冷库热负荷计算及相关气象参数选择

（一）库房耗冷量的计算

1.室内、外计算参数的确定

（1）室外计算参数的确定。计算冷库热负荷所用的室外气象参数应采用GB 50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》。此外，还需注意一些选用原则如下：

1）冷间围护结构传入热量计算所用的室外计算温度，应采用夏季空气调节日平均温度；计算冷间围护结构最小总热绝缘系数时的室外空气相对湿度，应采用最热月的月平均相对湿度。

2）开门热量和冷间换气热量计算的室外温度，应采用夏季通风温度；室外相对湿度应采用夏季通风室外计算相对湿度。

3）蒸发式冷凝器计算的湿球温度应采用夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度。

4）鲜蛋、水果、蔬菜及其包装材料的进货温度以及计算水果、蔬菜冷却时的呼吸热量的初始温度，均按当地进货旺月的月平均温度计算。若无确切的生产旺月的月平均温度时，可按夏季空气调节日平均温度乘以季节修正系数n₁采用。

表4⁃4列出由《采暖通风与空气调节设计规范》规定的若干城市的室外设计参数。

表4⁃4 若干城市的室外设计参数

（2）室内设计参数的确定。室内设计参数的确定即冷间设计温度和相对湿度的确定，见表4⁃5。

表4⁃5 冷间设计温度和相对湿度

注：冷却物冷藏间设计温度一般取0℃，食品实际贮藏的温度应按照其产地、品种、成熟度和降温时间等设定温度及相对湿度，具体食品冷藏条件可参见第五单元第一节。

2.冷库容量的计算 冷库的冷却物冷藏间和冻结物冷藏间的容量总和，称为该冷库的总容量。冷库的容量有三种表示方法：①公称容积，为冷藏间或贮冰间的净面积（不扣除柱、门斗和制冷设备所占的面积）乘以房间净高而得；②冷库计算吨位，以代表性食品的计算密度、冷间的公称容积及其体积利用系数计算而得；③冷库实际吨位，按实际堆货的情况计算而得。

公称容积是较为科学的描述，与国际接轨的方法；计算吨位是国内常见的方法；实际吨位是具体贮藏的计算方法。下面介绍后两种计算方法。

（1）冷库计算吨位。冷却物冷藏间、冻结物冷藏间及贮冰间的容量（计算吨位）可按下式计算：

式中 G——冷库贮藏吨位（t）；

V——冷藏间、贮冰间的公称容积（m³）；

η——冷藏间、贮冰间的体积利用系数，分别见表4⁃6，表4⁃7；

ρ——食品的计算密度（kg/m³），见表4⁃8；

1000——t换算成kg的系数。

表4⁃6 冷藏间体积利用系数

（续）

注：1.对于仅贮存冻结食品或冷却食品的冷库来说，表内公称容积为全部冷藏间公称容积之和；对于同时贮存冻结食品和冷却食品冷库来说，表内公称容积分别为冻结物冷藏间或冷却物冷藏间各自的公称容积之和。

2.蔬菜冷藏库的体积利用系数应按表内数值乘以0.8的修正系数。

表4⁃7 贮冰间的体积利用系数

表4⁃8 食品的计算密度 （单位：kg/m³）

（2）按实际堆货体积计算冷库实际吨位：

式中 G——冷库实际吨位（t）；

V——冷藏间、贮冰间的实际堆货体积（m³）；

ρ——食品的计算密度（kg/m³）；

η——冷藏间、贮冰间的体积利用系数，分别见表4⁃6，表4⁃7。

3.各个冷间热负荷的计算

（1）围护结构热流量应按下式计算：

φ₁=K_wA_wa（θ_w-θ_n） （4⁃3）

式中 φ₁——围护结构热流量（W）；

K_w——围护结构的传热系数[W/（m²·℃）]；

A_w——围护结构的传热面积（m²）；

θ_w——围护结构外侧的计算温度（℃）；

θ_n——围护结构内侧的计算温度（℃）；

a——围护结构两侧温差修正系数，可按表4⁃9采用。

表4⁃9 围护结构两侧温差修正系数

围护结构的传热面积A_w计算应符合下列规定：

1）屋面、地面和外墙的长、宽度应自外墙外表面至外墙外表面或外墙外表面至内墙中或内墙中至内墙中计算（如图4⁃9中的l₁、l₂、l₃、l₄）。

2）楼板和内墙长、宽度应自外墙内表面至外墙内表面或外墙内表面至内墙中或内墙中至内墙中计算（如图4⁃9中的l₅、l₆、l₇、l₈）。

图4⁃9 屋面、地面、楼面、外墙和内墙长、宽度例图

3）外墙的高度：地下室或地层应自地坪的隔热层下表面至上层楼面计算（如图4⁃10的h₁、h₂、h₃）；中间层应自该层楼面至上层楼面计算（如图4⁃10中的h₄、h₅）；顶层应自该层楼面至顶部隔热层上表面计算（如图4⁃10中的h₆、h₇）。

