文｜謝鵬

媒體｜冷庫視界

Co-elite冷鏈社群是由冷庫視界組建的致力于開展冷鏈行業上下游知識、經驗、技術、洞察和資訊交流與分享活動的線上社群，群內人群主要分為甲方貨主、技術、規建、工程、投資、物流、供應鏈板塊負責人，也有相關工程、技術、設備服務商高管與資深人士、行業專家等。冷庫視界將不定期邀請到群內成員為大家分享行業洞察與思考、優秀案例、管理模式等助力企業自我改進。

本期有幸邀請到漢鐘精機謝鵬為群員分享話題：“冷庫如何進行制冷系統選擇”，謝總從事制冷行業15年，曾主導建立公司冷凍冷藏壓縮機產品線與市場銷售策略，在制冷壓縮機領域具有豐富的從業經驗。分享會后，群員就謝總的分享內容進行問答交流。

各位業界專家、領導、朋友們，大家晚上好！我是漢鐘精機制冷事業部的謝鵬，漢鐘精機是一家專業從事螺桿壓縮機研發、生產、銷售的公司。因壓縮機的發展必須結合市場應用的需求，而近年來由于安全、環保等因素的考量，制冷系統的選擇越來越多，不同制冷系統到底有何特點，什么樣的應用場景適合什么樣的制冷系統，都需要客觀的分析，所以我們一直在對各種制冷系統的特點進行理論分析以及實際應用效果調研，以作為我們制定產品發展方向的重要依據。

作為冷庫視界專家會委員之一，應冷庫視界要求，今天我特別準備了一些材料與大家進行分享。咱們的群是冷鏈學社，我只是起到拋磚引玉的作用，歡迎大家充分溝通交流，希望在思想碰撞中可以得到更加客觀、準確的結論，以指導行業更加綠色、健康的發展。

——漢鐘精機制冷事業部經理   謝鵬

一

冷庫市場現狀簡述

疫情爆發之后，冷鏈行業加速發展，同時政府出臺相關政策意見為行業發展帶來良好政策環境，電商冷鏈物流系統的發展以及食品加工企業產能擴充，從需求側驅動冷鏈設備的市場增容。冷鏈物流的主要設施包括冷庫或低溫物流中心、生鮮食品加工中心（包括中央廚房）、冷藏運輸車、超市陳列柜等。而在冷鏈物流的所有環節中，冷庫是最核心的設施。隨著人們生活水平的日益提高，中國居民消費能力持續增強，對冷凍冷藏食品的需求越來越大；以及社會對食品安全的關注加強，很多食品需要在生產、儲存、運輸等全過程冷鏈，促進了對冷庫需求的增加。冷鏈是國家內循環戰略的一個重要載體，資本市場也在持續關注與進入該市場，加之電商物流頭部企業的積極布局，使終端消費需求逐漸打開，也引導冷庫市場與食品加工市場的持續擴容，從而整個冷凍冷藏市場保持兩位數的穩定增長。

二

雙碳時代對冷庫制冷設備選擇的影響

近年來我國推動的“雙碳”政策，關乎我國的戰略安全，也涉及到人類的未來。對于冷庫應用而言，雙碳政策主要涉及到兩方面：

1

直接碳排放的影響

主要表現在冷庫制冷設備中制冷劑的選擇，不同制冷劑的GWP值大小不同，GWP是一種物質產生溫室效應的一個指數（GWP是在100年的時間框架內，各種溫室氣體的溫室效應對應于相同效應的二氧化碳的質量。二氧化碳被作為參照氣體。二氧化碳的GWP值定義為1，GWP值越大則說明該物質的溫室效應越嚴重，即碳排放量越高）。所以選擇不同的制冷劑也意味著環保性的不同，但由于制冷劑只有排放到大氣才會產生相應的溫室效應，如果能有效的降低制冷劑泄漏量，即便選擇GWP相對較高的制冷劑，對溫室效應的影響也有限。

