制冷系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)分類
冷鏈中的制冷系統(tǒng)，從應(yīng)用行業(yè)來看主要分為兩類，一類是食品冷鏈，一類是醫(yī)藥冷鏈。食品冷鏈技術(shù)存在一個保鮮的問題，與民生密切相關(guān)；而醫(yī)藥冷鏈涉及生命安全，標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)。
專家認(rèn)為，制冷系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，首先應(yīng)該從冷鏈系統(tǒng)整體的角度考慮。整個冷鏈系統(tǒng)怎么能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，做到最大效率的節(jié)能，涉及到全程冷鏈監(jiān)控問題：從產(chǎn)品面世直到消費終端，都要嚴(yán)格控制，才能保證冷鏈合格，這是最大的系統(tǒng)節(jié)能。然而，現(xiàn)在各個企業(yè)都是各自為戰(zhàn)，在產(chǎn)品生產(chǎn)、倉儲、運輸、銷售等不同環(huán)節(jié)，不同的企業(yè)分管一段，整條冷鏈沒有統(tǒng)一的管理，而且還缺乏嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來依照執(zhí)行，所以最終造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。這就等于冷鏈系統(tǒng)浪費了資源，而且也不利于冷鏈的節(jié)能。
北京科技大學(xué)教授李化致認(rèn)為，具體到制冷系統(tǒng)本身，節(jié)能優(yōu)化處理主要在三個方面進(jìn)行，第一是制冷劑的選擇，第二是高效壓縮機(jī)的研制與使用，第三是變頻技術(shù)的應(yīng)用。
1.制冷劑的選擇
冷庫是通過制冷劑（也叫做制冷工質(zhì)）循環(huán)進(jìn)行制冷的，所以第一要選擇合適的制冷劑，制冷劑的選取對制冷系統(tǒng)節(jié)能是很重要的一部分。應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用情況選擇合適的制冷劑。比如，需要達(dá)到-22℃，就要選用氨制冷劑，因為氨的用量比較小，而且制冷系數(shù)高，就有節(jié)能效果。如果選擇的制冷劑的制冷系數(shù)比較小，壓縮機(jī)功率就得加大，能耗也高。
在目前冷庫使用的制冷劑中，氨的制冷系數(shù)是最大的，同時氨也不會產(chǎn)生空氣污染，不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)。但是氨作為制冷劑也有缺點：氨有毒性，同時性質(zhì)不穩(wěn)定，屬于易爆品，在安全性上存在問題。此外，過去使用的氟利昂等制冷劑會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，所以現(xiàn)在企業(yè)都在尋求新的制冷劑。
新制冷劑要求制冷系數(shù)比較大，能耗比較小，不會產(chǎn)生溫室氣體，同時還不易燃易爆，更加安全?，F(xiàn)在大家都在抓緊研究新的制冷劑，這是制冷系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵一環(huán)。
2.高效壓縮機(jī)的研制與使用
選擇了合適的制冷劑之后，就是對壓縮式制冷系統(tǒng)的優(yōu)化，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力的合理優(yōu)化設(shè)計。壓縮式制冷系統(tǒng)分為四大件：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥。其中，最重要的就是壓縮機(jī)。
壓縮機(jī)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力選取都與冷凍的溫度有關(guān)，同時選擇的制冷循環(huán)的優(yōu)化程度和四大件如何匹配也有關(guān)聯(lián)。原來的壓縮機(jī)都是活塞式的，但效率較低，現(xiàn)在很多企業(yè)使用更高效的螺桿式壓縮機(jī)來代替。
此外，現(xiàn)在又出現(xiàn)了一種新型制冷方法，叫做吸收式制冷。該方法應(yīng)用溴化鋰產(chǎn)品，比較安全，相對也比較節(jié)能，但占空間很大，更適合大型冷庫使用。小型的冷庫還是適宜采用壓縮式制冷。
3.變頻技術(shù)應(yīng)用