图4⁃10 外墙和内墙高度的例图

4）内墙的高度：地下室、地层和中间层，应自该层地面、楼面至上层楼面计算（如图4⁃10中的h₈、h₉）；顶层应自该层楼面至顶部隔热层下表面计算（如图4⁃10中的h₁₀、h₁₁）。

围护结构外侧的计算温度应按下列规定取值：

1）计算外墙、屋面和顶棚时，围护结构外侧的计算温度应按本节第一部分规定采用。

2）计算内墙和楼面时，围护结构外侧的计算温度应取其邻室的室温。当邻室为冷却间或冻结间时，应取该类冷间空库保温温度。空库保温温度冷却间按10℃，冻结间按-10℃计算。

3）冷间地面隔热层下设有加热装置时，其外侧温度按1～2℃计算；如地面下部无加热装置或地面隔热层下为自然通风架空层时，其外侧的计算温度应采用夏季空气调节日平均温度。

（2）货物热流量应按下式计算：

式中 φ₂——货物热流量（W）；

φ_2a——食品热流量（W）；

φ_2b——包装材料和运载工具热流量（W）；

φ_2c——货物冷却时的呼吸热流量（W）；

φ_2d——货物冷藏时的呼吸热流量（W）；

m——冷间的每日进货质量（kg）；

h₁——货物进入冷间初始时的比焓（kJ/kg）；

h₂——货物在冷间内终止降温时的比焓（kJ/kg）；

t——货物冷加工时间（h），对冷藏间取24h，对冷却间、冻结间取设计冷加工时间；

B_b——货物包装材料或运载工具质量系数；

C_b——包装材料或运载工具的比热容[kJ/（kg·℃）]；

θ₁——包装材料或运载工具进入冷间时的温度（℃）；

θ₂——包装材料或运载工具在冷间内终止降温时的温度（℃），宜为该冷间的设计温度；

φ′——货物冷却初始温度时单位质量的呼吸热流量（W/kg）；

φ″——货物冷却终止温度时单位质量的呼吸热流量（W/kg）；

m_z——冷却物冷藏间的冷藏质量（kg）；

——kJ/h换算成W的系数。

仅鲜水果、鲜蔬菜冷藏间计算φ_2c、φ_2d、如冻结过程中需加水时，应把水的热流量加入式（4⁃4）内。

冷间的每日进货质量m应按下列规定取值：

1）冷却间或冻结间应按设计冷加工能力计算。

2）存放果蔬的冷却物冷藏间，不应大于该间计算吨位的8%计算。

3）存放鲜蛋的冷却物冷藏间，不应大于该间计算吨位的5%计算。

4）有从外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每间每日进货质量应该按该间计算吨位的5%计算。

5）无外库调入货物的冷库，其冻结物冷藏间每间每日进货质量一般宜按该库每日冻结质量计算；如该进货的热流量大于该冷藏间计算吨位5%计算的进货热流量时，则可按上一条规定的进货质量计算。

6）冻结质量大的水产冷库，其冻结物冷藏间的每日进货质量可按具体情况确定。

7）货物包装材料和运载工具质量系数B_b应按表4⁃10规定取值。

表4⁃10 货物包装材料和运载工具质量系数Bb

包装材料或运载工具进入冷间时的温度应按下列规定取值：

1）在本库进行包装的货物，其包装材料或运载工具温度的取值应按夏季空气调节日平均温度乘以生产旺月的温度修正系数，该系数按表4⁃11取值。

表4⁃11 包装材料或运载工具进入冷间的温度修正系数(www.xing528.com)

