布袋送风系统在冷库中应用研究

李 爽 李大鹏 周 丹

（松下冷机系统（大连）有限公司 大连 116600）

布袋送风系统在冷库中应用研究

李 爽 李大鹏 周 丹

（松下冷机系统（大连）有限公司 大连 116600）

介绍了布袋送风系统在冷库中使用优势，总结了布袋送风系统设计原则，包括纤维材质、形状和尺寸、送风模式、系统压力、风速和安装方式，结合工程案例，分析了不同类型冷库中布袋送风系统设计要点。

布袋风管；渗透率；送风模式；静压；冷库

0 引言

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对食品品质有了更高的要求。冷库作为食品储存的主要建筑，其库内空气品质要求也越来越高。

冷风机是冷库内普遍使用的一种末端送风设备，常采用直接送风方式，即冷风以高速直接吹至货物表面，这种方式简单，但是容易引起货物干耗，人员舒适感差，大型冷库会产生降温死角，送风距离较大冷库需要匹配较大功率的电机，能耗较大，因此直接送风方式仅适用于储存有外包装产品的中小型冷库。

在其他类型冷库中，为了解决直接送风方式的弊端，通常采用安装风道方式，传统的是采用金属铁皮风道，但由于冷库送风温度在-25～10℃之间，风道内外温差较大，容易产生凝露甚至结霜现象，对于风道保温结构处理要求较高，另外还存在重量大、难于清洗、安装维护困难等缺点，因此金属风道系统在冷库中处于淘汰趋势[1]。

目前在冷库中一种新型的送风方式是采用布袋风管，它是一种由特殊纤维织成的柔性空气分布系统，是替代传统风道、静压箱、风阀、散流器、绝热材料等的一种末端送风系统[2]。

与传统金属风道系统相比，布袋送风方式具有送风均匀、无吹风感、干耗小、防凝露、易清洁维护、重量轻、噪音低等优点，还可以实现使用较小功率的电机实现较大送风距离，节能性好，贴顶式安装可以增加冷库的容积利用率[3]。

目前布袋送风方式在冷库中有着广泛的应用，一种是高低温冷藏库，要求库内温度均匀，货物干耗小，一种是低温操作加工间，要求无吹风感，有良好的舒适性。

1 冷库中布袋送风系统设计原则

布袋风管系统是采用柔性材质制作的，只能在正压下工作，即只能作为送风管道，冷库中冷风机大部分都安装在冷间内，不需要设计回风系统，直接从冷风机吸风口侧回风，特殊情况如果冷风机安装在冷间外，需要设计传统回风系统，即采用金属风道加回风口方式。

在进行冷库内布袋送风系统设计时，要结合建筑结构以及对送风方式和空气品质的要求，对纤维材质、布袋形状和尺寸、送风模式、风管布置、系统风压及安装方式等进行合理的设计。

1.1 布袋材质选择

布袋材质分可渗透和不可渗透两种。可渗透型布袋送风系统，由于通过整体管道壁渗透冷气，在管壁外侧形成冷气层，该冷气层阻止了室内空气与纤维管道表面接触，即使在相对湿度高达90%的场合也不会产生凝露。冷库送风温度较低，一般在10℃以下，必须采用可渗透型纤维材质。

可渗透型布袋材质的关键性指标是渗透率，指的是单位时间内在标准工况（静压125Pa）下从单位面积的纤维风管表面渗透出的风量。必须对渗透率进行精确设计，渗透率过小会使风管内外表面温差加大，加大凝露风险；渗透率过大，会增加风管表面渗透风量，使送风气流大量浪费高空，送不到工作区域。冷库适合采用大渗透率的布袋风管，125Pa时渗透率指标为40～100mm/s。

布袋送风系统的特点之一就是设备的风量通过两种途径进入工作区域，第一通过纤维材料的渗透，第二通过风管周围均匀分布的射流孔。冷库内需要的大渗透风量用于防止凝露，一般占系统总风量40%以上。

