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                                                                     鹽城市愛菲爾鋼結(jié)構有限公司   劉兵
    隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，能源短缺矛盾更加突出，能源已成為影響經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，世界各國都對節(jié)能提出了更高的要求，并采取了相應的政策措施。食用菌由于具有較高的營養(yǎng)保健價值及經(jīng)濟回報，越來越受到消費者和投資者的青睞。近幾年我國食用菌工廠化生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般迅速發(fā)展，其產(chǎn)品在滿足了人們的物質(zhì)生活需要的同時，也帶來了極為可觀的經(jīng)濟效益及社會效益。由于食用菌工廠化栽培須采用制冷或加熱設備，調(diào)節(jié)食用菌廠房溫度、濕度和二氧化碳濃度，需要消耗大量的電力能源，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計顯示電能消耗大約占食用菌生產(chǎn)總成本的20%一30%。因此，如何減少電能消耗已成為食用菌工廠化栽培企業(yè)亟待解決的問題。
    目前大多數(shù)的食用菌投資者關注的是前期投資成本和短期利益，忽視長遠效益，因此，在設施設備投入上，只注重滿足食用菌生產(chǎn)的需要，而常常忽視食用菌生產(chǎn)過程中的節(jié)能問題．致使很多食用菌工廠化生產(chǎn)企業(yè)普遍成為高耗能企業(yè)，使產(chǎn)品成本居高不下，企業(yè)獲利能力降低，缺乏市場競爭力。食用菌工廠化生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工程，影響食用菌工廠化生產(chǎn)能耗的因素很多，不同地區(qū)、不同品種、不同設備設施、不同栽培工藝等因素都會對生產(chǎn)過程中的能耗產(chǎn)生很大影響。要想從根本上解決食用菌工廠化生產(chǎn)中存在的高耗能問題，除了要有先進的技術和管理外，最根本的是要從食用菌廠房的設計入手，提倡和推行節(jié)能設計。
    食用菌廠房的節(jié)能設計，大體可分為食用菌廠房工藝設計、平面及空間設計、建筑設計和環(huán)境模擬及控制系統(tǒng)設計。簡單地說，食用菌廠房設計主要依靠食用菌廠房建筑從總體到單體的設計來保證和維持食用菌廠房的正常使用，并盡量減小能源設備裝機功率，使菇房的負荷變小，為節(jié)能創(chuàng)造條件。環(huán)境模擬控制系統(tǒng)設計，包括相關環(huán)境模擬控制設備的選型、智能控制系統(tǒng)設計等，就是在滿足實際負荷要求的情況下，依靠設備及系統(tǒng)本身的高效率來實現(xiàn)節(jié)能。而對于食用菌工廠化生產(chǎn)來說，需要根據(jù)食用菌的生物學特性和具體生長狀況進行精細管理，因此，科學的運行管理在節(jié)能降耗管理中顯得尤為重要，科學的運行管理主要是對食用菌生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)進行科學的動態(tài)管理。食用菌廠房設計、環(huán)境模擬控制系統(tǒng)設計以及科學的運行管理三者相輔相成，有機結(jié)合，才能真正實現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能生產(chǎn)。
    一.食用菌廠房建筑的節(jié)能設計
