恒溫冷庫區(qū)域空間溫差的調(diào)節(jié)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(guī)范合理，嚴格科學的溫度控制是恒溫冷庫保證商品儲藏質(zhì)量的關(guān)鍵。由于恒溫冷庫客觀上存在著區(qū)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(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，必須采取行之有效的技術(shù)措施，對區(qū)域空間溫差進行工藝調(diào)節(jié)和嚴格控制，最大限度地縮小恒溫冷庫內(nèi)各個區(qū)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(tài)。這也是恒溫冷庫整體管理水平的一項重大技術(shù)課題，值得進一步研究和探討。

　　一、形成區(qū)域空間溫差的主要原因

　　區(qū)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(gòu)造；恒溫冷庫的商品冷藏間是長寬高構(gòu)成的空間，空間的長短、寬窄、高低是形成區(qū)域空間溫差的基本原因。冷藏間的構(gòu)造雖然在設計上考慮到結(jié)構(gòu)對控溫差異的影響，但無法從技術(shù)上使冷藏間內(nèi)區(qū)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(qū)域空間的溫差越大。

　　2、冷熱空氣的物理比重；在商品儲藏環(huán)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(jù)這一物理學原理，冷藏間內(nèi)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(fā)器的蒸發(fā)溫度大部分都設計在-15℃左右，并且蒸發(fā)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(fā)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(qū)域內(nèi)的長度區(qū)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(qū)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(nèi)的主要熱量來源。入庫商品的品種、數(shù)量、時間及商品堆碼的密度、高度、寬度和商品的包裝形態(tài)都是導致區(qū)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(fā)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(fā)的熱量不能及時冷卻，冷熱空氣不能有效地在貨堆內(nèi)外進行交換和流通，也會造成區(qū)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(qū)域空間溫差的形成還有很多其它原因，例如：冷庫構(gòu)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(nèi)電力設備的超負荷運轉(zhuǎn)，倉門的頻繁開啟，不規(guī)范的沖霜過程等，都是造成恒溫冷庫區(qū)域空間溫差直接和間接的原因。

　　二、區(qū)域空間溫差在冷藏間的態(tài)勢分析

　　恒溫冷庫冷藏間內(nèi)的區(qū)域空間溫差形成原因復雜，形式表現(xiàn)不一，呈現(xiàn)多種態(tài)勢，現(xiàn)以邢臺市果品公司恒溫庫為例，對冷藏間的區(qū)域空間溫差態(tài)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(jié)構(gòu)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(guī)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(nèi)大部分區(qū)域空間大都達不到或超過了規(guī)定的指標溫度，據(jù)實際觀測，最大的區(qū)域空間溫差可達3℃～4℃，最小區(qū)域空間溫差也在0.50℃～1℃。我們可以從以下幾個方面分析區(qū)域空間溫差的形成及變化態(tài)勢，以了解其規(guī)律性。

　　1、冷藏間長度溫差；冷藏間長度溫差是最顯著的區(qū)域空間溫差的表現(xiàn)形式，一般情況下，庫房的長度每增加10米，長度區(qū)域溫差幾乎就要增大1℃，長度越長區(qū)域溫差越大，特別是達到規(guī)定溫度指標停止降溫庫溫開始回升后區(qū)域長度溫差表現(xiàn)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(jīng)過區(qū)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(qū)域溫度超過規(guī)定指標2℃，另一個區(qū)域溫度則低于規(guī)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(chǎn)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(guī)定溫度停止供液后，商品散發(fā)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(qū)域空間溫差的呈現(xiàn)形式；儲藏空間離冷風機最遠區(qū)域溫度最高，最近區(qū)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(qū)域應在最遠處的最高點，溫度最低區(qū)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(qū)域的終端即是區(qū)域溫差的最大差點。

　　4、商品堆垛內(nèi)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(guān)規(guī)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(nèi)，商品因呼吸產(chǎn)生的熱量也不能及時地散發(fā)出去，而停止降溫后，只靠冷熱空氣的自然循環(huán)是極難達到溫度均衡的。由于以上原因，形成了商品垛堆內(nèi)外的區(qū)域溫差；冷藏間商品的垛堆越大，垛堆內(nèi)外的區(qū)域溫差越大，反之則越小。據(jù)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)冷空氣和包裝內(nèi)商品間冷熱空氣的傳導和對流，包裝內(nèi)的商品熱也不易散發(fā)出去，造成了包裝內(nèi)溫度較高，包裝外溫度較低的溫差現(xiàn)象。據(jù)測，一個盛裝15公斤蘋果的紙箱包裝，在冷藏間庫溫0℃的環(huán)境中，紙箱內(nèi)的溫度常高于同區(qū)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(guī)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(qū)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(fā)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(jù)所儲商品的種類、形狀和大小、商品的內(nèi)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(fā)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(nèi)的區(qū)域空間溫差將會發(fā)生相反的變化，這時的熱點區(qū)域已轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器周圍，因為外來水和熱氨都大大高于庫內(nèi)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(xù)20～40分鐘，這時蒸發(fā)器周圍的溫度通常要高于其它區(qū)域空間2～3℃甚至更高，直接影響著庫內(nèi)的溫度均衡。

