一、发展环境
近年来,国家相继颁布许多冷链产业发展相关政策,并在“十四五”规划中将冷链产业发展提升到国家战略高度。在2022年4月11日,交通运输部、国家铁路局、中国民航局、国家邮政局、中国国家铁路集团五部门再次联合发声,发布《关于加快推进冷链物流运输高质量发展的实施意见》,明确提出完善冷链运输基础设施、提升技术装备水平、创新运输服务模式及健全冷链运输监管体系的要求,冷链产业政策支持再次加码,为冷链仓储行业营造良好的政策环境。
在2020-2022年的疫情期间,跨地冷链运输和存储需求也显著驱动冷库建设及冷链仓储行业发展。以上海为例,根据上海市商务委数据,上海市粮食、生猪、蔬菜自给率仅为20%、10%、40%,八成以上货源(除绿叶菜外)依赖外省供应,尤其是每日蔬菜供应量达8500吨。根据数据显示,2021年我国冷库容量达7498万吨,同比增长12.5%。近年来,在生鲜电商、社区团购产业快速发展的背景下,对前置仓冷库、冷链配送箱的数量、容量需求持续增长,同时速冻食品、预制菜等需求也被进一步激发,尤其是大型商超、预制菜等企业需要大面积冷链仓库及购置大批量冷柜,这将进一步激发冷链仓储行业需求增长。
二、双碳时代对未来冷库发展的影响
在“双碳”政策的大环境下,冷链物流的快速发展不可避免面临能源,安全和环保等方面的挑战,所以冷链发展必须未雨绸缪,积极推广低碳绿色的制冷技术保证冷链的可持续发展,用最小的能源消耗获取最大的制冷量,实现最精确地温度控制,从而降低成本,提高品质。螺杆制冷压缩机作为制冷系统的核心部件,降低其碳排放量对实现制冷系统降碳、助力我国“双碳”战略目标具有重要意义。减少碳排放的方式有减少直接碳排放和间接碳排放,对于冷库应用而言主要实现手段如下:
1、减少直接碳排放:主要表现在冷库制冷设备中制冷剂的选择。不同制冷剂的GWP值大小不同,GWP是一种物质产生温室效应的一个指数(GWP是在100年的时间框架内,各种温室气体的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的质量。二氧化碳被作为参照气体。二氧化碳的GWP值定义为1,GWP值越大则说明该物质的温室效应越严重,即碳排当量越高)。所以选择不同的制冷剂也意味着直接碳排放量的不同,但由于制冷剂只有排放到大气才会产生相应的温室效应,如果能有效的降低制冷剂泄露量,即便选择GWP相对较高的制冷剂,对温室效应的影响也有限。
2、减少间接碳排放:有效提高电力能源的利用效率,在冷库应用中可以使用高COP(运行能效值)的冷库制冷设备,即单位制冷负荷下的耗电量,COP值越大则说明同样的制冷负荷下耗电量越小,越省电,因此折合为一次能源消耗量与碳排放量就越小。
三、双碳背景下冷库用高效制冷系统解决方案
目前国内冷库氟利昂制冷在市场上占据主流地位,从安全角度考虑是目前最好的选择。汉钟精机针对以下三类具有不同使用场景不同的冷库应用特点,提供高效节能整体解决方案,通过使用高COP制冷设备的方式,减少冷库实际运营中耗电量,提高冷库对电力能源的利用效率,从而减少冷库的间接碳排放量。
第一类:变温库应用
针对物流中转冷库中会存在货物存储需求的不确定性,不同货物需求库温就会有所不同,汉钟精机开发的RC2-D系列冷藏专用压缩机,可满足客户同一冷库不同货物储存温度要求。在变温库项目中,市场主流单级机由于运行范围限制,需要用到2套机组,其中一套用于高温库应用,另一套用于低温库应用,而使用RC2-D产品可同时满足此变温库应用。后续将会推出LC系列新一代半封单级冷冻冷藏螺杆压缩机,此产品采用可变内容积比技术,使压缩机在拉初温及设计温度点运行时始终保持最佳性能,兼顾变温库与速冻库的变工况高效应用。
第二类:低温冷藏库(冷冻库)&速冻库应用
在市场上单级压缩机是冷库市场的主流产品,全世界各国也都是以单级压缩机为主。但是在冷冻库应用中,单级压缩机与双级相比,性能上确实存在明显的差距。常规双级压缩机因为运行范围限制,蒸发温度上限往往在-30℃左右,所以无法应用于冷冻库中,汉钟精机通过技术优化,突破了这个限制,将双级压缩机的蒸发温度上限提高至-10℃,推出了宽温区双级压缩机。在冷冻库应用场景中,LT-S-L系列产品较市场常规低温单级螺杆机综合能效提高20%~30%。对于冷冻库而言,压缩机耗电量占冷冻库总耗电量的85%~90%左右,所以这20%~30%能效的提升,对甲方用户而言非常有价值。此产品前后分别获得了“2021-2022年度中国制冷学会节能与生态环境产品”和“上海市节能产品”称号,该高效技术符合我国双碳政策的发展趋势,也受到了市场的欢迎。
第三类:速冻机应用
速冻机应用中的压缩机会存在部分负载运行的情况。常规滑阀能调技术的卸载运行能效会较满载衰减明显,尤其是在速冻工况下能效衰减更为严重,但是通过变频技术的导入,汉钟精机成功研发出了LT-S-IVX系列全配置双级变频压缩机,可以让能效在卸载的情况下和满载时的表现相同。在速冻工况下,LT-S-IVX系列全配置双级变频压缩机较定频双级机综合能效高20%左右;在低温冷藏工况下综合能效较低温定频单级机高30%左右,适合节能要求更高的速冻机与低温冷藏库应用,从根本上提升系统能效,得到了众多项目应用的验证。
从上表可知,与定频技术相比,采用变频技术可大幅提升压缩机在低温工况低负载下的运行性能。此外,汉钟专用变频机满载运行频率为80Hz,可一定程度降低产品单位冷量成本,让此节能技术更容易被市场接受。
图 汉钟高效螺杆机
除了上述采用纯氟系统高效节能设备来减少间接碳排放量的方式外,还可以结合使用自然工质来减少系统中氟利昂的充注量,从而减少制冷系统意外泄漏后的造成的直接碳排放量。下表为纯氟系统以及自然工质系统中不同压缩机选型方案在冷冻库、单冻机应用中的对比:
综上对比可知,在冷冻库应用中,单机双级技术能效与成本有明显优势,在单冻机应用中,单机双级技术能效与成本有一定优势,通过导入变频技术可实现综合运行能效最佳,结合CO2载冷技术:一、可大幅降低氟利昂充注量;二、可利用CO2低温流动性、成本与环保的优势;三、可保证系统的高效运行;四、系统造价相对CO2复叠系统略低;五、可实现工厂完成制冷系统机组制造与整机试漏,大幅降低因现场焊接不良带来的渗漏隐患,可在环保、安全、能效、成本等多方面取得最佳的平衡点。
由于CO2载冷系统中仍会充注少量氟利昂,所以遇到环保为第一优先考虑的项目,可能首选仍为NH3/ CO2复叠系统。针对NH3/ CO2复叠系统,汉钟精机也可提供适用于自然工质的RH、RG系列产品以及自然工质制冷系统整体解决方案。