冷库系统设计.docx
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冷库系统设计
§8.库房设计
库房：
制冷装置把“冷量〞传递给食品的场所。
库房按用途分为：
冷却间、冻结间、冷却物冷藏间、冻结物冷藏间、贮冰间〔冰库〕、冷包装间。
库房设计是整个冷库设计的重要组成局部，其质量好坏关系到产品的冷加工质量和干耗，从而直接关系到冷库经营的经济效益。
库房设计内容：
冷却设备的布置及冷间的气流组织。
§8－1冷却间
一、对象
肉类〔白条肉〕、果蔬、蛋品。
二、作用
抑制微生物生长：
常温迅速降温降至接近冰点，以保证食品质量。
预冷：
常温食品进入冷却物冷藏间前，以免库温波动。
三、设计参数
〔一〕肉类冷却间+35℃+2~4℃
设计温度：
±0～－2℃〔肉汁冻结点－0.6～－1.2℃〕
相对湿度：
90%
空气流速：
1～2m/s，空气循环次数50～60次/小时。
冷却时间：
20小时左右〔随胴体大小，厚薄而不同〕
〔二〕果蔬冷却间中心温度+5℃
设计温度：
0～5℃
相对湿度：
85～90%
空气流速：
0.5m/s
冷却时间：
24小时
〔三〕鲜蛋冷却间蛋温+4℃
设计温度：
±0℃〔鲜蛋白的冻结点：
－0.5℃〕
相对湿度：
75～80%
空气流速：
0.5m/s
冷却时间：
24～28小时〔缓慢降温〕，每隔1~2小时降1℃。
四、气流组织与设备布置——以肉类冷却间为例
〔一〕肉类冷却间尺寸
长12～18m，宽6m，高4.5~5m。
〔二〕冷却设备
落地式冷风机
吊顶式冷风机
〔三〕布置与气流组织
1、落地式冷风机：
采用纵向吹风，用大口径短风管送风，喷
风口分单喷口和双喷口两种，风口以圆形为宜。
见教材P152页，图6－1。
2、吊顶式冷风机：
采用档风板配风形式，如图。
无开孔档风板配风
开孔档风板配风
§8－2冻结间
一、对象
易腐食品的冻结加工
二、作用
将食品进展冻结加工，使其温度被迅速降至冰点以下，抑制微生物的活动，延长食品的贮藏期。
三、设计参数
设计温度：
国内－23℃，国外－30～40℃或更低。
空气流速：
3～5m/s〔强制循环〕
吊挂白条肉：
20小时
加工时间盘装鱼类：
10小时
吹风式搁架：
20～48小时
四、设计要求
〔一〕冷却设备力求简单，使用方便，常用吊轨、搁架。
〔二〕要求温度场和速度场均匀，缩短冻结周期，提高质量。
〔三〕采用机械化或自动化装卸手段，缩短操作时间，减轻劳动强度。
五、设备布置与气流组织
〔一〕白条肉冻结间纵向吹风
落地式冷风机
冷却设备横向吹风
吊顶式冷风机：
垂直下吹
1、纵向吹风：
见教材P159页，图6—9。
冷风机布置于冻结间的一端，在吊轨上面设档风板，档风
板与楼板间形成吹出冷风的通道。
无开孔档风板：
端头留出空隙——路径长，不均匀，图〔a〕。
开孔档风板：
沿着平行于吊轨方向开长孔——均匀，图〔b〕。
□档风板与楼板间距：
≮800mm
□档风板应设有人孔〔1×0.8m2〕
□适用于6×〔12~18〕米，15~20t/日，冷加工时间
20h的。
2、横向吹风：
见教材P160页，图6—10、6—11。
冷风机布置于冻结间的一侧，设档风板，档风板沿吊轨方
向开长缝。
□空气流通路径短，库温、速度均匀，但阻力大。
□适用于宽6米，长度不限的。
3、垂直下吹：
见教材P161页，图6—12、6—13。
采用吊顶式冷风机，沿着长度方向布置，不设档风板。
□空气流程短，温度均匀，冻结速度快。
□注意融霜水排放、外溢、检修
□冷风机台数多。
〔二〕盘装、箱装食品的冻结间
盘装、箱装食品包括：
分割肉，剔骨牛、羊肉，家畜和水产
品等，这些食品的成型尺寸较整齐，多采用吊轨吊笼及搁架式排
管。
1、吊轨吊笼式