制冷劑

GWP值

安全等級

R22

1430

A1

R507A

3990

A1

R448A

1273

A1

NH3（氨）

0

B2

CO2（二氧化碳）

1

A1

表1、冷庫制冷設備中常用制冷劑特點

表2、制冷劑安全等級

2

間接碳排放的影響

主要表現在冷庫制冷設備的運行能效值COP，即單位制冷負荷下的耗電量，COP值越大則說明同樣的制冷負荷下耗電量越小，越省電，折合為一次能源消耗量與碳排放量就越小；以萬噸冷庫為例，制冷系統占冷庫建設成本的13%左右，水電費占冷庫運營成本13%左右；據我們進一步與一些冷庫建設方溝通了解到，制冷壓縮機在冷庫建設成本中僅占3~5%，但制冷壓縮機在冷凍庫項目中的耗電量占冷庫總耗電量的85~90%左右。壓縮機產品作為制冷系統的心臟，采用高效壓縮機可以從根本上提升整個制冷系統的效率，來降低整個項目的運營費用，同時亦可降低一次能源碳排放量。

三

冷庫新國標對冷庫制冷設備

選擇的建議

新冷庫設計標準《GB50072-2021 冷庫設計規范》（以下簡稱《規范》）已于2021年12月1日正式實施，其中對冷庫制冷系統的選擇做出了如下要求與建議（以下6.3.3、6.3.4、6.3.5、6.3.6均為《規范》中制冷相關條款）：

6.3.3 制冷劑的選擇應符合下列規定:

1

對于生產性冷庫和物流冷庫，其中具有分揀、配貨功能的穿堂或封閉站臺不應采用氨直接蒸發制冷

2

商用冷庫不應采用氨

3

大、中型冷庫和大、中型制冷系統不宜采用鹵代烴及其混合物在冷間內直接蒸發制冷

如上6.3.3對制冷劑的要求，總結為：

01

對于有人員有可能接觸到制冷劑的場合，不應使用氨（NH3）作為制冷劑，以防氨泄漏帶來的安全事故；

02

對于大中型制冷系統，不推薦使用R22\R507等GWP較高的氟利昂直接蒸發應用，因直接蒸發應用的系統往往制冷劑充注量較間接蒸發應用的系統大（間接蒸發應用即為載冷應用），而且直接蒸發應用的系統，因為在冷庫現場有大量焊接施工，增加了系統泄露隱患，從而也增加了氟利昂泄漏帶來的溫室氣體效應；而采用間接蒸發系統后，現場施工的管路都是載冷劑接觸的部分，即便發生泄露，對環境的影響很少；故此項可理解為不推薦使用氟利昂工質的直接蒸發系統，但不明文規定不推薦使用氟利昂工質的間接蒸發系統（載冷系統），推測是因為間接蒸發系統（載冷系統）較直接蒸發系統多了一級換熱溫差，采用同樣的制冷壓縮機時能效要低5%-8%，且系統造價略高，故未做明文規定推薦與否，完全由項目本身的側重點決定是否選用；

03

二氧化碳（CO2）未在文中體現，說明不明文規定也不推薦使用，推測是因為CO2在此類應用中環保性雖好，但因系統能效在某些應用中并不理想，且系統造價沒有競爭力，故未做明文規定是推薦與否，完全由項目本身的側重點決定是否選用；

