食用菌工厂化整体设计与节能降耗

随着我国国民经济持续快速发展，能源短缺的矛盾更加突出，能源成为影响经济发展的重要因素。世界各国都对节能提出了更高的要求，并采取了相应的政策措施。食用菌以其较高的营养保健价值和经济效益越来越受到消费者和投资者的青睐。近年来，我国食用菌产业化生产企业如雨后春笋般迅速发展。其产品不仅满足了人们物质生活的需要，而且带来了可观的经济效益和社会效益。由于食用菌的工业化栽培必须使用制冷或加热设备来调节食用菌车间的温度、湿度和二氧化碳浓度，消耗大量的电能。据调查统计，电能消耗约占食用菌总生产成本的20%30%。 %。因此，如何降低电耗成为食用菌工厂化养殖企业亟待解决的问题。目前，大部分食用菌投资者关注的是初期投资成本和短期收益，忽视了长期收益。因此，他们在进行设施设备投资时，只注重满足食用菌生产的需要，往往忽视了食用菌生产过程中的节能问题。 因此，许多食用菌工厂化生产企业普遍成为高耗能企业，导致产品成本居高不下，企业盈利能力下降，缺乏市场竞争力。食用菌产业化生产是一项系统工程。影响食用菌工业化生产能耗的因素很多。不同地域、不同品种、不同设备设施、不同栽培技术等因素都会对生产过程中的能源消耗产生很大影响。要从根本上解决食用菌工业化生产中能耗高的问题，除了先进的技术和管理，最根本的是要从食用菌车间的设计入手，倡导和实施节能设计.食用菌厂节能设计大致可分为食用菌厂的工艺设计、平面空间设计、建筑设计、环境模拟和控制系统设计。简单来说，食用菌厂房的设计主要是从整体到个体对食用菌厂房进行设计，保证和维护食用菌厂房的正常使用，尽量减少能源设备的装机功率，减轻菇房负荷。为节能减排创造条件。环境模拟控制系统的设计，包括相关环境模拟控制设备的选型、智能控制系统的设计等，是在满足节能的同时，依靠设备和系统本身的高效性来实现的。实际负载要求。食用菌的产业化生产，需要根据食用菌的生物学特性和具体生长条件进行精细化管理。因此，科学的运营管理在节能降耗管理中显得尤为重要。对菌种生产过程中的各个环节进行科学动态管理。食用菌厂房设计、环境模拟控制系统设计、科学运营管理相辅相成、有机结合，真正实现企业节能生产。 1、食用菌厂房节能设计食用菌工业化生产不同于一般的农作物设施化种植。它利用设施设备，在相对封闭的环境中，创造适合不同发育阶段的不同真菌的生长环境。实现“淡季”全年栽培。因此，食用菌工业化生产厂房具有相对密闭、保温、环境可控等特点。围护结构一般由外表面层、保温层、内表面层等组成，内外表面层的材料应具有隔热、防水、防潮、不燃和自熄性特性。化学稳定性好，强度高，不易开裂，使用寿命长。食用菌厂的保温效果决定了冷却时间的长短和生长温度的变化。食用菌厂外围结构传热占食用菌厂总热负荷的20%-35%。在一定范围内，食用菌厂房的外热负荷与食用菌厂房围护结构的厚度成反比。随着围护结构厚度的增加，食用菌厂房的外部热负荷会变小，可以减少制冷系统。投资和制冷系统运行成本；但围护结构的加厚会增加食用菌厂建设的初期投资。因此，如何确定围护系统的结构对于食用菌厂房的建设非常重要。 工厂化栽培食用菌工厂与季节性栽培菇房或大棚相比，主要区别在于防潮、隔汽、保温。如何最大程度地防止“冷桥”发生，是工业化食用菌工厂建设的重点和难点。也是食用菌厂建设节能的重要组成部分。食用菌厂的节点、梁柱、分钢结构、管道、支吊架、楼板等要有科学的设计方案，严格按照设计图纸施工。因为一旦形成“冷桥”，就会增加菇植株的热负荷。另外，食用菌植株外表面的颜色尽量设计成白色或浅色。