其气流组织要求与白条肉冻结间完全不同，白条肉冻结间
气流方向要求垂直向下或向上，以使冷气与胴体有最大程度的接
触，而盘装食品水平放置于吊笼上，要使气流沿盘的上、下外表
作水平流动，而且吊笼中上、下层盘之间间隙小，气流的阻力大，
因此，一般不采用纵向吹风，而采用横向吹风。
吊轨吊笼冻结间的吊轨一般为两股，如图。
轨道间距取决于吊笼的尺寸。
盘的规格
15Kg：
600×400×110
20Kg：
600×400×130
吊笼尺寸如图
〔1〕横向上吹风：
采用了档板和导风板使气流趋于水平均
匀分布，见教材P162页，图6—14。
〔2〕横向下吹风：
见教材P163页，图6—15。
2、搁架式排管冻结间
又称半接触式冻结间。
搁架式排管作为冷却设备，又兼货
架，由于直接接触，所以传热系数高。
〔1〕搁架排管的布置：
有三种方案，见教材P157页，
图6—5。
a方案——为小冷库
b方案——为中小冷库
c方案——为生产大批量
□设计要求：
采用D38mm无缝钢管制作，P157页，图6—6。
排管管子水平间距：
100~120mm
层高：
220~400mm
最低一层离地坪：
≮400mm
管架宽度：
800~1000mm〔单面操作〕
1200~1500mm〔双面操作〕
走道净宽：
≮1000mm
集管端距墙：
500mm
弯头距墙：
≮300mm
立柱距墙：
≮100mm
〔2〕搁架式排管的气流组织
自然循环：
热交换差，冻结速度慢。
吹风式：
目前常用的
吹风式按鼓风机安装位置不同，其气流组织有三种形式：
蝶型流吹风式
顺流吹风式
直角吹风式
1蝶型流吹风式：
见教材P158页，图6—7。
鼓风
机设在搁架排管之间通道上方，使风向上吹送到静压区后
沿挡风板下吹经侧面导风板，气流垂直均匀流过每层排
管，食品处于冷风回流区。
该方式较直角式风速小，通常采用轴流风机。
2顺流式：
见教材P158页，图6—8。
鼓风机设在
搁架的一端或两端，气流与排管平行，通常用轴流风机，
风速为3m/s。
该方式风速大、风阻也大，搁架侧面有风短路回流。
3直角式：
鼓风机设在搁架排管之间通道上方，风
朝墙侧吹，遇墙后沿挡风板下吹，侧面导风板开孔，气流
垂直吹过排管，回风沿对面墙回到风机。
该方式风速一般为1.5~2.0m/s。
§8－3冷却物冷藏间
一、对象
用来贮存果蔬、鲜蛋等鲜活的食品。
二、运货、承货工具
纸箱、木箱、箩框、麻袋。
三、设计参数：
按大宗食品的贮藏条件
设计温度：
±0℃
相对湿度：
90%
空气流速：
0.5m/s
四、设计要点
〔一〕必须采用冷风机作为冷却设备
〔二〕库内温、湿度要求稳定，温度、相对湿度、气流速度和空气成分根本一致。
φ：
90%±4%
t：
0±1℃
〔三〕需设置通风换气设备〔具体要求后述〕
〔四〕尽量选择可调冷量、风量的冷风机。
〔五〕保证货间空气的流通及防止冷间滴水。
五、气流组织及设备布置
〔一〕气流组织原那么
温度均匀、流速适当〔为0.5m/s〕，采用均匀送风道。
〔二〕冷却设备布置：
冷风机、送风道。
冷风机：
布置于靠近机房、库门一侧，以便缩短供液、回气、
冲霜给排水管道及操作管理、维修。
送风道：
布置于库房中央走道上方，其好处是：
1、使风管两侧送风射程相等，简化喷风口设计。
2、走道上不堆放货物，风管外表即使凝露滴水，也不会影响
货物。
3、利用中央走道作为回风道，提高库房利用率。
〔三〕送风道及喷风口设计
1、主送风道：
静压一致
采用截面为矩形，沿长度方向高度一样，宽度均匀地缩小
或分段逐渐缩小的形式，风管内风速：
首段6~8m/s，末端
为1~2m/s，这样用逐段降低流速方法〔降低动压〕以弥补
消耗的静压，使静压一致。
2、喷风口
圆锥形、条缝形、百叶窗形。
□具体设计计算参照?