6.3.4 載冷劑的選擇應符合下列規定：

1

商用冷庫不應采用氨水溶液載冷劑

2

氨水溶液載冷劑的質量濃度不應超過10%

3

對于大、中型制冷系統，載冷劑使用溫度低于一5℃時，宜采用二氧化碳

4

鹽水載冷劑的凝固溫度應低于設計蒸發溫度，并且溫差不應小于5℃

如上6.3.4對載冷劑的要求，總結為：

01

對于人員有可能接觸到載冷劑的場合，不應使用氨（NH3）作為載冷劑，以防氨泄漏帶來的安全事故；

02

對于中、低溫載冷應用，推薦使用二氧化碳（CO2）作為載冷劑。

6.3.5 大、中型的生產性冷庫和物流冷庫宜采用集中式制冷系統

6.3.6 對于制冷劑采用鹵代烴及其混合物的直接蒸發制冷系統，不宜采用多倍循環供液

如上6.3.5&6.3.6對于系統的要求，總結為：

01

大中型冷庫推薦采用集中式制冷系統，而不推薦分布式制冷系統；此項應該是由于一般集中式制冷系統的能效與運維較分布式制冷系統有優勢，故推薦采用集中式制冷系統。

02

即便采用氟利昂的直接蒸發系統，也不推薦使用多倍循環供液的桶泵系統；此項與上述6.3.3第3點考量點相同，因直接蒸發系統氟利昂充注量較大，采用多倍循環供液的桶泵系統氟利昂充注量更大，且現場焊接點更多，出于環?？剂浚煌扑]使用。

綜上，新版冷庫設計標準對制冷劑的選用推薦是基于雙碳政策的直接碳排放影響與安全性考量，但未具體提及間接碳排放的影響，即系統能效的影響，不過仔細解讀后可發現，其深層含義有考量到此因素。

四

雙碳時代冷庫用制冷系統如何選擇

環保、節能、初投資能否兼顧

據相關單位統計，目前市場上冷凍庫的占比超過70%，是主流應用場景，不同應用場景的系統選擇建議也不同，因篇幅有限，本文僅聚焦在冷凍庫的對比分析，即-18至-25℃凍結物冷藏間的對比分析。

圖2、目前冷庫應用的主要系統形式

 環保方面 

1

從上文《GB50072-2021 冷庫設計規范》的解讀可知，純氟系統因為使用氟利昂作為制冷劑，而氟利昂有較高的GWP值，在標準中皆不推薦使用，所以對于以環保性作為項目第一考量因素的項目，不宜使用此系統，不論是直膨或桶泵。

2

從上文《GB50072-2021 冷庫設計規范》的解讀可知，純氨系統在環保性方面沒有問題，但因氨的安全等級屬于B2類，在人員有可能接觸到氨的項目，不應使用此系統，若沒有相關限制，則可使用該系統；因無論是標準抑或地方政策，目前對氨的使用限制仍然較多，故在下文對比中，將不再展開對使用氨作為制冷劑的系統分析。

3

從上文《GB50072-2021 冷庫設計規范》的解讀可知，CO2在環保性方面沒有問題，因能效與造價考量，標準未明文規定是否推薦使用該系統，但若以環保性作為項目第一考量因素的項目，且因氨的安全性限制無法使用，CO2復合系統是一個能較好滿足項目需求的方案。至于是采用CO2復疊系統還是載冷系統，仍需結合節能、初投資整體考量。

  節能方面  

從表3可知，皆采用單級壓縮技術時，R507/CO2復疊系統能效>純R507系統能效>R507/CO2載冷系統能效，但若綜合寬溫區單機雙級壓縮技術考慮時：

1

對于非環保優先的項目，采用純氟系統時，R507寬溫區單機雙級壓縮系統較常規R507單級螺桿系統能效有明顯優勢。

2

對于環保優先的項目，采用CO2復合系統時，R507寬溫區單機雙級壓縮/CO2載冷系統較R507單級壓縮/CO2復疊系統能效有明顯優勢（復疊系統中再采用單機雙級壓縮技術對能效基本沒有提升效果）。

綜上，從節能方面來看，不論是環保優先的項目抑或非環保優先的項目，采用寬溫區單機雙級壓縮技術皆在能效方面有一定優勢。

表3：低溫冷藏庫制冷系統方案滿載性能對比表

 初投資方面 

據調研得知（以下對比皆為設備成本對比，不含保溫）：

1

純氟直膨系統較純氟桶泵系統成本低10%-30%。

2

CO2復疊系統較純氟桶泵系統相比，冷凍庫單體5000平方成本差異70%-100%，單體1萬平方成本差異30%-50%，單體2萬平方成本差異10%左右（因為系統越大，桶泵系統的充氟利昂越多，成本越高，故差異逐漸減小）。

