1 前言
近年来，随着我国经济的进一步发展，人民生活水平及消费水平随之提高，对冷冻冷藏食品的需求量日益加大。而消费者对食品的安全意识及要求的日益加强，也成为食品冷链物流系统发展的契机，作为冷链物流系统的核心—冷库的建设正在迅速增加。
冷库对电能的需求相当可观，我国的能源形势却不容乐观，近年来全国2/3的地区出现不同程度的电力紧张。因此降低能耗，节约能源，实现可持续发展，完成《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》要求节能20%的目标，是设计人员必须认真思考的问题。
2 供配电系统的节能
供配电系统设计是电气设计的核心部分，供配电系统设计的合理性对电气设备投资、运行及管理有直接影响。电气系统的能耗由配电系统损耗和变压器损耗组成，又可分为可变损耗和固定损耗两部分;变压器的铁损、配电线路及电容器的介质损耗、仪表及互感器的铁损等只要接通电源就会产生，是固定损耗，其大小与电压和频率有关，约占系统损耗的10%~20%;变压器的铜损、配电线路的铜损与负荷率、电网电压等因素有关，是可变损耗，约占系统损耗的80%~90%。因此，在安全、可靠的前提下供配电系统的经济性和合理性是整个系统经济、合理的关键。
2.1 供电电压等级及配变电所位置的选择
配电系统的损耗与电源电压有直接关系，对于相同长度与截面的配电线路输送功率相同时其线路损耗与电压的平方成反比。因此采用较高配电电压深入负荷中心，缩短低压供电半径，即可以减少线路损耗，还可以减少电压降，保证供电质量。
参照《全国民用建筑工程设计技术措施─电气》第3.1.3：低压线路的供电半径一般不宜超过200m，当供电容量超过500kw(计算容量)，供电距离超过200m时，宜考虑增设配变电所。
对于大型冷库，通常采用氨作制冷剂，其用电负荷一般集中在制冷机房，约占冷库总用电负荷的50%以上，配变电所的位置应尽可能靠近制冷机房设置，以减少低压侧线路损耗。对于装配式小型冷库，多采用氟利昂做制冷剂，其制冷机组相对分散，应根据负荷分布及使用确定合理的配变电所位置。
因此供电电压等级及配变电所位置的确定应根据供电容量、负荷使用情况及当地电网状况，兼顾初期投资、运行管理费用等因素综合考虑。
2.2 变压器容量及台数的选择
变压器容量是依据负荷计算确定的。冷库的负荷计算通常采用需要系数法确定，根据《冷库设计规范》GB50072-2001第7.1：冷库的电力负荷宜按需要系数法计算，全库电力负荷需要系数可采用0.55~0.70。当冷库电力负荷大于315kVA且淡旺季负荷相差较大时，在保证氨压缩机可靠启动的条件下，宜选用2台变压器。变压器的负荷率可采用0.8~0.9。
变压器的损耗占电气系统损耗中重要的部分。变压器轻载运行(小于0.5)，空载损耗增加，系统电能损耗增加;但变压器负荷率过高(大于0.85)，变压器效率降低，也会增加能耗;同时变压器容量大也会增加初期投资。因此合理选择变压器容量能够有效降低损耗，提高系统的经济性，同时还应考虑选用损耗值小的节能型变压器。
冷库运行大多分淡旺季，根据负荷大小设2台以上变压器，依据负荷的季节性变化灵活投切，能够减少变压器轻载引起的损耗。
3 制冷系统的电气节能
制冷系统节能涉及到制冷压缩机、冷凝器、冷风机等多个环节，需要对每个环节实行节能控制，仅对其中一点是不够的。制冷系统的能耗主要在压缩机和冷凝器上。