冷库制冷设计手册?
六、通风换气设施与加湿
〔一〕通风换气
1、设计要求：
〔1〕每天换气2~3次。
〔2〕冷间面积＞150M2，宜采用机械通风。
〔3〕进入冷间的新鲜空气需经过处理〔冷却或加热〕
〔4〕进入口与排出口不宜设在同一侧，假设为同侧，如图：
〔5〕排出口应设置保温启闭装置
2、进气设施
〔1〕新风管与冷风机连接，靠冷风机吸入。
接进风端〔进入口〕
接风机吸入段
〔2〕设置专用的送新风设备
满足不开冷风机时随时进展换新风。
3、排气设置
设排风设备
靠内外压差
〔二〕加湿设施
水通过喷嘴对库房加湿
采用超声波加湿器加湿
§8－4气调库
一、概述
气调保鲜贮藏方法是目前国际上使用最普遍、效果最好、最先进的
一种保鲜技术。
〔一〕果蔬的特点
活的有机体，内部进展着一系列的生化反响。
其中，最重要的是呼吸作用。
有氧呼吸的特点是：
碳水化合物
CO2、水蒸气、热量等
呼吸作用越强，消耗越快，贮藏期越短。
〔二〕影响呼吸强度的因素
1、O2：
含量多，呼吸强度大，反之那么小。
2、CO2：
含量高，有抑制作用，但过高会造成其它生理危害。
3、t：
低，呼吸强度小，反之那么增加，但过低会产生冻伤。
〔三〕气调保鲜贮藏的气调参数与根本原理
气调参数：
O2：
3~5%
CO2：
3~8%
t：
1~10℃
φ：
80~95%
根据不同果蔬的生理特点，采用相应指标，控制贮藏环境的
气调参数，到达降低果蔬呼吸强度，延缓分解过程，延长其贮藏
期。
二、气调库构成
气调库是由库体构造、气调系统、制冷和加湿系统构成。
如图：
〔一〕库体构造
1、要求：
具有良好的气密性。
2、气密性试验方法：
采用压力〔正压〕测试法。
检测压力值100Pa~300Pa不等〔根据具体要求〕，用半
压降时间〔指限定压力值降至一半所用的时间〕做为气密性程
度的指标。
一般库：
100Pa→50Pa10mm
低氧库：
200Pa→100Pa20mm
超低氧库：
250Pa→150Pa10mm
3、库体建筑方式：
装配库：
气密性好，工期短，美观，但造价高。
土建库：
与上述相反。
夹套式：
用于土建库的改造。
〔二〕气调系统为气调库的核心
由制氮机、空压机、CO2脱除机或乙烯脱除机、气调门、气
调袋、气体检测设备及阀门管线等组成。
〔三〕制冷、加湿系统
1、制冷装置
2、加湿装置用于保持库内气体的湿度。
三、气调库设备
〔一〕制氮机、空压机
制氮机：
采用中空纤维膜制氮机
常用CA－45、CA－60〔每小时可生产氧气含量5%的N245
标立方〕。
空压机：
是制氮机的原料气源，常用
螺杆式：
压力波动较小，价格高。
活塞式：
压力波动较大，价格低，配贮气灌。
□选用无油型空压机，并应与制氮机的压力和气耗相匹配。
〔二〕CO2脱除机
用于控制库中CO2的百分含量，常用
CNTT－110D
CNTT－220S
每24小时可脱除3%浓度的CO2气体110Kg、220Kg，
D――单缸S――双缸
〔三〕乙烯脱除机
果蔬成熟过程中释放的一种气体，具催熟作用。
常用
CNQX－130、
CNQX－210
每小时处理气体130、210M2
〔四〕气体检测设备
用于对库内O2、CO2气体进展连续检测及显示，以确定出是
否符合气体指标要求，并进展自动〔人为〕的调节。
由气体检测仪、单片机、显示、控制等电路组成。
CNO－102——测氧仪