3

CO2載冷系統較CO2復疊系統成本低5%-10%。大體成本排序為：純氟直膨系統<純氟桶泵系統<co2載冷系統< CO2復疊系統。此外，在純氟系統應用中，對于單體5000平方以上的項目，采用寬溫區單機雙極壓縮技術的成本與采用常規單級壓縮技術的成本相當。

綜上，從三個維度綜合考慮，且不考慮氨作為制冷劑的條件下：對于環保優先的項目，相較于R507/CO2復疊系統，R507寬溫雙級/CO2載冷系統無論是在節能性抑或初投資方面皆有一定優勢；對于非環保優先的項目，相較于R507常規單級壓縮系統，R507寬溫區單機雙級壓縮系統在節能性有明顯優勢，且對于中大項目而言，造價相當。

此外，對于系統選擇還應考慮全負載綜合能效、融霜方式、維保費用、蒸發器形式、供液形式等，因本文篇幅有限，就不再展開分析。

項目分享

《項目案例——山東某 R507寬溫區雙級變頻技術+CO2載冷冷藏庫項目》

客戶需求：該冷庫原采用氨制冷系統，出于對安全性以及人工成本的考慮，對制冷系統進行改造。通過與客戶的溝通，若采用直接制冷系統會導致氟充注量較大，造成運行成本高且不環保，綜合考慮能效優勢以及環保要求，最后采用 R507寬溫區雙級變頻壓縮節能技術+CO2 載冷的間接制冷系統。

庫溫需求：-20℃設備應用：冷藏庫（R507/CO2載冷系統）

貨物信息：蔬菜、水果包裝材料：紙箱、編織袋

冷庫規模：共有 1#～4#庫四間冷藏庫，冷庫尺寸見下表：

該冷庫屬于中大型冷庫，采用LT-S-V系列160匹寬溫區雙級變頻壓縮機，冷庫末端蒸發器采用的頂排管布局，采用 R507/CO2間接制冷系統。通過載冷劑與制冷機組的蒸發器換熱，從而帶走冷庫內物品的熱量。CO2系統完全潔凈，無冷凍油殘留，運行換熱效果遠優于傳統氨或氟系統，降溫快，同時無須考慮制冷末端殘留冷凍油的處理問題；載冷系統換熱面積不會減少，同時采用寬溫區雙級變頻壓縮機根據庫內負荷實時調節壓縮機負載，在實現節能的同時保證庫溫需求。

用戶反饋：全自動控制，相較于廠內舊的氨開啟設備使用方便很多。在安全性、氣味等提升很多，運行電費低，除霜周期長，穩定性好，使用無不良反饋，且二期項目已依舊采用該類系統。

環保效益：現場使用 CO2低壓循環桶 5.8m3，相比于 R507（GWP=3990），CO2減排3990 倍。

能效收益：采用了寬溫區雙級變頻壓縮技術，節能效果明顯。載冷端使用 CO2作為載冷劑時，由于 CO2優良的性能，在作為載冷劑時，具有冰點低，黏度小、可減少載冷劑輸送過程中的壓力損失，泵功率可節約 90%，載冷劑分布更均勻，并且蒸發器無油膜覆蓋，換熱效率高。因此即使載冷存在一定的換熱溫差，但使用 R507寬溫區雙級壓縮節能技術+CO2載冷的組合，在相較于各種 CO2 復疊技術能效皆有一定優勢。蒸發器形式采用頂排鋁排管，管徑為 25mm，采用雙管制熱氣融霜設計。使用二氧化碳作為載冷劑，由于二氧化碳熱容量非常大、換熱效率高，因此蒸發器的換熱溫差小，此設備運行兩年多仍無需除霜。由于除霜周期長，貨物干耗少，儲存水果、蔬菜等產品時，減少了果蔬水分丟失，保障了貨物的價值，且項目電費極低，詳見下表：

