家樂福超市冷凍冷藏設備設計應用

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

    一、工程概況

  家樂福大竹新華店于2013年8月開業，是法國家樂福集團在中國開設的第221家大型賣場。它位于四川省達州市大竹縣竹陽鎮一環路東段煌歌商業廣場H區商城家樂福，營業面積約10690多平方米，經營范圍主要從事商品零售。
    

    二、設計參數

    1、設計依據

    1)冷庫設計規范(GB 50072-2010)

    2)容積式制冷壓縮冷凝機組標準(JB-T9056-1999)

    3)家樂福制冷設備設計規范

    4)科立德并聯機組設計規范。

    2、室外氣象參數

    地點：四川
    夏季通風溫度：+28.6℃

    夏季空氣調節日平均溫度：+27.9℃

    夏季室外計算濕球溫度：+26.4℃

    夏季通風相對濕度：70%

    三、方案設計

    1、現狀

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

    2、制冷系統設計方案：

    本著技術水平先進、成熟、經濟實用、操作簡單、運行可靠，節省能源的原則來制定設計方案。并聯制冷機組作為超市、冷庫、速凍系統內所有的低溫食品陳列柜、熟食品陳列柜、果蔬品陳列柜、制冰機和冷庫蒸發器的動力“心臟”，被廣泛應用在各大中型超市中。

    A.壓縮機確定
   
    艾默生環境優化技術作為一家在暖通空調制冷領域全球領先的公司一直不斷提高其半封活塞和渦旋壓縮機技術，使其能夠適應商用冷凍領域要求，運行范圍廣，能夠根據特殊要求匹配系統。噴氣增焓數碼調節使渦旋在小型零售業應用廣泛，而半封活塞壓縮機則是大型商業冷凍的理想選擇。在這些應用中維護的便利和容量的調節性非常重要。
   
    最新的谷輪Stream™碟閥半封活塞壓縮機的5大優勢：
 
   ◆ 診斷技術

    提供先進的CoreSense™保護和診斷及數據交流模塊，延長設備壽命。

  ◆ 高能效

    獨特的技術使Stream壓縮機相比市場上同類壓縮機能效比高出10%，有效減少碳足跡，降低運行費用。
 
    ◆ 多制冷劑應用

    獨特的碟閥技術使谷輪Stream™壓縮機同一型號可適用多種冷媒應用，始終保持出色特性。
 
    ◆ 調節技術

    可使用數碼技術或變頻器進行連續的容量調節，4缸調節范圍50~100%，6缸壓縮機33%~100%。兩種調節的好處體現在節能，精確的蒸發器送風溫度與吸氣壓力控制，除了這些好處外，數碼調節提供了更多的優勢。轉速恒定系統回油不存在問題，壓縮機開停次數減少，提高接觸器及設計本身的壽命，減少了吸氣側壓力的波動，并可盡量提高政法壓力設定點，提高效率，能效高于同類型的壓縮機10~15%。
 
    ◆ 低噪音

    消音罩使谷輪Stream™壓縮機成為市場上最安靜的壓縮機，滿足對噪音有嚴格要求的應用。

    艾默生環境優化技術始終堅持為客戶提供最佳的解決方案和運行效果。
    

    B.冷凝器確定：

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

   其主要的特點：
 ◆ 專利的浮動盤管
 ◆ 高效緊湊的設計
 ◆ 波浪型鋁翅片
 ◆ 所有的部分經過嚴格的防銹處理，最大限度防止腐蝕，并有防腐涂層可供選擇
 ◆ 采用德國進口品牌高效電機，6極/8極雙速電機可選
 ◆ 貓頭鷹型低噪音風葉，風量大，能耗低
    

    3、電氣控制方案：

    根據超市制冷系統的設計，選擇控制系統根據吸氣壓力對并聯壓縮機自動控制，實現對蒸發壓力、系統能量和冷量輸出的檢測和調控，并根據排氣壓力對風冷冷凝器進行自動控制，對整個系統的各項參數進行監控，使系統的能效比達到最佳狀態。
 
