恒溫冷庫區域空間溫差的調節與控制

恒溫冷庫區域空間溫差的調節與控制

　　恒溫冷庫是儲藏果品、蔬菜、鮮蛋、花卉和其它易腐易爛商品的專用商儲設施。規范合理，嚴格科學的溫度控制是恒溫冷庫保證商品儲藏質量的關鍵。由于恒溫冷庫客觀上存在著區域溫差和空間溫差，并不能保持絕對平均和恒定的最適溫度，這一負面效應，直接影響著冷藏商品的整體質量和企業的經濟效益。所以，必須采取行之有效的技術措施，對區域空間溫差進行工藝調節和嚴格控制，最大限度地縮小恒溫冷庫內各個區域和不同空間的溫度差異，使所儲商品全部處在最佳的溫度狀態。這也是恒溫冷庫整體管理水平的一項重大技術課題，值得進一步研究和探討。

　　一、形成區域空間溫差的主要原因

　　區域空間溫差的形成主要有下述幾種原因：

　　1、商品冷藏間的構造；恒溫冷庫的商品冷藏間是長寬高構成的空間，空間的長短、寬窄、高低是形成區域空間溫差的基本原因。冷藏間的構造雖然在設計上考慮到結構對控溫差異的影響，但無法從技術上使冷藏間內區域空間溫度達到相對均衡。一般情況下，冷藏間的體積越大，冷熱空氣的對流和交換越困難，區域空間的溫差越大。

　　2、冷熱空氣的物理比重；在商品儲藏環境中，決定溫度高低的是冷熱空氣的交換方式和頻率，在冷熱空氣的交換對流過程中，由于冷熱空氣的物理比重不同，熱空氣聚集在冷藏間的上部，而空氣溫度的最低點常在冷藏間的底層，根據這一物理學原理，冷藏間內必然形成上下空間溫差，冷藏間設計的高度越高，上下空間溫差就越大。

　　3、冷源相對集中；一般恒溫庫的制冷設備大都采用箱式冷風機，而冷風機蒸發器的蒸發溫度大部分都設計在-15℃左右，并且蒸發器通常是固定在冷藏間的一個方向的某一個位置點上，冷藏間的冷源主要來源于蒸發器，這就形成了冷源的相對集中。雖然冷風機在設計上采取了遠距離的強制送風措施，但往往由于距離遠，阻力大，風量損失多而不能達到溫度均衡的目的，從而必然地造成一定區域內的長度區域溫差。有些大型冷藏間長度有的達到40米，由于距離過遠，造成的區域溫差有時是相當大的。

　　4、商品的堆碼形式；商品是冷藏間內的主要熱量來源。入庫商品的品種、數量、時間及商品堆碼的密度、高度、寬度和商品的包裝形態都是導致區域空間溫差的因素。制冷除冷卻冷藏間的空氣溫度外，還要不斷地冷卻商品因呼吸作用而散發出的熱量，由于堆碼形式的不合理不科學，商品在儲藏期間散發的熱量不能及時冷卻，冷熱空氣不能有效地在貨堆內外進行交換和流通，也會造成區域空間的溫差，從而直接影響商品的儲藏效果。

　　5、其它原因；恒溫冷庫區域空間溫差的形成還有很多其它原因，例如：冷庫構造中各部位保溫性能的差異，各種冷橋的存在，冷藏間的向陽面，庫內電力設備的超負荷運轉，倉門的頻繁開啟，不規范的沖霜過程等，都是造成恒溫冷庫區域空間溫差直接和間接的原因。

　　二、區域空間溫差在冷藏間的態勢分析

　　恒溫冷庫冷藏間內的區域空間溫差形成原因復雜，形式表現不一，呈現多種態勢，現以邢臺市果品公司恒溫庫為例，對冷藏間的區域空間溫差態勢做一簡要分析。邢臺市果品公司為3000噸級恒溫庫。一個300噸的冷藏間，其建筑結構為長40米寬15米高5.5米，面積600平方米，空間體積3300平方米，按設計要求設置350平方米的箱式冷風機兩臺，規定的控溫指標為0℃，屬較大型冷藏間。在實際儲藏控溫過程中，冷藏間內大部分區域空間大都達不到或超過了規定的指標溫度，據實際觀測，最大的區域空間溫差可達3℃～4℃，最小區域空間溫差也在0.50℃～1℃。我們可以從以下幾個方面分析區域空間溫差的形成及變化態勢，以了解其規律性。