CNT－101——CO2测试仪
〔五〕其它
气调袋〔储气袋〕：
防止库内温度发生变化，引起库内压力变
化，使维护构造承受巨大的压力。
气调门：
分有大、中、小三种
四、制冷、加湿系统
〔一〕制冷装置
〔二〕加湿器
用于保持库内气体的湿度。
超声波加湿器：
对水质要求高，产生超微粒子水。
离心加湿器：
对水质要求较低，产生水滴。
§8－5冻结物冷藏间
一、对象
用来贮存冻结过的食品
二、设计参数
设计温度
肉类：
－15~－20℃
鱼类：
－18~－23℃
相对湿度
肉类：
85~90%
鱼类：
90~95%
□ 国外：
设计温度为－25~－30℃，趋于低温化。
□ 对水产品：
为控制在冻藏期间氧化褐变，国际水产委员会推荐：
冻藏温度为－24℃以下。
三、设计形式
空气自然对流
风冷式
夹套式
〔一〕空气自然对流循环式
1、冷却设备：
排管
特点：
制作简便，干耗小，但耗材量大，安装困难，库温
不均匀。
2、排管选择：
与供液方式有关
直流供液
直立式墙管
U形顶管
重力供液
立式墙管、V形墙管
U形顶管
蛇形顶管常用
液泵供液
U形顶管
蛇形顶管
□设计时，要注意允许通路长度。
3、排管布置：
〔1〕优先选用顶排管：
其自然对流趋向好。
在F缺乏时，考虑高墙管、再用低墙管。
〔2〕先选外墙：
因为该冷间的热负荷主要为Q1，只要将
Q1消化，不让直入货区。
〔3〕库门上方：
开门侵入热流冲向库门的上方。
〔二〕风冷式
1、冷却设备：
冷风机
特点：
节省钢材和投资〔60%以上〕，安装方便，但干耗
大。
2、气流组织：
见教材P186页，图6—41。
采用均匀送风道
采用带风管的冷风机
□ 贴附射流：
见教材P173页，图6—24。
冷风机送出的冷空气沿着楼板射出，不断引射库内空气，与
之混合并迅速进展热交换，同时流速不断下降，库房中形成射流
混合层，产生具有恒温、低速的回流区。
货物应处于回流区。
□ 减少干耗措施：
①采用镀冰衣
②减少传热温差，控制在6~8℃。
③冷风机进出温差控制在2~4℃。
〔三〕夹套式
与一般冷库不同在于：
围护构造内增加了一个夹套构造，夹
套内装设冷却设备，使库外传入的热量被夹层内的冷空气吸收，
使库内维持恒定的低温、高湿条件。
从而大大地减少了食品在贮
藏期间的干耗。
优点：
①库内温度均匀，相对湿度高，干耗小。
②库内不设冷却设备，可充分利用库房面积。
③冷却设备设在夹套内或库外，便于维修和融霜水排
出；除霜过程对库内没影响。
1、夹套库的形式
按冷却设备
自然循环式
强制循环式
按夹套构造
全夹套：
六面都设夹套，库房被冷风包围。
半夹套：
外墙和屋顶设置
局部附加夹套
□夹套材料：
胶全板
□ 夹套宽度：
窄夹套：
50mm空间
宽夹套：
600mm空间
2、冷却设备及布置
自然循环：
排管——布置于夹套的顶部。
强制循环：
冷风机——布置于外、内均可。
由于夹套库在技术上有一定的要求，使其建立的投资费用要高一些。
自然对流方式的夹套库：
造价↑3%左右
强制循环方式的夹套库：
造价↑10%左右
十年来由于食品贮藏包装化有了很大的开展，使贮藏期间食品的干耗大大减少，所以夹套库的开展便受到限制。
但一些专家认为，对于非包装食品采用夹套库贮藏，仍然是提高食品商品经济效益的一项途径，
虽然一次投资费用增加，但食品的贮藏损耗可降低0.5%左右。