1.2 布袋形状和尺寸选择

冷库内常用的布袋风管形状为圆形、大半圆形和半圆形几种，根据建筑结构形式和送风要求选择合适的形状。

首先根据送风风量和入口风速确定布袋风管的直径，计算公式如下：

式中：G为风管送风风量，m³/h；v为系统入口风速，一般取8～9m/s；D为风管直径，mm。

另外要根据空间高度选择布袋风管管径，保证空间的美观性。一般随着高度增加，适合的管径也就越大，见表1所示。

表1 不同高度适合的风管直径范围Table1 Diameter range of duct for different height

1.3 送风模式选择

冷库内布袋风管系统送风模式有纯渗透式、条缝渗透式和喷射渗透式，见图1所示。

图1 布袋风管送风模式示意图Fig.1 Air supply mode of fabric duct

纯渗透式送风，由各种大渗透性的纤维织物制成，基于的原理是置换通风原理，布袋送风装置内部的空气均匀低速地从纤维表面渗透而出，表面平均出风速度在0.1m/s，无一丝吹风感，不会产生凝露现象。由于送风温度比室内温度低，密度大，冷气流将推动室内热空气向下流动，抵达地面之后，气流会沿着地面流动，直到抵达热源处，此时产生的对流气流会给送入的空气一个向上的推动，纯渗透型送风以其较低的出风速度和较大的出风面积可以获得较好的空气混合效果，适用于人员操作冷间和食品深加工冷间。

条缝渗透式送风，由渗透性较小的纤维织物制成，通过在可渗透性布袋送风管的长度方向上开设条缝形送风口向室内送风，采用置换和混合通风原理，集渗透和定向送风优点于一身，对气流的扩散和混合有很好的作用效果，适用于中小型冷库[4]。

喷射渗透式送风，由渗透性最小的纤维织物制成，同时在风管上开设喷口向室内送风，空气主要通过喷口送入室内，小部分空气通过纤维缝隙渗透送入室，内采用置换和混合通风原理。喷射渗透型送风可以在室内形成较远距离的喷射型气流，形成较大气流场，空气从喷口喷出的速度在10～15m/s，使室内空气充分混合，适用于空间高度较大的大型冷库。

1.4 送风系统设计

在进行布袋风管系统设计时，需要处理好风速和风压的关系，实现均匀送风和系统平稳运行。

布袋风管系统内压力由静压、动压、沿程阻力损失三部分组成。动压在风管中沿长度方向转化为静压，称为静压复得[5]。

由于布袋风管是柔性系统，当管内静压和风速不匹配时，风管可能发生抖动，影响送风效果。相关研究表明，风速与静压比值越大，抖动越厉害。当系统入口风速为8～9m/s时，即管内平均风速为4～4.5m/s时，需要控制管内平均静压在80Pa以上，才能保证不抖动。

布袋风管安装在冷风机出风端，冷风机出口静压即风管入口静压，因此对冷风机的出口静压必须进行合理设计，既要维持风管系统的稳定运行，又要避免因电机功率太大造成运行成本增加。

1.5 安装方式选择

布袋风管系统的安装相对于其它传统风管要简单的多，分为钢绳悬挂系统和滑轨悬挂系统两种。

钢绳悬挂系统因其安装简便、费用低廉而最为普遍采用，见图2所示。按照悬挂排数分为单排、双排和多排悬挂系统。单排悬挂系统适用在管径较小、或不通风时美观性要求不高的场合。双排的安装方式一般适用于较大管径的场合。多排悬挂方式主要应用于矩形风管系统[6]。

图2 钢绳悬挂系统示意图Fig.2 Steel rope suspension system schematic

滑轨悬挂系统又分为附壁式滑轨和吊式滑轨两种，附壁式滑轨对应半圆、大半圆等贴顶式安装的风管系统，吊式滑轨对应悬吊式安装的圆形风管系统，见图3所示[7]。

图3 滑轨悬挂系统示意图Fig.3 Rail suspension system schematic

2 冷库中布袋送风系统应用案例分析

2.1 应用于高低温冷藏库

在设计温度为0～4℃的高温果蔬冷藏库中使用布袋送风系统的优势是较低的送风风速可以减少货物干耗，在设计温度为-18～-25℃的低温冷藏库内使用布袋送风系统可以最大限度减少结霜，提高冷风机换热效率，同时采用贴顶式布袋送风系统，安装在货架上方，节省安装空间，提高冷库容积利用率，送风均匀，减小温度不均而产生的能耗[8]。

以某大型物流冷库为例，设计库温为-2～0℃，储存货物为果蔬，进货温度25℃，出货温度为0℃，库内布置货架，采用冷风机加布袋风管送风，见图4所示，布袋风管采用杀菌防霉材质，冷风机出口设计圆形均压横管，渗透率为40mm/s，喷射渗透出风，支管采用圆形，渗透率为40mm/s，条缝渗透出风，采用T型滑轨安装，入口风速为7.8m/s，入口静压为80Pa，降温均匀，运行效果良好。