　　1、冷藏間長度溫差；冷藏間長度溫差是最顯著的區域空間溫差的表現形式，一般情況下，庫房的長度每增加10米，長度區域溫差幾乎就要增大1℃，長度越長區域溫差越大，特別是達到規定溫度指標停止降溫庫溫開始回升后區域長度溫差表現的更為突出。此時如控溫指標為0℃，平時溫度觀測位置設在冷藏間中心的話，經過區域溫度測量，在距冷風機最近端的溫度為-2℃，而在離冷風機最遠處的溫度則在2℃左右，此時一個區域溫度超過規定指標2℃，另一個區域溫度則低于規定指標溫度2℃，總的長度溫差則達到4℃。

　　2、高低空間溫差；一般冷藏間的空間高度最低的4米，最高的可達6米，商品堆碼高度通常占庫房凈高的70～80%，在這樣的空間高度中儲藏商品，由于冷熱空氣的物理比重作用產生和形成的空間高低溫差也是比較明顯的。以5.5米冷藏間的高度來觀測溫差，最高點和最低點的溫度一般也不小于1.5～2℃，每高度米的溫差大都在0.3℃左右，在達到指標規定溫度停止供液后，商品散發的熱量逐漸上升，高低溫差還會不斷增大。

　　3、長度與高度交叉的區域空間溫差的呈現形式；儲藏空間離冷風機最遠區域溫度最高，最近區域溫度最低，儲藏空間的最高處溫度最高，最低處溫度最低，整個儲藏空間溫度最高區域應在最遠處的最高點，溫度最低區域應在距冷風機最近處的最低點，儲藏空間的高度與長度的接點區域的終端即是區域溫差的最大差點。

　　4、商品堆垛內外溫差；商品在冷藏間必須堆碼存放，這就形成了一定體積和一定密度的商品垛堆。有時為了有效地利用和提高庫容量，還要人為地增加密度和加大體積。按有關規定和設計要求，冷藏間的空間利用率要達到80%，在這樣的高度空間中儲藏商品，雖然風機進行冷熱空氣的強制對流，但由于包裝的阻力和空氣通道的不暢，而使冷空氣不能順利地進入堆垛內，商品因呼吸產生的熱量也不能及時地散發出去，而停止降溫后，只靠冷熱空氣的自然循環是極難達到溫度均衡的。由于以上原因，形成了商品垛堆內外的區域溫差；冷藏間商品的垛堆越大，垛堆內外的區域溫差越大，反之則越小。據測試，一個長30米，寬5米，高4米的商品垛堆，垛堆的中心溫度和垛堆的外層溫度的溫差往往在1.5℃以上，每縱深米的溫差平均在0.25℃左右。

　　5、包裝內外溫差；冷藏間的商品都是不同形狀的包裝物盛裝存放的，有的商品為防止萎蔫失水和儲藏保鮮的需要，還要在包裝物內襯墊聚乙稀塑料薄膜袋和硅窗保鮮袋，大部分商品為防止磕碰擠壓還要進行單果包紙和套袋，商品的外包裝和內包裝都是隔熱材料制做的，這就形成了人為的隔熱層，其直接阻礙著庫內冷空氣和包裝內商品間冷熱空氣的傳導和對流，包裝內的商品熱也不易散發出去，造成了包裝內溫度較高，包裝外溫度較低的溫差現象。據測，一個盛裝15公斤蘋果的紙箱包裝，在冷藏間庫溫0℃的環境中，紙箱內的溫度常高于同區域庫溫0.5℃。