§9制冰与冰库
根据冰的来源，分有天然冰和机制冰。
天然冰：
卫生条件差，受自然条件限制，需较大的贮冰场所。
机制冰：
盐水制冰：
坚实、不易融化，易堆垛贮存，便于运输。
快速制冰：
脆、易融化。
§9－1盐水制冰
采用全敞开式间接冷却方式来制取冰块，这种制冰设备占地面积大，耗用钢材多，维修费用高，但其有突出的优点。
一、对盐水的要求
盐水作为中间冷却介质，其温度、浓度及与制冷剂的温差均要满足一定的要求。
〔一〕盐水工作温度〔平均温度〕
t工作〔ty〕直接影响结冰速度及冰的质量
t工作＝－10℃
即盐水与冰桶的水在结冰过程中的温差为10℃
〔二〕盐水制冰的蒸发温度
t0=－15℃
即蒸发温度与盐水工作温度低5℃
〔三〕盐水凝固温度及盐水浓度
为保持盐水良好的中间介质特性，保证在低温下仍能呈液态
流动不结冰或析盐，要求：
t凝固=t0－〔6~8〕℃
根据盐水凝固温度，盐水的种类，确定盐水的浓度。
假设用NaCl盐水，那么其浓度Be＝20~21。
二、制冰间设备与工艺流程
〔一〕设备：
制冰池、冰桶、蒸发器、氨液别离器、融冰池、倒冰架〔翻冰架〕、加水器、搅拌器、吊车〔行车〕等。
如下列图所示：
〔二〕工艺流程：
制冰时，将制冰池内的盐水经蒸发器冷却到－10~－14℃，
然后向冰桶加水，用吊车将冰桶送入制冰池内，利用低温盐水将桶
内的水冻结成冰，冻好后，再用吊车将冰桶送到融冰池，浸2~3
分钟，将冰桶置于倒冰架上，令其滑入贮冰间；出冰后，再将冰桶
吊起并加水，如此周而复始地进展。
□制冰时间：
24~36小时
三、盐水制冰的有关计算
〔一〕制冰池的生产能力〔m〕t/日
〔一〕冰块冻结时间〔tj〕h
〔二〕冰桶数量〔nb〕只
〔三〕制冰负荷〔Φ〕w
1、制冰池传入热量〔Φ1〕
2、水冷却和冻结的热量〔Φ2〕
3、冰桶的热量〔Φ3〕
4、脱冰时的融化损失〔Φ4〕
5、搅拌器热量〔Φ5〕
那么∑Φ＝〔Φ1+Φ2+Φ3+Φ4+Φ5〕×1.15
式中1.15——其它热损失系数
★当原料水温度为25~30℃时，每吨冰热负荷为7000W。
〔四〕盐水蒸发器面积
〔五〕搅拌器选型
四、盐水制冰的设备布置
〔一〕冰桶和冰桶架
冰桶：
采用1.5~2.0mm厚钢板制成，上下均设钢板箍加固，
采用矩形截面，上大下小。
冰桶架：
用100~150mm宽，10~15mm厚钢板制成，4~20
只一列〔排〕。
〔二〕盐水蒸发器
直立式、V型、螺旋型构造型式。
其布置分
分散式：
蒸发器与冰桶相间布置
集中式：
常用的
集中式又分横向、纵向布置两种。
1、横向：
蒸发器布置于制冰池一端，盐水呈横向流动。
如图
特点：
流程短，盐水温度均匀，结冰时间相差不大，但流
向平行于短边，热交换效果差，冻结速度较慢。
2、纵向：
蒸发器布置于制冰池一侧，盐水呈纵向流动。
如同
特点：
与横向相反。
布置蒸发器时：
顶部沉入水面100mm
与池壁、隔板间距30~40mm
〔三〕搅拌器
作用是提高盐水流速和循环次数。
布置于氨液别离器的一端。
分有卧室和立式两种，其特点：
卧式：
安装于池壁一侧，工作时阻力小。
立式：
垂直安装于池面上，工作时阻力大。
〔四〕制冰池：
采用6~8mm厚的钢板焊成，四周及底部用150~120mm厚
的软木为隔热层，外表设防潮层，池面上盖有50~60mm厚的木
盖。
冰池体内焊有将蒸发器和制冰池隔开的隔板，在盐水道内设置