最后就是變頻技術(shù)的應(yīng)用，這是一個實現(xiàn)恒溫節(jié)能的控制技術(shù)。因為無論是冷藏車和冷藏庫，都需要保持溫度恒定，就得使用恒溫設(shè)備，其中設(shè)備的靈敏度很關(guān)鍵。同時，關(guān)于如何控制恒溫的方式，是采用制冷系統(tǒng)開開停停來控制，還是用壓縮機(jī)減少轉(zhuǎn)速來控制？如果是后者就需要使用變頻器，通過變頻技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)控溫，可以不降低空壓機(jī)的效率，達(dá)到節(jié)能的效果。
市場需求現(xiàn)狀與前景
當(dāng)前，我國正處于加快制冷工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵階段，現(xiàn)在每年要消耗大量的電力能源。為加快淘汰落后產(chǎn)能和落后的高耗能制冷設(shè)備，“十二五”規(guī)劃中明確提出，到2015年，規(guī)模以上工業(yè)增加值能耗要比2010年下降21%左右，“十二五”期間預(yù)計實現(xiàn)節(jié)能量6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。未來幾年，節(jié)能電機(jī)設(shè)備占國內(nèi)新增中小型機(jī)電設(shè)備的比例將達(dá)到60%以上，節(jié)能機(jī)電設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到500億元左右。
我國冷凍冷藏設(shè)備的需求隨著人均冷凍冷藏食品消費量不斷上升而快速增長，市場前景廣闊。2014年中國冷鏈設(shè)備需求相對2013年將有所升溫，具體表現(xiàn)在以下方面：
1.冷藏車需求支撐移動式制冷機(jī)組發(fā)展。冷藏車作為冷鏈公路運輸重要的一環(huán)，居民食品消費升級和對食品安全關(guān)注度的上升，將會直接帶來對冷藏車的需求，這就間接地帶動了冷藏車制冷機(jī)組需求。
2.制冷機(jī)組節(jié)能趨勢明顯。隨著人們對能耗、環(huán)保等方面要求的提高，制冷機(jī)組節(jié)能也是冷鏈設(shè)備的發(fā)展趨勢之一。目前，國產(chǎn)的螺旋制冷壓縮機(jī)組COP值已經(jīng)高于活塞式壓縮機(jī)，并且已經(jīng)實現(xiàn)20%~100%范圍內(nèi)無級能量調(diào)節(jié)和內(nèi)容積比可調(diào)，這也有利于節(jié)能。
3.螺桿制冷壓縮機(jī)需求將處于上升趨勢。隨著制冷壓縮機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，螺旋制冷壓縮機(jī)已經(jīng)有取代活塞式壓縮機(jī)的趨勢。螺旋制冷壓縮機(jī)具有尺寸小、重量輕、易維護(hù)等特點，這將會加速其市場占有率的上升。
未來幾年，隨著冷鏈需求上升，制冷設(shè)備作為必要設(shè)備，其市場發(fā)展前景看好。同時，為適應(yīng)減排、環(huán)保等總體要求，制冷系統(tǒng)設(shè)備將向更加節(jié)能方向發(fā)展。
冷鏈制冷系統(tǒng)技術(shù)尚待提升
相對國外來說，現(xiàn)在國內(nèi)制冷工業(yè)企業(yè)對冷鏈領(lǐng)域并沒有給予足夠的重視，冷鏈技術(shù)研發(fā)與推廣力度不夠，相關(guān)設(shè)備應(yīng)用不普遍，導(dǎo)致需要冷凍冷藏的產(chǎn)品在物流過程中損失量過大。
同時，與國外相比，我國在普冷的幾個主要參數(shù)，尤其溫度控制方面，還存在較大差距。國外制冷工業(yè)企業(yè)已經(jīng)普遍可以通過應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控冷鏈溫度，了解產(chǎn)品在離開冷庫到達(dá)冷藏運輸車以后車廂內(nèi)的溫度、產(chǎn)品的新鮮程度等情況，并能夠?qū)χ评湎到y(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，以便隨時調(diào)整制冷系統(tǒng)工作狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)的使用，既可以做到制冷系統(tǒng)節(jié)能，也能夠控制冷鏈過程質(zhì)量，但目前該技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還遠(yuǎn)未普及。
因為國外的冷鏈技術(shù)比較完備，行業(yè)發(fā)展較為成熟，并且管理嚴(yán)格，所以很多冷鏈?zhǔn)称分钡阶詈蟓h(huán)節(jié)，都能夠百分之百的保證質(zhì)量。但目前國內(nèi)冷鏈技術(shù)的發(fā)展，只是松散地應(yīng)用在冷庫、冷藏車等領(lǐng)域，整個冷鏈監(jiān)控不嚴(yán)格，食品到最后環(huán)節(jié)的合格率只有50%左右，可以說是很大的浪費。