　　6、空氣與商品溫差；冷藏間的空氣溫度是測量庫溫的直接標準，各種商品儲藏中規定的各種控溫指標，即是指冷藏間的空氣溫度指標。商品溫度平常是指商品的表面溫度。在相同的和不同的區域空間，冷藏間的空氣溫度和商品的表面溫度往往也存在溫差，因為商品在儲藏過程中由于呼吸作用而不斷散發熱量，商品溫度總要高于商品周圍的空氣溫度，一般溫差通常在0.5-1℃之間。根據所儲商品的種類、形狀和大小、商品的內部溫度也程度不同地要高于商品的表面溫度。

　　7、沖霜時的溫差變化；冷藏間的蒸發器需要用井水及熱氨進行沖霜，沖霜雖然不是每天都要進行，但在沖霜過程中，冷藏間內的區域空間溫差將會發生相反的變化，這時的熱點區域已轉移到蒸發器周圍，因為外來水和熱氨都大大高于庫內溫度，水溫和熱氨溫度一般都在10℃以上，并且沖霜時間要持續20～40分鐘，這時蒸發器周圍的溫度通常要高于其它區域空間2～3℃甚至更高，直接影響著庫內的溫度均衡。

　　三、區域空間溫差對儲藏效果的影響

　　恒溫冷庫對溫度的要求是比較嚴格的。各種商品都有各自的控溫指標，一般上下波動幅度都不得超過1℃，蒜苔則要求更嚴，要求低于0.5℃。由于區域空間溫差的客觀存在，恒溫冷庫儲藏的商品必然受到不利影響，其危害主要有以下幾個方面。

　　1.是由于區域空間溫差的存在，使一部分或大部分商品處于低于或高于規定的指標溫度，造成一部分區域空間的商品儲溫較高，另一部分區域空間的商品儲溫偏低，這些處于不適宜儲溫環境中的商品，在長期儲藏過程中逐漸發生著不良的品質變化，使儲質參差不齊，從而影響整體儲藏效果，降低商品儲藏價值。

　　2.是處于溫度較低區域空間的商品極易發生大面積的低溫傷害。商品在儲藏中接近和達到其生理冰點，大都會發生程度不同的凍害。而有些商品對低溫相當敏感，一經發生凍害，將會完全喪失其商品價值，就是較耐低溫的商品，經過凍傷后也會降低其商品價值，造成不必要的經濟損失。一個儲藏蒜苔多年的恒溫庫，每年都有上萬斤或數萬斤蒜苔被凍壞，經濟損失很大，主要原因是由于區域空間溫差所致。

　　3.是處于溫度較高區域空間的商品，其實際儲藏溫度都超過了規定的指標溫度。持續的超溫，使商品長期處于不良的儲藏環境中，從而必然使商品的呼吸強度增加，加速商品的成熟衰老過程，導致品質下降，甚至腐爛變質。同時較高的溫度，極利于各種霉菌的生長繁殖，也會加重商品的危害。在恒溫庫內處于較高溫度區域空間的商品比處于正常溫度指標下的商品，儲藏時間要減少30～40天，商品損耗增加3～5%，保鮮指數也會明顯下降。

　　4.是由于區域空間溫度的高低差異，增加了所儲商品發生病理、生理病害的可能性。由于區域空間溫差形成的低溫，會使部分商品不同程度地發生冷害和凍傷，溫差形成的高溫，又會使部分商品早衰，持續的高溫和溫差的頻繁變化，可以使蘋果早發褐燙病，也會使在采摘、運輸、入庫過程中造成的人為機械傷不易自我愈合，庫溫的不均衡也會使商品的地方病害加重和惡化。

　　５.是區域空間的溫度差異在商品的氣調冷藏中，也會影響二氧化碳和氧氣的成分比例變化，而有些商品如蒜苔在冷藏中必須進行氣調儲藏，這種溫差變化極不利于氣體指標的有效控制，從而降低了氣體調節儲藏的效果。

