冷库开门热流量计算

冷库开门热流量计算
摘要：本文介绍了冷库门的热流量计算方法，供冷藏库设计参考，同时为冷库节能运行提供数据支持。

关键词：冷库门热流量计算
冷库门（也称冷藏门）是冷库进出货物的通道，由于经常开启关闭，是冷库最易跑冷的地方，目前的大型低温配送中心主要以大吞吐量满足其冷库配送功能，由于周转次数上升，冷库热负荷中进出货开门冷耗比例不断增大，对低温配送物流冷库，冷间操作热流量有时会占到总冷负荷的一半以上，其中开门热流量是操作热流量的主要组成部分，往往也是最大部分。

在设计中能够准确预估这部分热量有很大的意义，同时也可为冷库节能运行提供数据指导。

在冷库设计规范 GB50072-2001中对开门热流量有如下公式：
Q5b=1/3.6*n k * n k'* v n *(h w-h n)*M*ρn/24 （1---1）
其中：
n k'----门樘数；
n k ----------每日开门换气次数，根据图6.1.16选择，对经常开门的冷间，每日开门换气次数可按实际情况采用；
v n-----------冷间内净体积（m3)；
h w、h n---冷间外、内空气的比焓（kj/kg)；
M -----空气幕效率修正系数，可取0.5；如不设空气幕时，应取1；
ρn---------冷间内空气密度（kg/m3);
图1-引用GB50072-2001 中的冷间开门换气次数图
而在GB50072-2010新版冷库设计规范中，因为简化的需要，关于冷库门的计算的内容部分已经删除了。

目前许多冷负荷设计计算稿和冷库计算软件都采用换气次数法计算冷库开门热流量，商业部编写的《冷库制冷设计手册》及其他冷库专业的教科书中均能找到冷库开门热流量的计算方法，都毫无例外的采用了换气次数法。

仔细考量换气次数和开门次数的因果关系，冷库的换气次数与开门次数确实不存在直接的因果等式关系，该计算方法是一定历史时期的产物，对于新时期的制冷工作者有必要搞清楚这个问题。

限于篇幅，假定以下讨论的前提是房间只有一个开口处，其余均是密封的。

如果冷间不是完全密封，空气就可能会形成一个门洞进入另外一个门洞（或者其他洞口）出去的情况。

图2 典型的冻结间门口的冷热空气流动
典型的冷冻库门口的冷热空气流动见图2所示，在门洞两侧，由于空气密度的不同，会发生渗透。

假定流入冷间的空气质量等于流出的空气质量后减去冷凝水；
通过门口空气热交换的热量计算式如下：
q t = qD t D f (1 –E) （1-2）
其中：
q t =24小时平均得热量, kW
q = 完全稳定流动时的冷负荷(包含潜热和显热）kW
D t = 开门时间系数；
D f = 开门流量系数；
E = 门洞保护设施的效率；
Gosney和Olama在1975年对于门洞的完全稳定流动提出了下列空气
交换方程式：
q = 0.221 A (h i– h r) ρr (1–ρi/ ρr)0.5 ( gH )0.5 F m(1---3)
此处：
q = 显热和潜热负荷总和, kw
A = 门洞尺寸, m2
h i= 室外热空气的焓值, kJ/kg
h r=室内冷空气的焓值，kJ/kg
ρi = 室外热空气密度，kg/m3
ρr = 室内冷空气密度, kg/m3
g = 重力常数，9.81 m/s2
H = 门洞高，m
F m= 密度系数（见公式1-4）。

Fm = { 2 / [ 1 + (ρr ⁄ρi) 1 ⁄ 3 ] } 1.5 （1--4）
门口开启时间因子按照下面的式子计算：
D t=（P*θp+60 *θo)/(3600θd) （1-5）
其中：
D t= 开门时间百分比
P = 开门次数，
θp = 每次通行开门和关门的时间，s
θo = 门一直保持全开的时间，min
θd = 运行时间，h
一般对于传统的冷藏门θp 为15~25s，对于高速门该值可达到
5~10s ，目前国外能做到3s。

θo和θd的值由使用者来决定。

D f 开门流量系数，是实际的空气交换和完全稳定流动的比值。

完全稳定流动指的是如下一种状况：门口没有任何通行，包括人和叉车，只是一个纯粹的空间开启，冷气在没有任何阻碍的情况下外流。

靠门口的室内空间处没有靠近的货架影响气流的流动，在这种情况下D f =1.0。

推荐的流量系数的选择如下：
温差11°C以内：1.1，温差高于11°C时取0.8 。

空气幕的效率范围可以从很差到高于0.7。

对于完全开放的门，没有任何的保护设备，E=0
结论：在计算开门热流量时，应考虑开门时间，开门流量系数，门洞保护设施的效率，以完全稳定流动的实验公式为模型，进行修正计算。

而不是简单套用库房换气次数图表。

对于上述计算方法中涉及到冷热空气的焓值和密度，可以查ASHRAE Handbook 的理论篇的第六章，或者套用相应的软件（比如EES Psych）均可获取。