这主要是利用它的反射来减少辐射热。颜色是影响反射率的主要因素。颜色越浅，反射太阳辐射的能力越强。例如，白色表面对太阳辐射的反射率可达0.8。而黑色只有0.1。因此，在夏季强烈的阳光下，白色表面的温度可以比黑色表面低25-30度。食用菌厂房总体布局设计应遵循以下原则： (1)满足生产工艺要求。不同的食用菌品种对厂房的整体布局有不同的要求。即使是同一个品种，不同的栽培方法和栽培技术也是不同的。 (2)厂区布局应近远结合，以短期为主，兼顾未来扩建的可能性。企业在开工建设前应进行统筹规划，制定中长期发展战略，避免在生产过程中因规模扩大而增加厂房改造成本或无法进行改造。 (3)由于栽培室与出菇室温差较大，在规划食用菌厂房时，一般实行分区管理，尽量避免混排设计。实行分区管理，提高生产效率；另外，在栽培区和出菇区安装隔热风幕或设置缓冲区，可以隔离食用菌厂房内外环境，防止冷暖空气对流形成雾气，保证开门操作不影响菇房内的温升，避免了温度梯度引起的能量传递，从而达到节能的目的。 2、环控系统节能设计食用菌厂房环控系统设计中的一项重要节能措施，往往被人们所忽视。这就是厂房内气流的合理组织。目前大部分食用菌厂气流组织不合理。或不合理。主要表现为：（1）降温时间长，达到目标温度，运行能耗增加； (2)食用菌植株存在“死角”现象；蘑菇的同步性降低； （四）食用菌品质差或产量不高。造成食用菌厂房气流分布不合理的因素，与菇房的结构尺寸、内部设计、风机选用、布局等有关，很多食用菌生产企业在设计食用菌厂房时，往往会采用大面积的库房。单间建筑面积一般为100-200平米左右，出菇房倾向于采用小面积库房，单间建筑面积一般为60-70平米左右。在进行内部菇架摆放时，应遵循环境控制优先的原则，避免一味追求高库存量，导致厂房内部产生温度梯度，影响食用菌生长同步性；另一方面，在进行风机布局时，要注意消除厂房内部“空气回流”现象，使冷风机流向一致，保持食用菌厂房内温度场和速度场的均匀，减少厂房内空气流动的波动，同时保持一定的空气流速，强化空气及制冷设备之间的热交换过程，及时排除食用菌在培养或出菇过程中产生的二氧化碳，改善食用菌生长的环境条件。因此，优化设计食用菌栽培菇房能够达到改善其气流组织的合理性，从而达到降低生产能耗的目的。良好的食用菌工厂化厂房环境模拟控制系统的设计应该是达到目标温度的时间最短，且食用菌产品具有较高的质量和产量为评判标准。    对于食用菌工厂化栽培来说，食用菌生产过程中的温度调控主要是通过制冷机组进行控制，制冷机组的选择一方面影响食用菌厂房内环境控制的效果；另一方面影响到食用菌生产耗电量。制冷机组的选型和匹配对节能至关重要，但是，食用菌工厂化生产用冷情况特别复杂，须要根据菇房大小、最大容量、不同菌种的菌丝培养及子实体生长等方面进行综合考虑。    蒸发温度就是制冷剂液体在蒸发器内蒸发时的温度，也是制冷剂对应于蒸发压力的饱和温度。蒸发温度的高低，对制冷效率影响很大。提高蒸发温度，减少传热温差，有利于节省电能。根据估算，蒸发温度每降低1℃，耗电增加3％一4％。不同的食用菌栽培品种，都有其适合的温度范围。食用菌厂房的温度在不影响出菇产量及质量的前提下，设计时应选用较高的温度，优化组合压缩机制冷系数和各蒸发温度系统的制冷系数，实现压缩机制冷量与菇房实耗冷量的合理匹配，避免出现“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象。    