現(xiàn)在國內(nèi)的冷鏈制冷系統(tǒng)市場，可以說外資企業(yè)又一次搶占了先機(jī)。比如江森自控，在將約克冷凍品牌收購后，把中央空調(diào)主機(jī)設(shè)備、樓宇控制、冷鏈產(chǎn)品等作為一個體系集中銷售，取得了優(yōu)異的銷售業(yè)績。而在最近兩三年內(nèi)，國產(chǎn)品牌制冷系統(tǒng)供應(yīng)商顯然也已經(jīng)意識到了冷鏈?zhǔn)袌龅木薮鬂摿?，以美的、格力為代表的國?nèi)企業(yè)紛紛向冷鏈?zhǔn)袌鲞M(jìn)軍并且?guī)砹艘幌盗械南冗M(jìn)技術(shù)。方興未艾的中國冷鏈制冷系統(tǒng)市場，未來將更加精彩。
行業(yè)發(fā)展需扶持
進(jìn)入新世紀(jì)后，我國的冷鏈行業(yè)雖然得到較快發(fā)展，但是與發(fā)達(dá)國家相比，仍處于起步階段，規(guī)模化、系統(tǒng)化的冷鏈體系尚未形成，與社會需求有較大差距。對于鮮活農(nóng)產(chǎn)品通過冷鏈流通的比例偏低、冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施能力不足、冷鏈物流技術(shù)推廣應(yīng)用滯后、第三方冷鏈物流企業(yè)發(fā)展滯后、冷鏈物流法律法規(guī)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系不健全等困難，冷鏈行業(yè)亟待國家出臺相關(guān)政策予以支持。
中國制冷學(xué)會副理事長潘秋生教授指出：我國“十二五”規(guī)劃中，將冷鏈產(chǎn)品列入了重點關(guān)注的一個行業(yè)。可以說，在未來五年內(nèi)，冷鏈產(chǎn)品及其所屬的市場，將成為制冷行業(yè)新的發(fā)展重點和關(guān)注對象。
談到冷鏈，就涉及到冷庫建設(shè)，離不開制冷系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)，這就關(guān)系到相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善，目前這一塊在國內(nèi)亟待加快發(fā)展。上海比較早地頒布了冷鏈技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)——《食品冷鏈物流技術(shù)與管理規(guī)范》，但是國內(nèi)其他地方都沒有出臺類似標(biāo)準(zhǔn)。國家應(yīng)該高度重視，將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂拿到議事日程上來，以更好地促進(jìn)冷鏈與相關(guān)技術(shù)設(shè)備行業(yè)規(guī)范健康發(fā)展。
冷鏈中的制冷系統(tǒng)，從應(yīng)用行業(yè)來看主要分為兩類，一類是食品冷鏈，一類是醫(yī)藥冷鏈。食品冷鏈技術(shù)存在一個保鮮的問題，與民生密切相關(guān)；而醫(yī)藥冷鏈涉及生命安全，標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)。
專家認(rèn)為，制冷系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，首先應(yīng)該從冷鏈系統(tǒng)整體的角度考慮。整個冷鏈系統(tǒng)怎么能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，做到最大效率的節(jié)能，涉及到全程冷鏈監(jiān)控問題：從產(chǎn)品面世直到消費終端，都要嚴(yán)格控制，才能保證冷鏈合格，這是最大的系統(tǒng)節(jié)能。然而，現(xiàn)在各個企業(yè)都是各自為戰(zhàn)，在產(chǎn)品生產(chǎn)、倉儲、運輸、銷售等不同環(huán)節(jié)，不同的企業(yè)分管一段，整條冷鏈沒有統(tǒng)一的管理，而且還缺乏嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來依照執(zhí)行，所以最終造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。這就等于冷鏈系統(tǒng)浪費了資源，而且也不利于冷鏈的節(jié)能。
北京科技大學(xué)教授李化致認(rèn)為，具體到制冷系統(tǒng)本身，節(jié)能優(yōu)化處理主要在三個方面進(jìn)行，第一是制冷劑的選擇，第二是高效壓縮機(jī)的研制與使用，第三是變頻技術(shù)的應(yīng)用。
1.制冷劑的選擇
冷庫是通過制冷劑（也叫做制冷工質(zhì)）循環(huán)進(jìn)行制冷的，所以第一要選擇合適的制冷劑，制冷劑的選取對制冷系統(tǒng)節(jié)能是很重要的一部分。應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用情況選擇合適的制冷劑。比如，需要達(dá)到-22℃，就要選用氨制冷劑，因為氨的用量比較小，而且制冷系數(shù)高，就有節(jié)能效果。如果選擇的制冷劑的制冷系數(shù)比較小，壓縮機(jī)功率就得加大，能耗也高。