　　四、區域空間溫差調節與控制的技術措施

　　第一，首先要確定冷藏間商品的最佳儲溫。從理論上講，最適宜的儲溫是指商品本身所需要的適宜溫度，而不是指庫內的空氣溫度。在確定某種商品的最佳儲溫時，必須考慮庫內空氣溫度和商品溫度的溫差值，其溫度值在同一區域空間一般都在0.5℃～1℃之間，而確定溫差值的前提條件是某種商品的生理冰點。一般商品的儲溫要盡量接近其冰點，但絕不能達到和超過這一界限，必須留有保險系數。把儲溫確定和控制在商品本身最適宜的溫度范圍內，是解決區域空間溫差的基礎技術步驟。例如，蘋果大部分品種的生理冰點為-1.5℃～-1.8℃，理論推薦儲溫為-1℃～0℃，而我們在實際控溫中，就要把庫溫降至-1.5℃～-0.5℃的范圍內，即庫溫最低不能低于-1.5℃，最高不要超過-0.5℃。

　　第二，選擇觀測溫度的最佳位置。要想掌握冷藏間各個區域不同空間的溫差情況和具體數值，必須以一個觀測溫度變化的最佳位置點做為依據。觀測溫度變化的最佳位置應設在靠近冷風機一端，庫房堆碼長度的1/3處。高度應確定在商品堆碼高度的1/2處。冷藏間的其它區域空間也要相應布點測溫，特別是冷藏間的特殊區域空間，如熱點區和冷點區，以便更加直觀和精確地觀測和計算溫差值。測溫儀要經常校對，不能存在誤差。溫差值計算采用直減法，即高溫區溫度值減低溫區溫度值。冷藏間恒溫值采取平均計算法。科學的高精度的溫差數據是調節控制區域空間溫差技術措施的先決條件。

　　第三，吊掛隔冷活動屏障。冷風機周圍冷源集中，溫度最低，屬于冷藏間的冷點區，平時溫度常在儲藏品的生理冰點以下，為了縮小整體溫差，可在庫內吊掛隔冷活動屏障。具體做法為：在距冷風機前端1～1.5米處，高處最好設在冷藏間的3/4處，在這個立面范圍內用隔熱材料做成隔冷活動屏障。通常的做法用普通棉被，內外縫襯0.08～0.10mm的塑料膜各一層，按照冷藏間的寬度以中心線為準做兩塊，上面用鐵絲把棉被掛起，做成活動式的可向左右兩邊拉開。達到規定指標溫度后閉后。庫內熱負荷大時再拉開，兩邊棉被的接縫處要留有20公分的搭合余地，這樣可隨時檢查設備運轉情況和進行沖霜操作。也可用磚、塑料板等隔熱材料做成固定式的隔冷屏障，中間留一小門，掛上門簾即可。這樣在冷風機制冷送風時，冷藏間前部的溫度可提高1℃以上，后部的溫度可降低0.5℃以下，效果非常好。

　　第四，調節冷風機送風強度。冷藏間是依靠風機把蒸發器產生的冷源從一端送向另一端強制空氣對流來達到降溫目的。由于風機送風筒較長，從十幾米到幾十米不等，又由于風機功率限制和風量流速阻力作用，冷空氣的輸送常呈現由強轉弱的趨勢，越遠風量越小風速越慢，直接影響冷藏間冷熱空氣的對流和交換，造成一端降溫迅速，一端降溫困難，前面庫溫偏低，后面庫溫偏高，這就需要從技術上調節冷風機的送風強度。具體措施為：依據風筒的長度，把風筒前端兩側的噴風口擋住一部分，使風量相對集中地輸送到儲藏間的另一端，進而加強冷量傳導平衡冷空氣的均勻分布。風筒風口可用多層紗布捆扎遮擋，前部的噴風口一般用6～7層紗布，中后部可酌情逐漸減少層數。風筒噴風口擋多少個，達到多少米，擋風口紗布用幾層合適，這要視冷藏間的大小和冷風機的功率及其它具體情況而定。總之，調節冷風機送風強度要達到最佳降溫效果，最理想的均衡儲溫為止。這一措施實施后，冷藏間的溫差一般情況下最低區域空間的溫度可回升0.5～1℃，最高區域空間溫度可降低1～1.5℃。調節冷風機送風強度要經過多次反復的試驗和修正才能達到最佳狀態。

