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气调库温控技术的设计要点与发展趋势——访德和资（北京）人工环境技术有限公司总经理陈雷
 

随着国人收入水平的提高以及消费理念的提升，高品质果蔬的需求量大幅增加。在不同季节均能品尝到同一种新鲜的水果，已经成为一种越来越普遍的市场需求。然而，目前国内反季销售的水果品类较少，外观、甜酸度、水分等改变造成品质下降。为解决这些问题，气调库的设计与应用越来越受到业内关注。

气调库在实现冷藏的基础上，增加气体成分调节，通过对贮藏环境中温度、湿度、二氧化碳、氧气浓度和乙烯浓度等条件的控制，抑制果蔬呼吸作用，延缓其新陈代谢过程，更好地保持果蔬新鲜度，延长果蔬贮藏期。与普通食品冷库不同，气调库的温控设计更为复杂。为了解我国气调库温控设计要点、未来发展方向以及优化途径等情况，本刊记者采访了德和资（北京）人工环境技术有限公司（以下简称“德和资”）总经理陈雷。

 

 

记者：请结合我国气调库温控设计的现状，分析气调库设计需注意哪些问题?

陈雷：气调的概念较大，按照技术功能，分为自发式气调技术（MA）和人工式气调技术（CA），不同的技术适用不同的范围，同时具有不同的控制精度与效果。德和资可提供CA技术以及围绕水果“保鲜”的深度服务，并辅之以配套的关联技术，重点攻克温度、湿度、气体组分浓度这三个方面的难点，从而保证水果的新鲜品质。

在各种因素中，温度对气调库的影响巨大，主要原因有以下两点：一是温度的调节能够直接影响水果的鲜度、存储周期；二是存储环境的湿度、气体组分浓度又间接地同温度相关联，合理的温度环境及建立温度环境所需的工况设计及实施打造，决定了存储环境的基本湿度和气体组分浓度条件。

具体来说：首先，合理的温度可以有效缓解果蔬的衰老，延长果蔬的存储周期，因此业内一直在果蔬的冰点或者冻害点之上，尽可能地追求更低温度来储藏果蔬。然而国内气调行业大多照搬国外的经验，由于片面追求表象效果，导致了国内气调库设计只关注温度，而忽略为了达到温度所需要的工况设计与打造的重要性，从而导致虽然温度合适，但是普遍存在冻害及温度波动剧烈的问题。

其次，在达到目标温度的过程中，工况设计的不合理，导致整个存储环境的“沙漠化”严重，气调库存储效果不佳，果品干耗严重。很多气调库设计和运营者一味抱怨加湿系统，却不从本质去解决环境“沙漠化”的核心问题——温度工况控制。

再次，气调库在一定范围内具有密封能力，密闭的库体结构具有一定的抗压性能。但空气热胀冷缩的物理特性导致库体结构出现相应的承压可能，将会降低其使用寿命，并增加无法保证气密性的隐患。同时，气体体积如果存在剧烈的波动，又会影响库内外不同组分浓度气体的交换，增加系统的浓度调整负荷，甚至会带来对应的冷量损耗。

因此，气调库的设计需首先考虑温度工况的合理设计与打造，达到适合温度的过程才是打造气调系统的关键，而不能仅凭一个温度点的达到与否，来判断气调库的制冷系统设计是否合理。

 

 

记者：为实现温度控制，气调库在库体结构设计方面具有哪些特点，采用的主要设计措施有哪些?

陈雷：库体结构的设计，首要考虑的就是安全性能。现阶段国内的部分冷库出现各类安全事故，大部分冷库存在着或大或小的安全隐患，因此在设计库体结构时首先要考虑的应是安全问题，需通过芯材的阻燃设计、整体的安全保护等细节进行安全处理。同时因为气调库自身内部相对密封的功能，针对气压防爆等方面要切实核算，避免因为气压带来的安全隐患。

其次，需考虑气调库的保温设计，尽量降低库外的热量侵入以及库内的冷量流失。在此基础上，辅之以相应的气密、荷载加固等处理方式，以此进行库体的结构设计。

为了实现温度控制，库体要考虑绝热功能的设计，根据不同的果蔬呼吸强度不同、存储方式及要求不同，以及对应的内部使用环境如电气、照明负荷，以及外部环境所带来的天、地、墙体的围护侵入负荷等进行详细计算。

此外，气调库由于自身的特性，如空间利用率高、内部氧气浓度极低等，需区别于常规冷库，在运营维护过程中，要有针对性地提前预防，并且在设计过程中提前考虑并制定不同的设计方案。对果蔬的日常检查，更要区别于常规冷库人员入库选样查看的模式，增加独立的观察、选样系统，保证气调库体的正常运行以及人员安全。

 

 

记者：气调库如何进行制冷设计，需注意哪些问题?

