本文将探讨冷藏库工程师所面临的挑战，以及采用吸附技术可能带来的有效解决方案。
在设计冷藏库时，面临的挑战主要有蒸发器结霜、传送带和地面结冰等，这些问题通常由于开门时外界潮湿空气进入导致。虽然除霜循环可以部分缓解这些问题，但更实用的解决方案是整合吸附式湿度控制设备。通过在装货区附近引入适量除湿后的新鲜空气，可以形成正压，防止潮湿空气进入。同时，根据库内产品产生的湿度负荷，采用闭路循环对空气进行除湿。若冷藏库设计有多个温度区，可泵入不同品质的干燥空气，以确保地面干燥、防止雾气产生，并减少除霜循环的需求。
冷藏系统
对于更好地掌握冷藏库中的湿度控制，我们可以将其分为两类：被动式冷藏库和主动式冷藏库。
被动式冷藏库主要用于中长期储存易腐货物，如新鲜水果和蔬菜。相比之下，主动式冷藏库则用于动态的存储需求，其产品进出频繁，并且内部会根据不同产品的温度需求划分多个温度区域。
设计被动式冷藏库的制冷系统相对简单，但设计主动式或动态冷藏库时则需考虑众多变量。这些变量主要包括：
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避免地面潮湿及墙壁、地面和传送带上的结冰现象，确保工作环境安全
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减少蒸发器线圈的结冰，以缩短除霜周期，从而提高制冷系统的运行效率
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清除装货区附近的霜冻，确保视野清晰，保障货物搬运的安全
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防止纸板纸箱吸收水分，因为潮湿的纸箱不仅容易变形，还可能导致工作危险和标记困难
众所周知，空气冷却会导致收缩，进而在冷藏库中形成负压，使得新鲜空气通过产品或传送带开口以及装卸区的门缝进入。然而，无论拖车门密封如何完善，都无法100%防止装卸过程中新鲜空气进入装卸区。因此，在估算湿气进入存储区域时，我们需要考虑周围环境与冷冻室之间的空气密度和压力差异，以及开门和关门所需的时间等关键因素。这些湿气会在蒸发器上形成冰层，随着时间的推移，不仅会降低设备的运行效率，还会增加除霜的频率。每次除霜时，释放的热量都需要制冷设备来移除，这无疑增加了冷却负荷。因此，减少湿气进入不仅可以减少除霜次数，还可以降低制冷设备的能耗，从而提高整体运行效率。
此外，当温暖的外部空气进入冷藏库时，它会与墙壁、地面、天花板等表面接触，形成冰块。这些湿滑的地面和掉落的冰块对操作人员构成安全隐患，同时也可能导致装货区出现雾气，进一步加剧地面湿滑问题。
为了有效解决这一问题，我们可以在暖空气进入冷藏库之前，利用吸附技术对其进行除湿处理。通过在装卸区周围引入干燥空气，形成正压环境，有效阻止潮湿空气进入冷藏库。这种方法简单而有效，不仅能够防止蒸发器、墙壁、地面和天花板上结冰和结霜，还能显著提高冷藏库的运行效率和安全性。
湿度负荷的估算
为了计算湿度负荷，让我们以一个具有冷藏冷库和储存冰淇淋和糖果的活动冷库为例。
冰淇淋储藏室必须保持在 -10°F，而糖果储藏室必须保持在 50°F。此外，装货区需要保持在 60°F。只有当空气的露点低于墙壁、地板和设备的内表面温度时，才不会发生冷凝和结霜。在仓库中，冰淇淋储藏室的蒸发器线圈上有着最低的露点，为 (-) 20°F。为了完全避免除霜周期，房间内的露点应该是 (-) 20°F。然而，更实际和经济的解决方案是保持房间内的露点为 (-) 10°F，通过将除湿器直接供应到蒸发器线圈上的空气。在糖果区，为了保持纸箱的强度并保持产品的新鲜度，需要保持最大相对湿度为 50%。50°F 和 50% 相对湿度的露点是 33°F。保持 33°F 的露点将防止纸箱软化，并通过在部分负荷条件下减少线圈结霜来提高制冷系统的运行效率。
装卸区理想情况下应该是 0°F 的露点，因为有冰淇淋传送带，但通常更实际的做法是保持 33°F 的露点（与糖果区相同），以避免地面潮湿和雾气出现，同时减少传送带结冰的发生。需要设计一个空气分配系统，以确保最干燥的空气靠近传送带和装货门。
装卸区
鉴于装卸区最易受到外界天气影响，其湿度负荷通常最高。湿度负荷的构成多种多样，其中超过90%的主要负荷来自于以下两个方面：
在这一阶段，我们需要认识到，通过合理管理门的开关活动，可以显著减少由此产生的湿度负荷。为实现经济高效的解决方案，仓库管理应重点关注此方面。假设每次卡车装卸时，门仅开启一分钟，这将对该区域的湿度负荷产生显著影响。
为了最小化因新鲜空气进入而带来的湿度负荷，我们需要在该区域引入足量且经过除湿的新鲜空气，确保即便在卡车停靠所有门口时，干燥的空气也能顺利流出建筑。基于保持卡车与装卸区密封垫之间缝隙50英尺/分钟（FPM）的风速所需的通风量，我们计算出大约需要1000立方英尺/分钟（CFM）的新鲜空气。这一数据在确定所需除湿器大小时至关重要，以确保装卸区维持理想的湿度条件。
由于其他湿度负荷元素很小，通过在装卸区引入1000立方英尺/分钟（CFM）的新鲜空气以创造正压，总湿度负荷可以降低至大约90磅/小时（630,000 grains/hr）。为了处理这一负荷并维持设计条件，即露点为33°F时的温度为60°F，我们通过计算可以得出：需要总计9000立方英尺/分钟（CFM）的除湿能力。
安装选项
在选择除湿机时，有两种可选方案：
方案一：安装一台9000立方英尺/分钟（CFM）的单机，并配置复杂的管道系统，确保除湿后的空气能够顺利输送到存储区域的入口和卡车装卸门。
方案二：采用两台各4500立方英尺/分钟（CFM）的除湿机，并简化管道布局。其中一台负责向存储区域入口提供除湿后的空气，另一台则负责为卡车装卸门提供同样处理过的空气。
总结
使用吸附技术对冷库进行湿度控制所实现的主要益处如下：
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减少职业伤害
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年度运营成本降低
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减少装卸区蒸发器的除霜次数 - 夏季的除霜计划可以设置回冬季的计划
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独立的温度控制
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有吸引力的回报周期
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通过消除顶部冷凝、雪和冰来改善仓库的卫生条件
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由于避免了从地面、货架或产品上刨冰而导致的劳动成本降低
参考文献
1.Lewis G. Harriman, The Dehumidification Handbook.
2.ASHRAE handbook of Refrigeration 2006, chapter 15 & 29.
3.Todd B. Jekel, University of Wisconsin “Comparison of Dehumidification Alternatives in Cold Storage Warehouse Docks ASHRAE Winter 2001”.