綜合分析，此項目食品廠冷庫，采用507雙級變頻+CO2載冷技術，蒸發器采用頂排管，理論能效較純氟單級桶泵系統高20%左右，之所以運行費用極低，主要原因是由于該冷庫是出口類生產性冷庫，貨物周轉量較小，且屬于改造項目，原制冷設備老舊，所以客戶對比發現新系統節能效益十分明顯；此外，在項目中我們發現，因采用CO2作為載冷劑，CO2密度高、換熱效率好，所以庫溫與蒸發溫度的換熱溫差僅為2-3K，使該項目連續運行兩年仍無需除霜，也給我們以啟發，對于CO2冷風機應用，因為CO2換熱效率高，干耗少，除霜周期長，是否可采用電融霜的方式以降低系統成本（相較于CO2熱氣融霜），同時也保證使用效果。

《項目案例——天津某知名快遞平臺干改冷

物流冷庫項目》

改造前期的土建消防和規劃報審以及庫區結構加固，是本項目實施的重要保證。由于該工程原設計為干倉，按照冷庫設計規范及現有消防設計規范的要求，需要重新劃分防火區，并進行消防認證。該項目被劃分為3個防火區，每個防火區采取了防火性能更強的設計措施，以保證本項目的順利實施:同時，由于原有月臺未封閉，為保證改造后冷庫運營的質量，對改造部分的月臺進行了封閉處理，并報規劃部門重新審批，保證了冷庫改造的合規性。

改造后的冷藏庫共分為8間冷藏間和2個穿堂，其中3間變溫庫，4間低溫庫，1間中高溫庫(溫區詳見下表)。

綜合分析，此項目為快遞用物流周轉庫，皆為R507純氟直膨系統，蒸發器采用冷風機，其中冷凍庫采用了寬溫區雙級壓縮技術，能效較常規單級壓縮技術高約25%左右。據用戶統計反饋，21年10、11月每平方每天耗電量約0.27元至0.3元，預測年平均每平方每天耗電量約0.4元左右。

群友問答

問

今年某公司計劃落地ESG示范冷鏈園區（這是公司政策），建議在壓縮機或相關機組上如何選擇？

答

在冷凍庫的制冷系統選擇中，從三個維度綜合考慮且不考慮氨作為制冷劑的條件下：對于環保優先的項目，相較于R507/CO2復疊系統，R507寬溫雙級/CO2載冷系統無論是在節能性抑或初投資方面皆有一定優勢；對于非環保優先的項目，相較于R507常規單級壓縮系統，R507寬溫區單機雙級壓縮系統在節能性有明顯優勢，且對于中大項目而言，造價相當。

此外，對于系統選擇還應考慮全負載綜合能效、融霜方式、維保費用、蒸發器形式、供液形式等，因本文篇幅有限，就不再展開分析。初步來看，用寬溫區雙級/CO2載冷應該是個可兼顧多方因素的選擇，具體還要結合詳細的項目信息，因為今天分享的結論是有一些前提條件的。

問

寬溫區單機雙級螺桿，具體建議的應用庫溫范圍大概多少？哪一段庫溫會更節能？

答

寬溫區單級雙級螺桿的蒸發溫度范圍是-10℃至-65℃ 在蒸發溫度-15℃就較單級壓縮機能效高10%了，蒸發溫度越低 能效高的幅度越大，一般蒸發溫度與庫溫的設計溫差在7-10K。

問

如果是恒溫庫的話，需要在高溫區設定恒定溫度（15度左右），怎么樣的設備組合會比較經濟實用？能耗方面如何？

答

應該要用高溫機組+使用冷熱對沖控制 ，可以依據目標迅速調整溫度，以達到恒溫的效果。能耗方面會比較節能，因為是用冷熱對沖 ，不是用電加熱，只是設備造價會略高一些 因為控制要求比較高。

問

如果冷庫，特別是冷藏間需要隔小間，那設備的使用、能耗的降低或提高效率，有什么建議。（特別是那些有可拆裝靈活式的冷庫板的冷庫）

答

針對多間庫且需要隔小間庫的應用場景：用真變頻技術，能調精度高，而且卸載運行的能效衰減很小;如在已有項目里去隔小間 庫溫還不同，應該新增專門搭配的機組最合適了，因為庫溫都不同了，原設備很難兼顧。

 “ 

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