    ◆ 溫度的控制

    通過溫度傳感器感應柜體溫度，并通過輸入模塊將溫度傳感到控制器，控制器對溫度傳感器信號進行判別，控制供液電磁閥狀態。
 
    ◆ 吸氣壓力控制

    通過吸氣壓力調節壓縮機運轉，保證負荷匹配和均勻機頭運轉時間。
 
    ◆ 排氣壓力控制

    通過啟停風冷冷凝器風扇或使用變頻器和EC風機時通過調節轉速控制冷凝壓力。
 
    ◆ 防凝露加熱絲的控制

    陳列柜防凝露加熱絲無需一直打開，控制器根據賣場相對濕度來循環控制防凝露加熱絲的開停。
 
    ◆ 照明控制

    根據賣場關閉時間、上貨時間、營業一般時間、營業高峰時間來設定照明控制時間。
 
    ◆ 化霜控制

    根據賣場的相對濕度合理地調整化霜時間和次數。
 
    ◆ 報警控制

    根據輸入信號對陳列柜的工作溫度、壓縮機的高低壓、油壓、排氣溫度、儲液器的液位報警、制冷機組的吸排氣壓力等進行監控，當監控數據超出設定范圍或危害食品儲存或系統運行時，控制器發出報警信號，如果有需要的話關閉壓縮機或冷凝器
 
    ◆ 其他控制

    并聯機組壓縮機的數碼調節，熱回收，過冷，雙吸氣等節能技術越來越成熟的應用在超市系統中。

    四、設備選型

    (一)基礎數據整理

    表一：冷凍末端設備負荷

    表二：冷藏末端設備負荷

    從以上表格可以得出

    冷凍末端設備總制冷量:

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

    冷藏末端設備總制冷量：

    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)根據家樂福技術規范確定谷輪™壓縮機型號：
 亞洲所有的國家都必須要采用R404A的制冷劑；
 最小的能量級為總制冷量的10%，且要能實現額外的能量級控制；
 單機頭壓縮機匹數不超過32匹；
 每個機組最少3臺，最多6臺壓縮機，機組的總匹數大于等于30匹。
 使用不等大小的壓縮機，每個機組要求最好3個不同的匹數的壓縮機；
 機組所有的制冷量必須要有15%~20%的余量。

    1)確定低溫機組壓縮機型號為:

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

   
    以上參數參考艾默生環境優化技術的谷輪™壓縮機選型軟件7.7

    根據選型軟件計算過冷35K時制冷量

    QLT計算制冷量=65.2 kW＞QL總×1.2=44.3×1.2=53.16 kW

    結論：

    所以確定的壓縮機能夠滿足實際需要制冷量。

    2)確定中高溫壓縮機型號為：

    –MT:  4MAD-22X+4MAD-22X+ 4MI-30X
    –HT:  LA10-020E+LA40-040E+3SCH-100E
    MT：
 　  　 　 　
　
    HT：
     　
     　
    根據艾默生環境優化技術的谷輪™冷凍壓縮機選型軟件計算數據MT制冷量

    QMT計算制冷量=94.30 kW＞QM總×1.15=80.98×1.15=93.13 kW

    結論：

    所以確定的中溫壓縮機能夠滿足實際需要制冷量

    QHT計算制冷量=55.43 kW＞QH總×1.15=45.84×1.15=52.72 kW

    結論：

    所以確定的高溫壓縮機能夠滿足實際需要制冷量

    (三)根據家樂福技術規范確定CRYOTEK風冷冷凝器：
 風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地的要求，10米處的噪音不超過55dB(a)
 制冷劑類型、海拔、環境溫度等影響因數都要考慮進去，冷凝器需要有25%~35%的余量;
 低溫系統T.D.最大6.5K,中溫最大7.5K；

    1)確定低溫機組冷凝器型號（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換熱溫差時的負荷是144 Kw
    結論：
    選擇2臺CRC144L0308LN

    2)確定中高溫機組冷凝器型號（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換熱溫差時的負荷是287 Kw
    結論：
    選擇2臺CRC287L0608LN

    (四)機組控制器確定

    根據家樂福電器要求確定選用艾默生環境優化技術的CPC E2控制器，CPC E2制冷控制器提供了一套完美的先進超市制冷控制，可幫助減少能耗和維護保養費用，并且具有高精度的溫度控制，能保證較高水平的食品質量。

    低溫機組控制器硬件：

    中高溫機組控制器硬件：

    五、設備現場完工圖片
 

   
    六、總結

    目前家樂福大竹新華店已經投入使用，該項目是谷輪Stream™半封活塞壓縮機和CoreSense™技術在超市項目的第一次成功應用。本工程從最初的設計到最后的安裝調試，經過了數次的調整，最終滿足了家樂福方面的使用及控制要求，在節能和設備維護的簡便性上也得到了家樂福的肯定。

    附制冷系統原理圖：

    低溫原理圖
    

    中高溫原理圖：