图4 某物流冷库布袋风管布置图Fig.4 Layout of fabric duct in a logistics cold storage

2.2 应用于低温操作加工车间

布袋送风系统广泛应用于食品低温操作加工间，例如设计温度为0～4℃的肉制品冷却间、填充间、灌装间、腌制间、解冻间等，这种类型冷间的特点是制冷量大，送风温度为-5～-3℃，要求送风量大，风速低，送风均匀，所用材质必须满足食品等级要求，特别是安装附件必须采用不锈钢材质，灌装和腌制间对空气有净化等级要求，风管系统设计采用抗菌防霉、易清洗材质，大渗透率，送风方式为条缝渗透出风，送风风速控制在0.3m/s左右，根据车间内吊顶高度，设计半圆形或圆形的风管系统[9]。在设计温度为10～15℃的人员操作间内，采用金属风管通过散流器进行点式送风无法满足大风量下低风速的要求，同时金属风管清洗维护麻烦，不符合食品行业卫生洁净要求。操作间内人员很多，舒适性要求高，布袋风管应尽量沿着生产线或人员密集区域布置，采用大渗透率材质，通过纤维渗透及微孔射流的独特送出风模式，送风面积大，风速低，送风均匀无吹风感，避免在低温环境下由于吹风感而造成的工作人员感冒，还需要设计新风系统，满足每人30m³/h的新风量，新风送至冷风机回风口侧，与室内空气混合后送至布袋送风管道，见图5和图6所示。

图5 操作加工间布袋风管布置图Fig.5 Layout of fabric duct in operation and processing cold storage

图6 操作加工间送风管道布置图Fig.6 Layout of air supply system in operation and processing cold storage

3 结论

本文介绍了布袋送风系统在冷库中使用优势，在冷库中要采用大渗透率40～100mm/s的纤维材质，渗透风量占总风量40%以上，既可以防止凝露，又能搞保证均匀送风效果，要进行冷风机出口静压的合理设计，保证系统稳定运行，并且分析了不同类型冷库中选型原则，进一步推动布袋送风系统在低温冷冻冷藏领域的应用。

[1] 朱华威.纤维织物空气分布系统在工程中的应用[J].浙江建筑,2009,26(4):67-69.

[2] 杜肯索斯风系统有限公司.杜肯索斯纤维风管空气分布系统在HVAC中的应用[J].空调暖通技术,2009,(2):21-35.

[3] 刘超.纤维空气分布系统与传统送风系统对比研究[D].武汉:华中科技大学,2009.

[4] 陈孚江,赵鹏程,孙维栋,等.条缝式纤维空气分布系统速度压力性能实验[J].制冷与空调,2015,29(1):1-5.

[5] 冀兆良,江建.低温送风空调系统末端送风装置的研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版）,2009, 41(1): 100-105.

[6] 胡俊,林庆峰.布袋式风管送风系统应用及施工技术[J].压力容器与管道安装,2010,(10):38-42.

[7] 李根博,李文键,李蒙.布袋式风管送风系统设计及工程应用[J].制冷与空调,2002,2(6):59-61.

[8] 姜伟涛,孟凡宇.低温环境下纤维空气分布系统及其应用[C].第七届中国制冷空调行业信息大会论文集, 2004:211-213.

[9] 陈孚江,王昌领,赵鹏程.渗透式纤维空气分布系统内部气流流动特性[J].制冷与空调,2015,29(2):141-145.

Application Research of Fabric-duct Air Supply System in Cold Storage

Li Shuang Li Dapeng Zhou Dan
( Panasonic Appliances Compressor (Dalian) Co., Ltd, Dalian, 116600 )

This paper introduces the advantages of the fabric-duct air supply system in cold storage, and summarizes the design principle of the air supply system, including the fiber material, the shape and size, the air supply mode, the system pressure, the wind speed and the installation method, combining with engineering cases, analyzes the design points of the fabric-duct air supply system in different types of cold storage.

Fabric duct; Permeability; Air supply mode; Static pressure; Cold storage

TB69

A

1671-6612（2017）01-034-05

作者（通讯作者）简介：李 爽（1983.3-），女，硕士，高级工程师，E-mail：84763455@qq.com

2015-10-16