉時(shí)間、上貨時(shí)間、營業(yè)一般時(shí)間、營業(yè)高峰時(shí)間來設(shè)定照明控制時(shí)間。
 
    ◆ 化霜控制

    根據(jù)賣場(chǎng)的相對(duì)濕度合理地調(diào)整化霜時(shí)間和次數(shù)。
 
    ◆ 報(bào)警控制

    根據(jù)輸入信號(hào)對(duì)陳列柜的工作溫度、壓縮機(jī)的高低壓、油壓、排氣溫度、儲(chǔ)液器的液位報(bào)警、制冷機(jī)組的吸排氣壓力等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超出設(shè)定范圍或危害食品儲(chǔ)存或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果有需要的話關(guān)閉壓縮機(jī)或冷凝器
 
    ◆ 其他控制

    并聯(lián)機(jī)組壓縮機(jī)的數(shù)碼調(diào)節(jié)，熱回收，過冷，雙吸氣等節(jié)能技術(shù)越來越成熟的應(yīng)用在超市系統(tǒng)中。

    四、設(shè)備選型

    (一)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理

    表一：冷凍末端設(shè)備負(fù)荷

    表二：冷藏末端設(shè)備負(fù)荷

    從以上表格可以得出

    冷凍末端設(shè)備總制冷量:

    QL總=QL1+QL2+QL3=10.61+15.36+18.33=44.3 kW

    冷藏末端設(shè)備總制冷量：

    QM總=QM1+QM2+QM3=38.64+17.81+24.53=80.98 Kw

    QH總=QH1+ QSC=10.92+24=45.84 Kw

    (二)根據(jù)家樂福技術(shù)規(guī)范確定谷輪™壓縮機(jī)型號(hào)：
 亞洲所有的國家都必須要采用R404A的制冷劑；
 最小的能量級(jí)為總制冷量的10%，且要能實(shí)現(xiàn)額外的能量級(jí)控制；
 單機(jī)頭壓縮機(jī)匹數(shù)不超過32匹；
 每個(gè)機(jī)組最少3臺(tái)，最多6臺(tái)壓縮機(jī)，機(jī)組的總匹數(shù)大于等于30匹。
 使用不等大小的壓縮機(jī)，每個(gè)機(jī)組要求最好3個(gè)不同的匹數(shù)的壓縮機(jī)；
 機(jī)組所有的制冷量必須要有15%~20%的余量。

    1)確定低溫機(jī)組壓縮機(jī)型號(hào)為:

    - LT: 4MFD-13X + 4ML-15X + 4MM-20X+ 4MM-20X
    LT： 　 　 　 　 　

   
    以上參數(shù)參考艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)的谷輪™壓縮機(jī)選型軟件7.7

    根據(jù)選型軟件計(jì)算過冷35K時(shí)制冷量

    QLT計(jì)算制冷量=65.2 kW＞QL總×1.2=44.3×1.2=53.16 kW

    結(jié)論：

    所以確定的壓縮機(jī)能夠滿足實(shí)際需要制冷量。

    2)確定中高溫壓縮機(jī)型號(hào)為：

    –MT:  4MAD-22X+4MAD-22X+ 4MI-30X
    –HT:  LA10-020E+LA40-040E+3SCH-100E
    MT：
 　  　 　 　
　
    HT：
     　
     　
    根據(jù)艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)的谷輪™冷凍壓縮機(jī)選型軟件計(jì)算數(shù)據(jù)MT制冷量

    QMT計(jì)算制冷量=94.30 kW＞QM總×1.15=80.98×1.15=93.13 kW

    結(jié)論：

    所以確定的中溫壓縮機(jī)能夠滿足實(shí)際需要制冷量

    QHT計(jì)算制冷量=55.43 kW＞QH總×1.15=45.84×1.15=52.72 kW

    結(jié)論：

    所以確定的高溫壓縮機(jī)能夠滿足實(shí)際需要制冷量

    (三)根據(jù)家樂福技術(shù)規(guī)范確定CRYOTEK風(fēng)冷冷凝器：
 風(fēng)冷冷凝器前必須加裝三通閥；
 冷凝器必須要防腐，電器必須要防水；
 冷凝器的翅片間距是每英寸不超過10片；
 冷凝器的噪音必須要滿足當(dāng)?shù)氐囊�求�?0米處的噪音不超過55dB(a)
 制冷劑類型、海拔、環(huán)境溫度等影響因數(shù)都要考慮進(jìn)去，冷凝器需要有25%~35%的余量;
 低溫系統(tǒng)T.D.最大6.5K,中溫最大7.5K；

    1)確定低溫機(jī)組冷凝器型號(hào)（參照科立德冷凝器樣本）：
    低溫散熱量要求:QLT散熱量×1.35=76.65×1.35=103.48 kW
    制冷劑:  R404A ----------------------------------------- F1=1.00
    散熱溫差:6.5 K, 過冷度 2 K------------------------------- F4=0.989
    環(huán)境溫度:27.9 ℃ ---------------------------------------- F2=1.003
    海拔高度:500米 ----------------------------------------- F3=0.97
    所要求冷凝器的散熱量 = 103.48×15/6.5/1.00/0.989/1.003/0.97=248.18 kW
    CRC144L0308LN 15K換熱溫差時(shí)的負(fù)荷是144 Kw
    結(jié)論：
    選擇2臺(tái)CRC144L0308LN

    2)確定中高溫機(jī)組冷凝器型號(hào)（參照科立德冷凝器樣本）：
    中高溫散熱量要求(QMT散熱量+ QHT散熱量)×1.25=207.56×1.25=259.45 kW
    制冷劑:  R404A ----------------------------------------- F1=1.00
    散熱溫差:7.5 K, 過冷度 2 K------------------------------- F4=0.980
    環(huán)境溫度:27.9 ℃  --------------------------------------- F2=1.003
    海拔高度:500米 ----------------------------------------- F3=0.97
    所要求冷凝器的散熱量 = 259.45×15/7.5/1.00/0.980/1.003/0.97=544.23 kW
    CRC287L0608LN 15K換熱溫差時(shí)的負(fù)荷是287 Kw
    結(jié)論：
    選擇2臺(tái)CRC287L0608LN

    (四)機(jī)組控制器確定

    根據(jù)家樂福電器要求確定選用艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)的CPC E2控制器，CPC E2制冷控制器提供了一套完美的先進(jìn)超市制冷控制，可幫助減少能耗和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，并且具有高精度的溫度控制，能保證較高水平的食品質(zhì)量。

    低溫機(jī)組控制器硬件：

    中高溫機(jī)組控制器硬件：

    五、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)完工圖片
 

   
    六、總結(jié)

    目前家樂福大竹新華店已經(jīng)投入使用，該項(xiàng)目是谷輪Stream™半封活塞壓縮機(jī)和CoreSense™技術(shù)在超市項(xiàng)目的第一次成功應(yīng)用。本工程從最初的設(shè)計(jì)到最后的安裝調(diào)試，經(jīng)過了數(shù)次的調(diào)整，最終滿足了家樂福方面的使用及控制要求，在節(jié)能和設(shè)備維護(hù)的簡便性上也得到了家樂福的肯定。

    附制冷系統(tǒng)原理圖：

    低溫原理圖
    

    中高溫原理圖：