在目前冷庫使用的制冷劑中，氨的制冷系數(shù)是最大的，同時氨也不會產(chǎn)生空氣污染，不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)。但是氨作為制冷劑也有缺點：氨有毒性，同時性質(zhì)不穩(wěn)定，屬于易爆品，在安全性上存在問題。此外，過去使用的氟利昂等制冷劑會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，所以現(xiàn)在企業(yè)都在尋求新的制冷劑。
新制冷劑要求制冷系數(shù)比較大，能耗比較小，不會產(chǎn)生溫室氣體，同時還不易燃易爆，更加安全?，F(xiàn)在大家都在抓緊研究新的制冷劑，這是制冷系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵一環(huán)。
2.高效壓縮機(jī)的研制與使用
選擇了合適的制冷劑之后，就是對壓縮式制冷系統(tǒng)的優(yōu)化，蒸發(fā)壓力和冷凝壓力的合理優(yōu)化設(shè)計。壓縮式制冷系統(tǒng)分為四大件：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥。其中，最重要的就是壓縮機(jī)。
壓縮機(jī)的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力選取都與冷凍的溫度有關(guān)，同時選擇的制冷循環(huán)的優(yōu)化程度和四大件如何匹配也有關(guān)聯(lián)。原來的壓縮機(jī)都是活塞式的，但效率較低，現(xiàn)在很多企業(yè)使用更高效的螺桿式壓縮機(jī)來代替。
此外，現(xiàn)在又出現(xiàn)了一種新型制冷方法，叫做吸收式制冷。該方法應(yīng)用溴化鋰產(chǎn)品，比較安全，相對也比較節(jié)能，但占空間很大，更適合大型冷庫使用。小型的冷庫還是適宜采用壓縮式制冷。
3.變頻技術(shù)應(yīng)用
最后就是變頻技術(shù)的應(yīng)用，這是一個實現(xiàn)恒溫節(jié)能的控制技術(shù)。因為無論是冷藏車和冷藏庫，都需要保持溫度恒定，就得使用恒溫設(shè)備，其中設(shè)備的靈敏度很關(guān)鍵。同時，關(guān)于如何控制恒溫的方式，是采用制冷系統(tǒng)開開停停來控制，還是用壓縮機(jī)減少轉(zhuǎn)速來控制？如果是后者就需要使用變頻器，通過變頻技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)控溫，可以不降低空壓機(jī)的效率，達(dá)到節(jié)能的效果。
市場需求現(xiàn)狀與前景
當(dāng)前，我國正處于加快制冷工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵階段，現(xiàn)在每年要消耗大量的電力能源。為加快淘汰落后產(chǎn)能和落后的高耗能制冷設(shè)備，“十二五”規(guī)劃中明確提出，到2015年，規(guī)模以上工業(yè)增加值能耗要比2010年下降21%左右，“十二五”期間預(yù)計實現(xiàn)節(jié)能量6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。未來幾年，節(jié)能電機(jī)設(shè)備占國內(nèi)新增中小型機(jī)電設(shè)備的比例將達(dá)到60%以上，節(jié)能機(jī)電設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到500億元左右。
我國冷凍冷藏設(shè)備的需求隨著人均冷凍冷藏食品消費量不斷上升而快速增長，市場前景廣闊。2014年中國冷鏈設(shè)備需求相對2013年將有所升溫，具體表現(xiàn)在以下方面：
1.冷藏車需求支撐移動式制冷機(jī)組發(fā)展。冷藏車作為冷鏈公路運輸重要的一環(huán)，居民食品消費升級和對食品安全關(guān)注度的上升，將會直接帶來對冷藏車的需求，這就間接地帶動了冷藏車制冷機(jī)組需求。
2.制冷機(jī)組節(jié)能趨勢明顯。隨著人們對能耗、環(huán)保等方面要求的提高，制冷機(jī)組節(jié)能也是冷鏈設(shè)備的發(fā)展趨勢之一。目前，國產(chǎn)的螺旋制冷壓縮機(jī)組COP值已經(jīng)高于活塞式壓縮機(jī)，并且已經(jīng)實現(xiàn)20%~100%范圍內(nèi)無級能量調(diào)節(jié)和內(nèi)容積比可調(diào)，這也有利于節(jié)能。
3.螺桿制冷壓縮機(jī)需求將處于上升趨勢。隨著制冷壓縮機(jī)制造業(yè)的發(fā)展，螺旋制冷壓縮機(jī)已經(jīng)有取代活塞式壓縮機(jī)的趨勢。螺旋制冷壓縮機(jī)具有尺寸小、重量輕、易維護(hù)等特點，這將會加速其市場占有率的上升。