　　三、區(qū)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(qū)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(qū)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(guī)定的指標溫度，造成一部分區(qū)域空間的商品儲溫較高，另一部分區(qū)域空間的商品儲溫偏低，這些處于不適宜儲溫環(huán)境中的商品，在長期儲藏過程中逐漸發(fā)生著不良的品質(zhì)變化，使儲質(zhì)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(qū)域空間的商品極易發(fā)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(fā)生程度不同的凍害。而有些商品對低溫相當敏感，一經(jīng)發(fā)生凍害，將會完全喪失其商品價值，就是較耐低溫的商品，經(jīng)過凍傷后也會降低其商品價值，造成不必要的經(jīng)濟損失。一個儲藏蒜苔多年的恒溫庫，每年都有上萬斤或數(shù)萬斤蒜苔被凍壞，經(jīng)濟損失很大，主要原因是由于區(qū)域空間溫差所致。

　　3.是處于溫度較高區(qū)域空間的商品，其實際儲藏溫度都超過了規(guī)定的指標溫度。持續(xù)的超溫，使商品長期處于不良的儲藏環(huán)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(zhì)下降，甚至腐爛變質(zhì)。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(nèi)處于較高溫度區(qū)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(shù)也會明顯下降。

　　4.是由于區(qū)域空間溫度的高低差異，增加了所儲商品發(fā)生病理、生理病害的可能性。由于區(qū)域空間溫差形成的低溫，會使部分商品不同程度地發(fā)生冷害和凍傷，溫差形成的高溫，又會使部分商品早衰，持續(xù)的高溫和溫差的頻繁變化，可以使蘋果早發(fā)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。

　?。?是區(qū)域空間的溫度差異在商品的氣調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)儲藏的效果。

　　四、區(qū)域空間溫差調(diào)節(jié)與控制的技術(shù)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(nèi)的空氣溫度。在確定某種商品的最佳儲溫時，必須考慮庫內(nèi)空氣溫度和商品溫度的溫差值，其溫度值在同一區(qū)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(shù)。把儲溫確定和控制在商品本身最適宜的溫度范圍內(nèi)，是解決區(qū)域空間溫差的基礎技術(shù)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(nèi)，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(qū)域不同空間的溫差情況和具體數(shù)值，必須以一個觀測溫度變化的最佳位置點做為依據(jù)。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(qū)域空間也要相應布點測溫，特別是冷藏間的特殊區(qū)域空間，如熱點區(qū)和冷點區(qū)，以便更加直觀和精確地觀測和計算溫差值。測溫儀要經(jīng)常校對，不能存在誤差。溫差值計算采用直減法，即高溫區(qū)溫度值減低溫區(qū)溫度值。冷藏間恒溫值采取平均計算法?？茖W的高精度的溫差數(shù)據(jù)是調(diào)節(jié)控制區(qū)域空間溫差技術(shù)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(qū)，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(nèi)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(nèi)用隔熱材料做成隔冷活動屏障。通常的做法用普通棉被，內(nèi)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(guī)定指標溫度后閉后。庫內(nèi)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)冷風機送風強度。冷藏間是依靠風機把蒸發(fā)器產(chǎn)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(xiàn)由強轉(zhuǎn)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(shù)上調(diào)節(jié)冷風機的送風強度。具體措施為：依據(jù)風筒的長度，把風筒前端兩側(cè)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(shù)。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?？傊?，調(diào)節(jié)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(qū)域空間的溫度可回升0.5～1℃，最高區(qū)域空間溫度可降低1～1.5℃。調(diào)節(jié)冷風機送風強度要經(jīng)過多次反復的試驗和修正才能達到最佳狀態(tài)。

　　第五，延長風機開機時間。冷藏間的冷風機是由蒸發(fā)器和風機兩大部分組成，蒸發(fā)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(guān)閉蒸發(fā)器的供液閥。使風機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，適當?shù)匮娱L一定的開機時間，使冷藏間的空氣繼續(xù)強制對流，達到庫內(nèi)冷熱空氣加速循環(huán)，商品表面溫度加快冷卻，進一步均衡各區(qū)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(nèi)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(zhì)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(fā)器的蒸發(fā)溫度又常在-10℃以下，即使采取控制區(qū)域空間溫差的其它技術(shù)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(fā)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(cè)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(cè)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(nèi)溫度過高。為了利于商品的通風散熱，縮小垛堆內(nèi)部和外部，商品表面和庫內(nèi)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?？蓞⒄赵虡I(yè)部頒布的《果品冷庫管理規(guī)范》的貨位垛推要求執(zhí)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(nèi)空氣循環(huán)方向一致，直徑要根據(jù)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(nèi)部商品上熱，發(fā)生悶垛現(xiàn)象。

　　第八，技術(shù)措施的配合應用。在實施解決區(qū)域空間溫差諸項技術(shù)措施時，要根據(jù)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(qū)域空間溫差至關(guān)重要起決定性作用的技術(shù)措施則必須采用，如“吊掛隔冷活動屏障”，“調(diào)節(jié)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(shù)手段。對于在控制區(qū)域空間溫差技術(shù)措施實際應用中存在的問題，還要不斷地摸索經(jīng)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(jié)構(gòu)，空間組成，區(qū)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(shù)也有很大差別，制冷設備，各地恒溫冷庫都必須根據(jù)各自的具體情況，結(jié)合自己的特點，因地制宜采取科學的技術(shù)措施對區(qū)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(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益。