陈雷：气调库的制冷设计除了满足常规达到限定温度目标之外，还需注意以下几点：

一是气调库的制冷系统需综合考量果蔬在不同温度环境下的呼吸强度有剧烈变化的特性，应在果蔬存储的不同阶段核算相对应的呼吸热量；

二是气调系统整体配置有别于常规冷库系统，因此要考量相应电气、机械等负荷；

三是工况的设计不能以单纯降温至冰点以上为目的，而应该在不同的阶段达到果蔬所需要的温度效果；

四是温度环境的打造，要综合考虑与在此过程中的湿度及气体浓度环境相匹配，避免出现虽然降温快，但是干耗大、呼吸强度高等隐患；

五是有针对性地对库内托盘及货架的码放、布局进行设计，同时进行相应的风力布局，在同一间库体内部，不同区域的温度波动要控制在设计的范围之内；

通过有针对性的制冷设计，才能从各方面满足果蔬的气调存储要求。在实际应用过程中，各种制冷系统及制冷技术各有利弊，一定要综合考量储藏目的、存储要求、出货品质，甚至项目规模、空间利用、初期投资成本、运营维护成本等各方面因素，以此进行科学、合理的设计。

 

 

记者：除库体结构设计和制冷设计之外，气调库的温控技术还包括哪些方面?

陈雷：对于温控技术而言，除库体结构设计和制冷设计之外，还需要综合设计温度控制、湿度控制、气体浓度控制、气体压力控制、设备运行控制、安全报警系统等各方面。如：为保证库内环境不出现“沙漠化效应”，要采用小温差控制；为保证库内的温度均匀性，要进行风力控制；为保证气体环境稳定，要采用小温区控制；为保证果品温度统一，要进行果芯温度控制；为保证温度波动稳定，要采用工质融霜方式进行控制等。

每一个气调系统的设计，都不应简单地套用模板，需要有针对性地完成各种辅助细节的工作，这也是德和资在同目前全球知名品牌的气调保鲜设备公司——VA公司进行合作的过程中，真正引进国内并针对国内市场环境进行综合考评后落地的设计及实施理念。

 

 

记者：请结合具体案例，说明气调库实现的温控设计效果。

陈雷：德和资在四川省成都市蒲江县协助VMA集团规划了国内原产地最大的三万吨猕猴桃及柑橘存储园区，并于日前完成了第一期八千吨的项目打造及实施工作，目前该系统已经正式投入使用。针对该项目，我简单地分享一下对应的设计效果。

为了满足不同果品不同阶段的存储温度及湿度要求，提供了入库、预冷、存储等不同温度及风力控制模式；

为了提高制冷系统性能，降低后期运行能耗，实行小温差系统控制，有效保证制冷系统能效比区域内其他系统提升约25%以上；

为了减小果蔬干耗，设计过程中采用了小温差系统设计，蒸发温差严格控制，系统运行过程中在无主动加湿的情况下，库内湿度较当地同类型项目提升20%以上；

为了保证库内温度波动及制冷系统能效比处于最佳工况，除霜控制系统除了常规的周期性除霜设计，还增加了对应的温度系统控制，实时监控并保证制冷系统处于能效比最高的状态；

为了避免空气膨胀剧烈，除了匹配平衡袋、安全阀等被动保护系统，在温区控制方面严格控制库内各点温度波动在±0.5℃内，设计并落实了小温区应用系统，并根据不同的存储环境，调整对应风力系统，实现整体库区无死角，果芯温度恒定在需求值，同时库内各点温度稳定在计划温区内。

 

 

记者：请结合我国农业的发展，分析气调库未来发展趋势。您认为气调库在温控设计方面应如何进行优化升级?

陈雷：随着经济体制和运行机制的改革，要想推动现代化农业的良性发展，有必要参考国外先进的经验，即工业4.0或者农业4.0的推广经验。未来我国的农业发展必然将出现以下趋势：将现在分散的、小农经济或作坊类的模式进行整合；从农产品采前的种植管理，到采后的加工、储藏，以及后期的营销、科技体系互相交融；将原有单纯的“建库存储”思路转变为种植、采摘、加工、储藏、销售一体化的平台体系的搭建工作。

同时，任何行业的发展都离不开市场需求的牵引。虽然国内的冷库库容逐年大幅增长，但是仍无法匹配农业产品产量的涨幅，因此才出现了在国内库容增长的同时，全国各地原产地水果大量积压、滞销，无法实现有效、迅速仓储的情况。因此，气调行业发展一定要有前瞻性、规划性，并且要尽快满足我国农业产业的发展需求。

关于温控系统的优化升级，我认为有如下两点值得关注：一是把原有粗放式的设计、控制模式做精、做细，实现选材统一、标准统一，这样才具备气调库所需控制系统的基础；二是深入了解每一种果蔬的特性，针对果蔬的特性提供对应的“定制”控制，才能实现真正有效对应的温控。

现阶段，国内的主流气调库基本上是上世纪开始引入国内并应用的，该类型气调库基本上二三十年没有过更新，国内各厂家一直秉承着“拿来”理念，并没有对核心工艺进行深化设计，因此出现大量的气调库使用效果甚至无法达到普通的冷藏库的保鲜效果，以至于进入了气调库效果不佳的认识误区。同时，同库区存储水果品质不一，无法形成统一品质与品牌，这些均极大地阻碍了气调库的发展。

德和资在发展过程中大力投入，专注于前期系统的设计理念研究与探索，致力于同国际品质要求接轨，因此同荷兰VA公司携手研发了可以在国内实际落地的“真气调库”体系。随着该技术的应用，一方面可能会主导新建气调库的建设，并淘汰国内一部分原有的气调库，另一方面将会形成一系列的标准体系，推动气调行业的良性发展。

    资料来源：《物流技术与应用》冷链增刊2016年9期
    转载时间：2016年11月07日
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