　　第五，延長風機開機時間。冷藏間的冷風機是由蒸發器和風機兩大部分組成，蒸發器的主要功能是制冷，風機的主要功能是送冷，在冷藏間的溫度降到確定的最佳儲溫時，及時關閉蒸發器的供液閥。使風機繼續運轉，適當地延長一定的開機時間，使冷藏間的空氣繼續強制對流，達到庫內冷熱空氣加速循環，商品表面溫度加快冷卻，進一步均衡各區域空間的溫度縮小溫差的目的。延長風機開機時間大約控制在20～30分鐘為宜。為了避免因長時間送風而降低冷藏間的濕度，平時要注意庫內的濕度變化，必要時采取加濕措施，以防止商品嚴重失水，造成商品品質下降。

　　第六，商品的防凍護理。處于冷風機前端特別是前端底部的商品，因其離冷源最近，而蒸發器的蒸發溫度又常在-10℃以下，即使采取控制區域空間溫差的其它技術措施，也不能完全排除商品不受凍害的可能性，所以要對商品采取有效的防凍護理措施。其措施主要為：(一)在冷風機前端的商品，在堆碼時要與蒸發器留出一定的間距，一般的間距不少于2～2.5米。(二)在商品垛堆的正面和側面擋0.06mm～0.08mm的聚乙烯塑料薄膜1-2層，或者用草苫棉被進行苫蓋，正面要全部擋蓋，側面可視垛堆長度擋蓋3-4米。(三)在商品垛堆的底部墊板上鋪設隔熱層，材料可選用草苫、蒲包、紙箱板或塑料膜，寬度要達到3米左右。采取以上措施后，即使冷風機前端的空氣溫度達到-2℃或-2.5℃，商品也不會遭受凍害。

　　第七，商品垛堆的通風散熱。商品在入儲前要合理地計劃儲存總量，最好不要超過設計的冷藏能力，以避免冷藏間熱負荷過大，造成降溫困難，垛堆內溫度過高。為了利于商品的通風散熱，縮小垛堆內部和外部，商品表面和庫內空氣等諸項溫差，商品入庫和堆碼時要做到：

　　(1)要在商品下面放置花格墊板，不要把商品直接放到地面上。(2)垛堆不宜太大，垛堆之間要留有間隙，一般不要少于20公分。垛堆與冷藏間頂部及周圍墻壁也要間隔一定的距離。頂間距不低于50公分，壁間距不少于20公分。可參照原商業部頒布的《果品冷庫管理規范》的貨位垛推要求執行。(3)商品堆碼時必須在垛堆中間采取通風措施，垛堆橫向要留通風道，豎向要留井狀通風孔，通風孔道走向應力求與庫內空氣循環方向一致，直徑要根據垛堆的大小和商品包裝的形狀具體確定。不留通風孔道極易使垛堆內部商品上熱，發生悶垛現象。

　　第八，技術措施的配合應用。在實施解決區域空間溫差諸項技術措施時，要根據冷藏間的溫差情況交叉配合應用，幾項措施可以把溫差控制理想的，其它措施可不必全部采用。對控制區域空間溫差至關重要起決定性作用的技術措施則必須采用，如“吊掛隔冷活動屏障”，“調節冷風機送風強度”，“商品垛堆的通風散熱”，因這些措施是恒溫冷庫解決和控制溫差常用和必用的技術手段。對于在控制區域空間溫差技術措施實際應用中存在的問題，還要不斷地摸索經驗，使其逐步趨向完善，達到先進水平。

　　我國各種恒溫冷庫的建筑結構，空間組成，區域分布，保溫性能是不同的，各地儲藏的商品品種，冷藏能力，制冷設備，控溫技術也有很大差別，制冷設備，各地恒溫冷庫都必須根據各自的具體情況，結合自己的特點，因地制宜采取科學的技術措施對區域空間溫差進行有效控制，以便進一步提高控溫水平，使商品達到最佳儲藏質量，為企業創造出更好的經濟效益。