纤维织物风管在冷库中应用的研究

孙秋瑾 陈柏龙

1沈阳建筑大学（110168）2哈电（大连）电力设计有限责任公司（116000）

1 冷库现存问题

随着社会的不断进步，人们生活水平也在不断提高，人们对于食品品质的要求和需求也越来越大，而冷库作为储存食品的地方，被相应的提出了更高的要求。冷库在我国起步较晚，但近些年来，我国冷库行业发展迅速，根据相关资料显示库容量多年连续提高，且果蔬、肉类、水产品等的冷链流通率和冷藏运输率都有了显著的提高，根据以往发达国家的经验来看，冷链流通率越高，流通过程中的腐损率越低。但我国果蔬、肉类、水产品等的腐损率一直居高不下，每年腐损量达4807万t[1]。与一些发达国家相比，腐损率过高，我国冷库的发展还处于明显落后的状态。冷库作为制冷链中比较重要的一环，是国内外食品储存的一种通用方式。农副产品制冷效率的提高与国民经济的迅速发展和人们生活水平的提高有关，因此应该多关注食品的储存，确保食品能有一个好的储存环境。现阶段冷库处于供不应求的状态，有些商家为了最大化的利用冷库，常常出现库内货物摆放不科学，送风速度、送风温度取值上不合理的问题，导致货物没有在一个最佳环境下储存，而减少了储存寿命。改善冷库内的气流组织是极为重要的，冷库内合理的气流组织设计是提高库内食品储存品质、储存时长的主要因素。

2 传统冷库送风方式的局限性

目前，冷风机制冷和排管式制冷是我国传统冷库采用的两种制冷方法。其中，冷风机制冷属于强制对流换热，冷风机运行时，腔内处于负压状态，冷库内气体被迫流动，从冷风机回风口进入腔内，与腔内蒸发器进行换热，降低温度。通过不断对流，使冷库内达到制冷的目的。此制冷方式安装简单，但送风距离十分有限，会使得离冷风机较远处的食品达不到贮藏要求整个冷库内气流组织达不到想要的效果。而且冷风是直接以高速吹在库内食品上，会引起食品很大的干耗，严重影响食品贮存品质。

排管式制冷的冷库采用铝合金管道，通常将排管安装在冷库顶部或冷库侧墙，作为整个冷库的蒸发器。排管内装有制冷剂，通过导热和自然对流两种方式为冷库制冷。排管式制冷较冷风机制冷的好处是不受送风距离的限制，送风比较均匀，且送风速度小，不会引起货物很大的干耗。这是一个比较有利的贮存条件。但其采用铝合金管道，在冷库开关门的时候不可避免的会在铝合金管道表面结霜，导致管道受到破坏，影响制冷效果。另外，铝合金材质的存在就意味着造价很高，比冷风机高出一大截，性价比不高。

一种新型的送风末端应运而生-纤维织物风管送风，也称为布袋式送风[2]。从根本上解决了传统冷库送风系统的问题。随着技术的不断发展，现在国内已经有了杜肯索斯空气分布系统有限公司技术中心，但是暖通工程师们对于此项技术还比较陌生，在此领域的研究相对较少，因此，合理的设计纤维空气分布系统，对原有的设计进行补充完善是十分有意义的。

3 纤维织物风管送风方式

纤维织物风管由特殊的纤维材料织成，集空气的传输和分布于一体。早在20世纪50~60年代，世界各国的暖通工程师们就尝试将纤维材料制成的送风末端应用于冷库中，纤维织物风管在冷库中应用一般直接和冷风机送风口连接。在冷风机送风口处做一个接口，将风管套在接口处，再用柳钉等固定。冷风直接送入风管中，再由风管表面以渗透或者喷射的形式送到冷库内，不需要设计回风系统，直接从冷风机背面回风口回风。