    食用菌工廠化生產(chǎn)，不同于一般的農(nóng)作物設施栽培，它是在一個相對密閉的環(huán)境條件下，利用設施和設備創(chuàng)造出適合不同菌類不同發(fā)育階段的生長環(huán)境，來實現(xiàn)“反季節(jié)”的周年栽培。因此，食用菌工廠化生產(chǎn)廠房具有相對密閉、保溫，環(huán)境可控制等特點。其圍護結(jié)構一般由外表面層、保溫層、內(nèi)表面層等構成，內(nèi)、外表面層材料應具有保溫、防水、防濕性，不燃性和自熄性．化學穩(wěn)定性好，強度高、不易開裂以及使用壽命長等性能。食用菌廠房保溫效果決定供冷時間長短及生長溫度變化，食用菌廠房外圍結(jié)構傳熱占食用菌廠房總熱負荷20%-35%。在一定范圍內(nèi)，食用菌廠房外熱負荷與食用菌廠房圍護結(jié)構的厚度成反比關系，隨著圍護結(jié)構厚度的增大，食用菌廠房外熱負荷將變小，這可以減小制冷系統(tǒng)投資和制冷系統(tǒng)運行費用；但是圍護結(jié)構的增厚，將會增加食用菌廠房建設的初期投資，因此，如何確定圍護系統(tǒng)結(jié)構對于食用菌廠房建設是十分重要的。
    工廠化栽培食用菌廠房與季節(jié)性栽培菇房或大棚相比，最主要的區(qū)別在于防潮，隔汽和保溫，如何最大限度的杜絕“冷橋”是工廠化食用菌廠房施工中的重點和難點，也是食用菌廠房施工中節(jié)能的重要一環(huán)。食用菌廠房在施工中節(jié)點、梁柱、次鋼構、管道、支吊架以及地坪等易產(chǎn)生冷橋部位應有科學的設計方案并嚴格按設計圖紙施工。因為一旦形成“冷橋”，將增加食用菌廠房的熱負荷。另外，食用菌廠房的外表面顏色盡量設計成白色或淺色。這主要是利用它的反射來減少輻射熱量。顏色是影響反射率的主要因素。顏色越淺，反射太陽輻射的能力越大。如白色表面對太陽輻射的反射率可達0.8．而黑色只有0.1。因此，夏季在強烈的太陽照射下，白色表面的溫度可比黑色表面低25-30度。
    在進行食用菌廠房整體布局設計時應遵循以下原則：（1）瞞足生產(chǎn)工藝流程的要求。不同食用菌栽培品種對廠房整體布局有不同的要求，即使相同的栽培品種，不同的栽培方式，栽培工藝亦有差異。（2）廠區(qū)布置應做到近期與遠期結(jié)合，以近期為主，適當考慮今后擴建的可能。企業(yè)在進行開工建設前，應進行總體規(guī)劃，制定企業(yè)中長期發(fā)展戰(zhàn)略，避免在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)由于規(guī)模擴張帶來的廠房改造成本增加或無法進行改造。（3）由于培養(yǎng)房及出菇房之間溫差較大，在進行食用菌廠房規(guī)劃時，一般實行分區(qū)管理，盡量避免混合排列設計。實行分區(qū)管理，能夠提高生產(chǎn)效率；此外，在培養(yǎng)區(qū)與出菇區(qū)分別安裝隔熱風幕機或設立緩沖區(qū)，可使食用菌廠房內(nèi)外環(huán)境隔開，杜絕冷暖空氣對流形成結(jié)霧，保障開門作業(yè)不影響菇房內(nèi)溫度回升，避免由于溫度梯度引起的能量傳遞，從而達到節(jié)約能源的目的。
    二.環(huán)境控制系統(tǒng)的節(jié)能設計
    食用菌工廠化廠房環(huán)境控制系統(tǒng)設計里一個重要的節(jié)能措施往往被人們所忽略，這就是廠房內(nèi)的氣流合理組織.目前大多數(shù)食用菌廠房的氣流組織是不合理或欠合理的。主要表現(xiàn)為：（1）達到目標溫度所需降溫時間長，運行能耗增加；（2）食用菌廠房內(nèi)產(chǎn)生“死角”現(xiàn)象；（3）食用菌廠房內(nèi)部溫度分布不均勻，導致培養(yǎng)或出菇同步性下降；（4）出菇品質(zhì)差或者產(chǎn)量不高。
    產(chǎn)生食用菌廠房內(nèi)氣流組織不合理的因素與菇房結(jié)構尺寸、內(nèi)部設計、風機選型和布局等有關。很多食用菌生產(chǎn)企業(yè)在進行食用菌廠房設計時，培養(yǎng)房傾向于采用大面積庫房，單間建筑面積一般為100-200平米左右，出菇房傾向于采用小面積庫房，單間建筑面積一般為60-70平米左右。在進行內(nèi)部菇架擺放時，應遵循環(huán)境控制優(yōu)先的原則，避免一味追求高庫存量，導致廠房內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，影響食用菌生長同步性；另一方面，在進行風機布局時，要注意消除廠房內(nèi)部“空氣回流”現(xiàn)象，使冷風機流向一致，保持食用菌廠房內(nèi)溫度場和速度場的均勻，減少廠房內(nèi)空氣流動的波動，同時保持一定的空氣流速，強化空氣及制冷設備之間的熱交換過程，及時排除食用菌在培養(yǎng)或出菇過程中產(chǎn)生的二氧化碳，改善食用菌生長的環(huán)境條件。因此，優(yōu)化設計食用菌栽培菇房能夠達到改善其氣流組織的合理性，從而達到降低生產(chǎn)能耗的目的。良好的食用菌工廠化廠房環(huán)境模擬控制系統(tǒng)的設計應該是達到目標溫度的時間最短，且食用菌產(chǎn)品具有較高的質(zhì)量和產(chǎn)量為評判標準。
