家乐福超市冷冻冷藏设备设计应用

    江苏科立德制冷设备有限公司  陈永刚
    家乐福（中国）管理咨询服务有限公司  李国栋

    一、工程概况

  家乐福大竹新华店于2013年8月开业，是法国家乐福集团在中国开设的第221家大型卖场。它位于四川省达州市大竹县竹阳镇一环路东段煌歌商业广场H区商城家乐福，营业面积约10690多平方米，经营范围主要从事商品零售。
    

    二、设计参数

    1、设计依据

    1)冷库设计规范(GB 50072-2010)

    2)容积式制冷压缩冷凝机组标准(JB-T9056-1999)

    3)家乐福制冷设备设计规范

    4)科立德并联机组设计规范。

    2、室外气象参数

    地点：四川
    夏季通风温度：+28.6℃

    夏季空气调节日平均温度：+27.9℃

    夏季室外计算湿球温度：+26.4℃

    夏季通风相对湿度：70%

    三、方案设计

    1、现状

    人为的制冷提高了人类的生活品质，为人类的生活创造了舒适和便利，但不可避免地也成为了能耗大户，其中超市的制冷设备，尤其是陈列柜耗电更为厉害，在发达国家其超市的耗电中大约有50~70%是由制冷系统所消耗的，因此大型超市都在考虑如何降低自己的能耗。

    2、制冷系统设计方案：

    本着技术水平先进、成熟、经济实用、操作简单、运行可靠，节省能源的原则来制定设计方案。并联制冷机组作为超市、冷库、速冻系统内所有的低温食品陈列柜、熟食品陈列柜、果蔬品陈列柜、制冰机和冷库蒸发器的动力“心脏”，被广泛应用在各大中型超市中。

    A.压缩机确定
   
    艾默生环境优化技术作为一家在暖通空调制冷领域全球领先的公司一直不断提高其半封活塞和涡旋压缩机技术，使其能够适应商用冷冻领域要求，运行范围广，能够根据特殊要求匹配系统。喷气增焓数码调节使涡旋在小型零售业应用广泛，而半封活塞压缩机则是大型商业冷冻的理想选择。在这些应用中维护的便利和容量的调节性非常重要。
   
    最新的谷轮Stream™碟阀半封活塞压缩机的5大优势：
 
   ◆ 诊断技术

    提供先进的CoreSense™保护和诊断及数据交流模块，延长设备寿命。

  ◆ 高能效

    独特的技术使Stream压缩机相比市场上同类压缩机能效比高出10%，有效减少碳足迹，降低运行费用。
 
    ◆ 多制冷剂应用

    独特的碟阀技术使谷轮Stream™压缩机同一型号可适用多种冷媒应用，始终保持出色特性。
 
    ◆ 调节技术

    可使用数码技术或变频器进行连续的容量调节，4缸调节范围50~100%，6缸压缩机33%~100%。两种调节的好处体现在节能，精确的蒸发器送风温度与吸气压力控制，除了这些好处外，数码调节提供了更多的优势。转速恒定系统回油不存在问题，压缩机开停次数减少，提高接触器及设计本身的寿命，减少了吸气侧压力的波动，并可尽量提高政法压力设定点，提高效率，能效高于同类型的压缩机10~15%。
 
    ◆ 低噪音

    消音罩使谷轮Stream™压缩机成为市场上最安静的压缩机，满足对噪音有严格要求的应用。

    艾默生环境优化技术始终坚持为客户提供最佳的解决方案和运行效果。
    

    B.冷凝器确定：

    科立德制冷提供专业的换热器,样本可在WWW.CRYOTEK.COM.CN下载。

   其主要的特点：
 ◆ 专利的浮动盘管
 ◆ 高效紧凑的设计
 ◆ 波浪型铝翅片
 ◆ 所有的部分经过严格的防锈处理，最大限度防止腐蚀，并有防腐涂层可供选择
 ◆ 采用德国进口品牌高效电机，6极/8极双速电机可选
 ◆ 猫头鹰型低噪音风叶，风量大，能耗低
    

    3、电气控制方案：

    根据超市制冷系统的设计，选择控制系统根据吸气压力对并联压缩机自动控制，实现对蒸发压力、系统能量和冷量输出的检测和调控，并根据排气压力对风冷冷凝器进行自动控制，对整个系统的各项参数进行监控，使系统的能效比达到最佳状态。
 
    ◆ 温度的控制

    通过温度传感器感应柜体温度，并通过输入模块将温度传感到控制器，控制器对温度传感器信号进行判别，控制供液电磁阀状态。
 
    ◆ 吸气压力控制

    通过吸气压力调节压缩机运转，保证负荷匹配和均匀机头运转时间。
 
    ◆ 排气压力控制

    通过启停风冷冷凝器风扇或使用变频器和EC风机时通过调节转速控制冷凝压力。
 
    ◆ 防凝露加热丝的控制

    陈列柜防凝露加热丝无需一直打开，控制器根据卖场相对湿度来循环控制防凝露加热丝的开停。
 
    ◆ 照明控制

    根据卖场关闭时间、上货时间、营业一般时间、营业高峰时间来设定照明控制时间。
 
    ◆ 化霜控制

    根据卖场的相对湿度合理地调整化霜时间和次数。
 
    ◆ 报警控制

    根据输入信号对陈列柜的工作温度、压缩机的高低压、油压、排气温度、储液器的液位报警、制冷机组的吸排气压力等进行监控，当监控数据超出设定范围或危害食品储存或系统运行时，控制器发出报警信号，如果有需要的话关闭压缩机或冷凝器
 