目前大多数食用菌工厂化投资者存在着只注重压缩机主机，轻视辅助设备的观念，在实际选择冷凝器、节流装置等制冷系统配件时，对其引起运行能耗的差异考虑较少。在制冷系统中辅助设备的性能制约着压缩机主机的效率，冷凝器等辅助配件的合理优化选择对制冷装置能耗的影响，必须引起食用菌工厂化投资者的高度重视。    根据冷却介质和冷却方式的不同，常用的冷凝器按其冷却介质及冷却方式一般可分为三种类型：水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器和蒸发式冷凝器。    在选择制冷方案时，需要根据工程的具体情况，如热源、电源、所需冷量、食用菌厂房设计及栽培食用菌品种等因素，同时结合当地的气象条件及水源情况，进行全面的比较。根据投资、占地面积、能量消耗以及运行管理难易等指标，经济合理地确定制冷方案和选择制冷机形式。    食用菌工厂化生产通过通风换气来降低厂房中的二氧化碳浓度和改善厂房空气质量，目前国内大多采用的是安装排气扇来进行通风换气，导致在进行通风时，菇房内环境变化大，制冷或加热耗能增加，尤其是当室内外温差较大时。因此，选择合适的新风换气机应用在食用茵工厂化生产中是非常必要的。全热新风换气机在排出室内二氧化碳和送人室外新鲜空气的同时，既通过传热板交换温度，又通过板上的微孔交换湿度，从而达到既通风换气又保持室内温、湿度相对稳定的效果。新风换气机的优点：①室内外双向换气，新风等量置换。②过滤处理配置不同过滤材料，新风过滤处理，可有效净化空气，防止病原菌传播。③高效节能：内置静止热交换器，热交换效率大于70％，冷热负荷不受新风影响，大幅度降低新风处理所需能量，节约新风处理能耗30%以上。     三.控制系统的节能设计    控制系统的自动控制主要有两方面的作用。一方面保护机器设备的正常运行、保护操作人员的安全；另一方面可以节省能源，据有关资料统计，与手动控制相比，自动控制可节能10％左右，并且降低了劳动力成本。    控制系统的自动控制可以在以下几个方面实现：食用菌厂房温度的自动调节、蒸发器的自动融霜，通风换气的程序控制、制冷压缩机的变频控制；辅助设备的自动控制可使制冷量与冷热负荷相适应，合理自动调节机器设备，如对冷风机上的风机采用双速电机，当热负荷较小时，自动转入低速运转以降低电耗等等。随着电子技术的发展，可变程序控制器的功能越来越强大，自动控制已成为系统节能设计中不可缺少的环节。通过对温度、湿度、二氧化碳浓度、压力、流量等数据的采集和计算，实现对压缩机、蒸发器、冷风机等设备的自动调节，从而对整个制冷系统进行控制，使系统在经济高效的状态下运行，达到节能的目的。    四.运行管理    在食用菌工厂化生产中，食用菌厂房的节能设计是基础，而企业运行管理的好坏是关键。运行节能管理主要包括两方面的内容，一个方面是生产过程中的节能管理，包括整个食用菌生产工艺的每一道工序的合理设计；另一个方面是设备运行当中的维护和保养，主要是相关设备及其关键部件的检查和维护；两者互为补充，都应该引起企业管理者的重视。食用菌工厂化生产是一项新生的事物，涉及到建筑学、制冷工程、环境工程、微生物学等多学科知识，还需要一个认识、再认识的过程，需要多学科专家进行协同攻关。能源是社会经济的重要支柱，能源问题是世界各国普遍面临的紧迫问题。食用菌工厂化生产是高耗能产业，重点是节能。食用菌工厂化企业应该对工厂化生产进行优化设计，适当增加初期一次性投资，配置必要的节能设备，提高节能水平，降低运行费用，实现高效节能的运行目的，增强企业市场竞争力，扩大企业盈利能力。