3.1 纤维织物风管送风模式及适用场所

根据纤维织物风管表面开孔形式的不同，将纤维空气分布系统送风模式分为纯渗透式、纯喷射式、条缝渗透式、喷射渗透式四类。

1）纯渗透式:仅依靠纤维材料的渗透性向室内送风，送风面积大，送风速度低，可达到送风房间对于均匀性的要求。适用于食品生产厂房，食品储存库房等空间。

2）纯喷射式:纤维材料本身不具有渗透性，仅依靠在风管表面开设喷口向室内喷射送风，可达到较高的送风速度。适用于高大空间的厂房、体育馆等。

3）条缝渗透式:通过在渗透性纤维材料织成的风管表面开设条缝，一部分送风通过开设的条缝送入室内，一部分通过渗透性材料送入室内。

4）喷射渗透式:通过纤维材料的渗透性和纤维风管表面开设的小孔向室内送风，可达到向指定位置的送风。适用于对送风有特殊要求的高大空间体育场所及超市等。

3.2 纤维织物风管送风特点

1）面式送风，送风均匀。纤维织物风管送风系统由贯穿于整个送风空间的纤维材料织成的风管向室内送风，代替了传统的铁皮风管，风阀，散流器等，其整体相当于一个大的静压箱，宁静降噪，送风面积大，送风速度小，无吹风感，不会产生干耗现象，食品水分散失，导致食品品质下降。可向室内均匀送风，冷藏库在贮藏食品的时候，人们最关心的便是冷藏库内的气流分布是否均匀。

2）防结霜。从冷风机送风口送出的冷风直接进入纤维织物风管内部，在静压的作用下，沿风管径向渗透出风，在风管表面形成一层冷气层，冷气层包裹了整根纤维织物风管，阻止了冷库来回开关门时渗入库内的空气接触风管，从而避免了风管表面结霜现象的出现。

3）易清洗，送风过程卫生。传统的铁皮风管由于难于拆卸，重量较重等原因不易清洗，长期使用管内积聚了很多灰尘，空调系统运行时这些灰尘全部都随空气流动送到了送风房间内，在一些相对封闭空间里，很容易引起病态建筑综合征和一些建筑相关疾病。而纤维织物风管重量轻，易于拆卸，可定期清洗。解决了传统送风系统带来的卫生问题。在冷库中应用保证了食品品质。

纤维织物风管以上的这些特点为其在冷库中应用奠定了基础。

4 纤维织物风管在冷库应用的设计方法

本节通过送风模式的选择、管内风速、管径和风管材料的选取以及开孔形式的确定等几部分对纤维织物风管进行设计计算，以求得出准确的冷库用纤维织物风管布置思路[3]。

4.1 送风模式、安装方式及材料选取

纤维织物风管在冷库中应用一般选取喷射渗透式或纯渗透式纤维织物风管向冷库内送风，本节以喷射渗透式风管为例。为了防止凝露，达到均匀送风的效果，需要选取大渗透率的纤维材料。安装方式选择半圆附壁形式，可节省一定的库内空间，提高冷库容积利用率。

4.2 计算风管直径

风管直径根据送风量和风管入口风速确定，风管直径和管内风速的关系如下式:

其中，Q——系统送风量（m3/h）；D——风管直径（m）；v——初选风速（m/s）；

风速的选取与管内静压有关，当两者不匹配时极易造成风管抖动，应保证风管不发生抖动的情况下，合理选择风速。

4.3 选取纤维渗透率，确定渗透风量

选取大渗透率40~100mm/s的纤维织物风管，且要保证渗透风量占总风量的40%以上，渗透风量和渗透率的关系如下式:

其中，Qf——渗透风量（m3/h）；Fc——渗透率（（m3/s）/m2）；Sa——风管表面出风面积（m2）；Pa——平均压力（Pa）；Pc——参考静压（Pa）；

4.4 确定开孔角度、开孔排数、开孔直径、开孔数量和开孔间距

由于纤维织物风管布置于整个冷库中间，且附着于冷库顶部，为使冷库内部气流更加均匀分布，在半圆式纤维织物风管的三点钟和九点钟方向开孔。

根据喷射风量和喷射风速由上式（1）可计算出喷射面积，从而得到开孔直径及开孔数量。

纤维织物风管的长度根据冷库内货物的摆放长度选取，根据纤维织物风管长度选取合适的开孔间距。

完成以上步骤即完成了纤维织物风管在冷库中应用的初步设计。

5 结语

文章通过对比传统送风方式和纤维织物风管送风方式，突出了纤维织物风管送风在冷库中应用的优势。纤维织物风管面式出风，送风速度小，保证了冷库内气流均匀且不会引起货物很大干耗；风管选择大渗透率材质，防止了风管表面产生凝露；易清洗、重量轻、噪声小等优点，使其在冷库中应用简单方便。并且文章提出了纤维织物风管在冷库中应用的设计方法，为实际设计过程提供了帮助。