未來幾年，隨著冷鏈需求上升，制冷設(shè)備作為必要設(shè)備，其市場發(fā)展前景看好。同時，為適應(yīng)減排、環(huán)保等總體要求，制冷系統(tǒng)設(shè)備將向更加節(jié)能方向發(fā)展。
冷鏈制冷系統(tǒng)技術(shù)尚待提升
相對國外來說，現(xiàn)在國內(nèi)制冷工業(yè)企業(yè)對冷鏈領(lǐng)域并沒有給予足夠的重視，冷鏈技術(shù)研發(fā)與推廣力度不夠，相關(guān)設(shè)備應(yīng)用不普遍，導(dǎo)致需要冷凍冷藏的產(chǎn)品在物流過程中損失量過大。
同時，與國外相比，我國在普冷的幾個主要參數(shù)，尤其溫度控制方面，還存在較大差距。國外制冷工業(yè)企業(yè)已經(jīng)普遍可以通過應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控冷鏈溫度，了解產(chǎn)品在離開冷庫到達(dá)冷藏運輸車以后車廂內(nèi)的溫度、產(chǎn)品的新鮮程度等情況，并能夠?qū)χ评湎到y(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，以便隨時調(diào)整制冷系統(tǒng)工作狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)的使用，既可以做到制冷系統(tǒng)節(jié)能，也能夠控制冷鏈過程質(zhì)量，但目前該技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用還遠(yuǎn)未普及。
因為國外的冷鏈技術(shù)比較完備，行業(yè)發(fā)展較為成熟，并且管理嚴(yán)格，所以很多冷鏈?zhǔn)称分钡阶詈蟓h(huán)節(jié)，都能夠百分之百的保證質(zhì)量。但目前國內(nèi)冷鏈技術(shù)的發(fā)展，只是松散地應(yīng)用在冷庫、冷藏車等領(lǐng)域，整個冷鏈監(jiān)控不嚴(yán)格，食品到最后環(huán)節(jié)的合格率只有50%左右，可以說是很大的浪費。
現(xiàn)在國內(nèi)的冷鏈制冷系統(tǒng)市場，可以說外資企業(yè)又一次搶占了先機(jī)。比如江森自控，在將約克冷凍品牌收購后，把中央空調(diào)主機(jī)設(shè)備、樓宇控制、冷鏈產(chǎn)品等作為一個體系集中銷售，取得了優(yōu)異的銷售業(yè)績。而在最近兩三年內(nèi)，國產(chǎn)品牌制冷系統(tǒng)供應(yīng)商顯然也已經(jīng)意識到了冷鏈?zhǔn)袌龅木薮鬂摿?，以美的、格力為代表的國?nèi)企業(yè)紛紛向冷鏈?zhǔn)袌鲞M(jìn)軍并且?guī)砹艘幌盗械南冗M(jìn)技術(shù)。方興未艾的中國冷鏈制冷系統(tǒng)市場，未來將更加精彩。
行業(yè)發(fā)展需扶持
進(jìn)入新世紀(jì)后，我國的冷鏈行業(yè)雖然得到較快發(fā)展，但是與發(fā)達(dá)國家相比，仍處于起步階段，規(guī)模化、系統(tǒng)化的冷鏈體系尚未形成，與社會需求有較大差距。對于鮮活農(nóng)產(chǎn)品通過冷鏈流通的比例偏低、冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施能力不足、冷鏈物流技術(shù)推廣應(yīng)用滯后、第三方冷鏈物流企業(yè)發(fā)展滯后、冷鏈物流法律法規(guī)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系不健全等困難，冷鏈行業(yè)亟待國家出臺相關(guān)政策予以支持。
中國制冷學(xué)會副理事長潘秋生教授指出：我國“十二五”規(guī)劃中，將冷鏈產(chǎn)品列入了重點關(guān)注的一個行業(yè)。可以說，在未來五年內(nèi)，冷鏈產(chǎn)品及其所屬的市場，將成為制冷行業(yè)新的發(fā)展重點和關(guān)注對象。
談到冷鏈，就涉及到冷庫建設(shè)，離不開制冷系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)，這就關(guān)系到相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善，目前這一塊在國內(nèi)亟待加快發(fā)展。上海比較早地頒布了冷鏈技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)——《食品冷鏈物流技術(shù)與管理規(guī)范》，但是國內(nèi)其他地方都沒有出臺類似標(biāo)準(zhǔn)。國家應(yīng)該高度重視，將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂拿到議事日程上來，以更好地促進(jìn)冷鏈與相關(guān)技術(shù)設(shè)備行業(yè)規(guī)范健康發(fā)展。