通常制冷压缩机由制冷工艺确定，有螺杆式机组和活塞式机组。螺杆式压缩机可以实现制冷量的无级调节，相比活塞式压缩机可以达到一定的节能功效。目前普遍采用的能量调节方式是滑阀调节，即在螺杆压缩机的机体上，安装一调节滑阀，通过滑阀的移动改变压缩机阴阳转子的有效工作长度，以达到能量调节的目的，调节范围一般是10%～100%内的无级调节。调节过程中，功率与输气量在50%以上的负荷运行时几乎是成正比关系，但在50%以下时，性能系数则会大幅度下降，其能效比下降显著，显得经济性较差。因此部分负荷下的能效比要低于满负荷时的能效比。这是由于电机转速并未改变，造成在滑阀调节过程中，耗电功率较大。通过采用变频器，利用变频器内置的PID调节器，对压缩机的吸入口压力进行控制，使之维持不变。吸入口压力与吸入口温度存在一定的对应关系，采用变频器控制该压力维持恒定不变，则吸入口的温度也维持恒定不变，进而使制冷机对于冷冻负载的变动始终以接近设计条件的高效率进行运行，使制冷压缩机始终运行在点，从而实现节能的目的。
冷凝系统是制冷系统的重要组成部分，冷凝器是冷凝系统进行热交换的主要设备，对整个系统的节能有直接影响。采用蒸发式冷凝器比水冷式冷凝器能耗减少约17%，同时也使制冷压缩机的能耗明显减少。蒸发式冷凝器的用电设备包括冷凝水泵和冷凝风机，对于风机类负载，流量与转速成正比，能耗与转速的三次方成正比。因此对蒸发式冷凝器采用变频控制技术，通过控制冷凝风机的台数、调节冷凝风机的转速以达到调节风量的目的，从而对冷凝压力进行准确控制，使之相对稳定，进而实现制冷系统的稳定、节能，以用更少的能量达到更好的散热效果。通过某实际项目测算，节能效果良好，节电可达20%以上。此技术不仅适用于新建项目，也适用于已有项目技术改造。
4 电气照明的节能
库房照明是冷库照明的主要部分;冷库库房为低温场所，由于环境潮湿、低温使得光源的发光效率和寿命受到影响，而且库房中灯具维修更换困难，因此灯具的选择不仅要考虑其使用及价格，还要考虑更换的成本。选择寿命长、光效高的光源及灯具对冷库的投资、节能都会产生一定的影响。
冷库存储物大多为食品及其相关物品，照明设计及灯具选型还应考虑其特点和要求，参照国家标准GB12694《肉类加工厂卫生规范》要求及GB50072-2001《冷库设计规范》规定：冷间内应采用外壳防护等级为IP54级并带有防护罩的灯具，推荐照度不宜低于20lx。
白炽灯发光效率低、低温环境易损坏，不建议使用;普通荧光灯低温时启动非常困难，功率和光通量都有显著减弱，也不建议在冷库使用。对于一般冷库库房(高度4~5m)可以采用低温型荧光灯或无极荧光灯，对于高架式冷库(高度8~20m)可以采用无极荧光灯或金属卤化物灯。
LED是新型的绿色光源，具有高效节能、绿色环保、寿命长等特点。而且LED的发光效率随温度升高递减，尤其适合在较低温度下使用，将会成为今后的发展方向。
5 合理选择电缆
配电线路的损耗也是不容忽视的。由于配电线路存在电阻，电流通过时就会产生损耗，小工程会有上万米的配线，大工程则会更多，其损耗是相当可观的。线路损耗与其负载电流和线路电阻有关，因此在选择电缆(电线)是应注意：根据敷设条件确定满足载流量要求的电缆(线)，进行电压损失及热稳定校验终确定电缆(线)的截面。尽量使用高电导率的导体，如宜采用铜芯电缆(线);配电线路尽可能走直线，减少电缆(线)长度，以减少线路损耗。按照经济电流选择电缆(线)截面，根据我国经济目前的发展状况，即要重视投资控制也要重视运行成本的节约，使二者有机的统一。
6 结束语
冷库电气的节能设计涉及诸多方面，本文仅仅结合本人的经验讨论了其中的几个问题。采用经济性良好的方案，先进的节能技术，从技术上保障业主的利益，获得业主的支持，才能使设计方案得到有效实施，节约电能，实现绿色、环保。
参考文献
中国建筑标准研究院. 全国民用建筑工程设计技术措施-电气节能专篇[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2007.
原国家国内贸易局. GB50072-2001冷库设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2001.