2）自外库调入已包装的货物，其包装材料温度应为该货物进入冷间时的温度，其运载工具温度应按上条“运载工具温度”计算。

货物进入冷间时的温度应按下列规定计算：

1）未经冷却的鲜肉温度应按35℃计算，已经冷却的鲜肉温度应按4℃计算。

2）从外库调入的冻结货物温度按-8℃～-10℃计算。

3）无外库调入的冷库，进入冻结物冷藏间的货物温度按该冷库冻结间终止降温时或包冰衣后或包装后的货物温度计算。

4）冰鲜鱼虾整理后的温度按15℃计算。

5）鲜鱼虾整理后进入冷加工间的温度，按整理鱼虾用水的水温计算。

6）鲜蛋、水果、蔬菜的进货温度，按当地食品进入冷间生产旺月的月平均温度计算。

（3）通风换气热流量应按下式计算：

式中 φ₃——通风换气热流量（W）；

φ_3a——冷间换气热流量（W）；

φ_3b——操作人员需要的新鲜空气热流量（W）；

h_w——冷间外空气的比焓（kJ/kg）；

h_n——冷间内空气的比焓（kJ/kg）；

n——每日换气次数，可采用2～3次；

V_n——冷间内净容积（m³）；

ρ_n——冷间内空气密度（kg/m³）；

24——天换算成小时的系数；

30——每个操作人员每小时需要的新鲜空气量（m³/h）；

n_r——操作人员数量。

本热量只存在于贮存有呼吸的食品的冷间。有操作人员长期停留的冷间如加工间、包装间等时，应计算操作人员需要新鲜空气的热流量φ_3b，其余冷间可不计算。

（4）电动机运转热流量应按下式计算：

φ₄=1000∑P_dξb （4⁃6）

式中 φ₄——电动机运转热流量（W）；

P_d——电动机额定功率（kW）；

ξ——热转化系数，电动机在冷间内时应取1，在冷间外时应取0.75；

b——电动机运转时间系数，对空气冷却器配用的电动机取1，对冷间内其他设备配用的电动机可按实际情况取值，如按每昼夜操作8h计，则

b=8/24。

（5）操作热流量应按下式计算：

式中 φ₅——操作热流量（W）；

φ_5a——照明热流量（W）；

φ_5b——每扇门的开门热流量（W）；

φ_5c——操作人员热流量（W）；

φ_d——每平方米地板面积照明热流量，冷却间、冻结间、冷藏间、贮冰间和冷间内穿堂可取2.3W/m²；操作人员长时间停留的加工间、包装间等可取4.7W/m²；

A_d——冷间地面面积（m²）；

n′_k——门樘楼；

n_k——每日开门换气次数，可按图4⁃11取值，对需经常开门的冷间，每日开门换气次数可按实际情况采用；

V_n——冷间内净容积（m³）；

h_w——冷间外空气的比焓（kJ/kg）；

h_n——冷间内空气的比焓（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；

ρ_n——冷间内空气的密度（kg/m³）；

——每日操作时间系数，按每日操作3h计算；

n_r——操作人员数量；

φ_r——每个操作人员产生的热流量（W），冷间设计温度高于或等于-5℃时，宜取279W；冷间设计温度低于-5℃时，宜取395W。

冷却间、冻结间不计φ₅这项热流量。

图4⁃11 冷间开门换气次数图

（二）库房制冷设备负荷的确定

库房制冷设备负荷的确定应按下式计算：

φ_s=φ₁+Pφ₂+φ₃+φ₄+φ₅ （4⁃8）

式中 φ_s——冷间冷却设备负荷（W）；

φ₁——围护结构热流量（W）；

φ₂——货物热流量（W）；

φ₃——通风换气热流量（W）；

φ₄——电动机运转热流量（W）；

φ₅——操作热流量（W）；

P——货物热流量系数，冷却间、冻结间和货物不经冷却而进入冷却物冷藏间的货物热流量系数P应取1.3，其他冷间取1。

（三）制冷机器负荷的确定

冷间机械负荷应分别根据不同蒸发温度按下式计算：

φ_j=（n₁∑φ₁+n₂∑φ₂+n₃∑φ₃+n₄∑φ₄+n₅∑φ₅）R （4⁃9）

式中 φ_j——机械负荷（W）；

φ₁～φ₅——见式（4⁃9）；

n₁——围护结构热流量的季节修正系数，宜取1；

n₂——货物热流量折减系数；

n₃——同期换气系数，宜取0.5～1.0（“同时最大换气量与全库每日总换气量的比数”大时取大值）；

n₄——冷间用的电动机同期运转系数；

n₅——冷间同期操作系数；

R——制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，直接冷却系统宜取1.07，间接冷却系统宜取1.12。

货物热流量折减系数n₂应根据冷间的性质确定。冷却物冷藏间宜取0.3～0.6（参照表4⁃6冷藏间的公称容积为大值时取小值）；冻结物冷藏间宜取0.5～0.8（参照表4⁃6冷藏间的公称容积为大值时取大值）；冷加工间和其他冷间应取1。

冷间用的电动机同期运转系数n₄和冷间的同期操作系数n₅应按表4⁃12确定。

表4⁃12 冷间用电动机同期运转系数n₄和冷间同期操作系数n5

注：1.冷却间、冷却物冷藏间、冻结间n₄取1；其他冷间按本表取值。

2.冷间总间数应按同一蒸发温度且用途相同的冷间间数计算。

（四）各类冷间热负荷的经验数据

1.小型冷间热负荷的经验数据 表4⁃13中的冷藏库负荷的估算适合于公称容积在3000m³以下的小型冷藏库。

表4⁃13 小型冷藏库单位制冷负荷估算表

2.大、中型冷间热负荷的经验数据

（1）肉类冷冻加工单位制冷负荷见表4⁃14。

表4⁃14 肉类冷冻加工单位制冷负荷

（续）

注：1.本表中的冷却设备负荷，已包括食品冷加工的热量Q₂的负荷系数P（即1.3Q₂）的数值。

2.本表内的机械负荷，已包括管道等冷损耗补偿系数7%。

①冷冻加工时间不包括肉类进、出冷间搬运的时间。

②此处是指冷间温度先为-7℃，待肉体表面温度降到0℃时，改用-2℃冷间继续降温。

③是一次冻结（不经过冷却）。

（2）冷藏间、制冰等单位制冷负荷见表4⁃15。

表4⁃15 冷藏间、制冰等单位制冷负荷