导流板。
制冰池尺寸：
呈长方形，长宽比为2：
1～3：
1。
高度为：
盐水道宽为：
0.5~1米
〔五〕氨液别离器
为重力供液方式使用。
布置于融冰池的另一端，以免被起吊的冰桶和行车等碰撞；
并靠近机房。
对液泵供液方式，制冰间不设该设备。
〔六〕融冰池
为钢板或水泥制成，尺寸应考虑整排冰桶放入后摇动的可能，
池内为常温水，池底部设加水管，上部设泄水口。
〔七〕倒冰架
为钢构造主架上钉有木条的⊥形能翻动的架子，作为倒冰之
用。
在两端装有平衡块，以减缓翻转速度和易于复位。
如图
〔八〕加水器
由长方形的钢板水箱和多根加水管组成，箱内格数与一次起
吊的冰桶数相等，每格容量为冰桶容积的90%，下列图为虹吸式加
水器。
水通过阀门控制，由进水管进入加水器的进水隔腔，然后均匀
溢入格子内，当格子的水没至虹吸管管顶部时，由于虹吸作用，水
流入冰桶内，直到虹吸管的底部露出水在面。
特点：
水量均匀、准确、不浪费水、操作方便。
无机械部件、不耗电、简单而不易损坏。
制作要求每根虹吸管尺寸一致。
〔九〕吊车〔行车〕
既可纵向移动，又可以横向移动。
〔十〕滑冰台
五、制冰间建筑尺寸确实定
〔一〕长度
L≥L1+L2+L3+L4+L5〔m〕
〔二〕宽度
B＝nb+（n－1）b1+2b2〔m〕
b1＝0.8~1m
b2=1m
〔三〕高度
H=h1+h2+h3〔m〕
六、盐水制冰间设计要求
制冰属于多水作业，盐水也有一定的腐蚀性。
故：
1、制冰间常为单独建筑
2、制冰间应靠近机房
3、出冰侧应靠近贮冰间〔冰库〕，为了解决冰块的垂直运输，也可
布置于冰库或多层冷库的最上层。
4、具有良好的通风、采光条件。
七、提高盐水制冰效率的措施
〔一〕降低盐水温度，加大换热温差，提高结冰速度。
据资料介绍：
当t工作从－8~－18℃时，其制冰能力可提高一
倍。
但耗电增加，且冰容易爆裂。
防止冰爆裂：
让冰桶在空气中停留片刻，并适当降低融冰温
度。
〔二〕制空心冰，可缩短结冰时间。
试验说明：
使冰块中心15%重量的水全部结冰，需要占去全
部结冰时间的40~50%。
〔三〕原料水预冷，或利用融冰池里的水制冰。
把原料水20℃预冷到+4℃以下，可以缩短制冰时间。
〔四〕采用液压推进机构，使冰桶在固定位置入池和吊冰。
使结冰时间相近，防止盐水温差造成结冰时间不一。
§9－2其他制冰装置——快速制冰
快速制冰是利用制冷剂直接在管道内或设备内蒸发，使管道或设备
外的水冻结成冰。
与盐水制冰相比，具有冻结快、设备轻、耗钢材少、
占地面积小，无腐蚀等优点；且为工厂定型配套生产，故投产快，但制
出的冰较脆、冰块外表大而容易融化，目前只用于小型冷库食品加工厂
或渔船上。
常用快速制冰设备：
〔一〕板冰机
〔二〕片冰机
〔三〕管冰机
〔四〕桶式快速制冰机
§9－3冰库〔贮冰间〕
冰库：
指专用于贮冰的冷库。
贮冰间：
指附设于食品冷库内的贮冰用房。
一、对象
用来贮存冰块〔淡水、海水〕
二、设计参数
根据种类及原料水的不同，库温为
盐水制冰：
－4℃－6℃
淡水冰块快速制冰：
－8℃
淡水片冰：
－12℃
片冰海水片冰：
－20℃
三、冷却设备、布置
采用光滑顶排管，需增设墙管时，应设高墙管。
对大型单层冰库
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