    ◆ 其他控制

    并联机组压缩机的数码调节，热回收，过冷，双吸气等节能技术越来越成熟的应用在超市系统中。

    四、设备选型

    (一)基础数据整理

    表一：冷冻末端设备负荷

    表二：冷藏末端设备负荷

    从以上表格可以得出

    冷冻末端设备总制冷量:

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

    冷藏末端设备总制冷量：

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

    QH总=QH1+ QSC=10.92+24=45.84 Kw

    (二)根据家乐福技术规范确定谷轮™压缩机型号：
 亚洲所有的国家都必须要采用R404A的制冷剂；
 最小的能量级为总制冷量的10%，且要能实现额外的能量级控制；
 单机头压缩机匹数不超过32匹；
 每个机组最少3台，最多6台压缩机，机组的总匹数大于等于30匹。
 使用不等大小的压缩机，每个机组要求最好3个不同的匹数的压缩机；
 机组所有的制冷量必须要有15%~20%的余量。

    1)确定低温机组压缩机型号为:

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

   
    以上参数参考艾默生环境优化技术的谷轮™压缩机选型软件7.7

    根据选型软件计算过冷35K时制冷量

    QLT计算制冷量=65.2 kW＞QL总×1.2=44.3×1.2=53.16 kW

    结论：

    所以确定的压缩机能够满足实际需要制冷量。

    2)确定中高温压缩机型号为：

    –MT:  4MAD-22X+4MAD-22X+ 4MI-30X
    –HT:  LA10-020E+LA40-040E+3SCH-100E
    MT：
 　  　 　 　
　
    HT：
     　
     　
    根据艾默生环境优化技术的谷轮™冷冻压缩机选型软件计算数据MT制冷量

    QMT计算制冷量=94.30 kW＞QM总×1.15=80.98×1.15=93.13 kW

    结论：

    所以确定的中温压缩机能够满足实际需要制冷量

    QHT计算制冷量=55.43 kW＞QH总×1.15=45.84×1.15=52.72 kW

    结论：

    所以确定的高温压缩机能够满足实际需要制冷量

    (三)根据家乐福技术规范确定CRYOTEK风冷冷凝器：
 风冷冷凝器前必须加装三通阀；
 冷凝器必须要防腐，电器必须要防水；
 冷凝器的翅片间距是每英寸不超过10片；
 冷凝器的噪音必须要满足当地的要求，10米处的噪音不超过55dB(a)
 制冷剂类型、海拔、环境温度等影响因数都要考虑进去，冷凝器需要有25%~35%的余量;
 低温系统T.D.最大6.5K,中温最大7.5K；

    1)确定低温机组冷凝器型号（参照科立德冷凝器样本）：
    低温散热量要求:QLT散热量×1.35=76.65×1.35=103.48 kW
    制冷剂:  R404A ----------------------------------------- F1=1.00
    散热温差:6.5 K, 过冷度 2 K------------------------------- F4=0.989
    环境温度:27.9 ℃ ---------------------------------------- F2=1.003
    海拔高度:500米 ----------------------------------------- F3=0.97
    所要求冷凝器的散热量 = 103.48×15/6.5/1.00/0.989/1.003/0.97=248.18 kW
    CRC144L0308LN 15K换热温差时的负荷是144 Kw
    结论：
    选择2台CRC144L0308LN

    2)确定中高温机组冷凝器型号（参照科立德冷凝器样本）：
    中高温散热量要求(QMT散热量+ QHT散热量)×1.25=207.56×1.25=259.45 kW
    制冷剂:  R404A ----------------------------------------- F1=1.00
    散热温差:7.5 K, 过冷度 2 K------------------------------- F4=0.980
    环境温度:27.9 ℃  --------------------------------------- F2=1.003
    海拔高度:500米 ----------------------------------------- F3=0.97
    所要求冷凝器的散热量 = 259.45×15/7.5/1.00/0.980/1.003/0.97=544.23 kW
    CRC287L0608LN 15K换热温差时的负荷是287 Kw
    结论：
    选择2台CRC287L0608LN

    (四)机组控制器确定

    根据家乐福电器要求确定选用艾默生环境优化技术的CPC E2控制器，CPC E2制冷控制器提供了一套完美的先进超市制冷控制，可帮助减少能耗和维护保养费用，并且具有高精度的温度控制，能保证较高水平的食品质量。

    低温机组控制器硬件：

    中高温机组控制器硬件：

    五、设备现场完工图片
 

   
    六、总结

    目前家乐福大竹新华店已经投入使用，该项目是谷轮Stream™半封活塞压缩机和CoreSense™技术在超市项目的第一次成功应用。本工程从最初的设计到最后的安装调试，经过了数次的调整，最终满足了家乐福方面的使用及控制要求，在节能和设备维护的简便性上也得到了家乐福的肯定。

    附制冷系统原理图：

    低温原理图
    

    中高温原理图：