    對于食用菌工廠化栽培來說，食用菌生產(chǎn)過程中的溫度調(diào)控主要是通過制冷機組進行控制，制冷機組的選擇一方面影響食用菌廠房內(nèi)環(huán)境控制的效果；另一方面影響到食用菌生產(chǎn)耗電量。制冷機組的選型和匹配對節(jié)能至關重要，但是，食用菌工廠化生產(chǎn)用冷情況特別復雜，須要根據(jù)菇房大小、最大容量、不同菌種的菌絲培養(yǎng)及子實體生長等方面進行綜合考慮。
    蒸發(fā)溫度就是制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)時的溫度，也是制冷劑對應于蒸發(fā)壓力的飽和溫度。蒸發(fā)溫度的高低，對制冷效率影響很大。提高蒸發(fā)溫度，減少傳熱溫差，有利于節(jié)省電能。根據(jù)估算，蒸發(fā)溫度每降低1℃，耗電增加3％一4％。不同的食用菌栽培品種，都有其適合的溫度范圍。食用菌廠房的溫度在不影響出菇產(chǎn)量及質(zhì)量的前提下，設計時應選用較高的溫度，優(yōu)化組合壓縮機制冷系數(shù)和各蒸發(fā)溫度系統(tǒng)的制冷系數(shù)，實現(xiàn)壓縮機制冷量與菇房實耗冷量的合理匹配，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”或“小馬拉大車”的現(xiàn)象。
    目前大多數(shù)食用菌工廠化投資者存在著只注重壓縮機主機，輕視輔助設備的觀念，在實際選擇冷凝器、節(jié)流裝置等制冷系統(tǒng)配件時，對其引起運行能耗的差異考慮較少。在制冷系統(tǒng)中輔助設備的性能制約著壓縮機主機的效率，冷凝器等輔助配件的合理優(yōu)化選擇對制冷裝置能耗的影響，必須引起食用菌工廠化投資者的高度重視。
    根據(jù)冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，常用的冷凝器按其冷卻介質(zhì)及冷卻方式一般可分為三種類型：水冷式冷凝器、空氣冷卻式冷凝器和蒸發(fā)式冷凝器。
    在選擇制冷方案時，需要根據(jù)工程的具體情況，如熱源、電源、所需冷量、食用菌廠房設計及栽培食用菌品種等因素，同時結(jié)合當?shù)氐臍庀髼l件及水源情況，進行全面的比較。根據(jù)投資、占地面積、能量消耗以及運行管理難易等指標，經(jīng)濟合理地確定制冷方案和選擇制冷機形式。
    食用菌工廠化生產(chǎn)通過通風換氣來降低廠房中的二氧化碳濃度和改善廠房空氣質(zhì)量，目前國內(nèi)大多采用的是安裝排氣扇來進行通風換氣，導致在進行通風時，菇房內(nèi)環(huán)境變化大，制冷或加熱耗能增加，尤其是當室內(nèi)外溫差較大時。因此，選擇合適的新風換氣機應用在食用茵工廠化生產(chǎn)中是非常必要的。全熱新風換氣機在排出室內(nèi)二氧化碳和送人室外新鮮空氣的同時，既通過傳熱板交換溫度，又通過板上的微孔交換濕度，從而達到既通風換氣又保持室內(nèi)溫、濕度相對穩(wěn)定的效果。新風換氣機的優(yōu)點：①室內(nèi)外雙向換氣，新風等量置換。②過濾處理配置不同過濾材料，新風過濾處理，可有效凈化空氣，防止病原菌傳播。③高效節(jié)能：內(nèi)置靜止熱交換器，熱交換效率大于70％，冷熱負荷不受新風影響，大幅度降低新風處理所需能量，節(jié)約新風處理能耗30%以上。
    三.控制系統(tǒng)的節(jié)能設計
    控制系統(tǒng)的自動控制主要有兩方面的作用。一方面保護機器設備的正常運行、保護操作人員的安全；另一方面可以節(jié)省能源，據(jù)有關資料統(tǒng)計，與手動控制相比，自動控制可節(jié)能10％左右，并且降低了勞動力成本。
    控制系統(tǒng)的自動控制可以在以下幾個方面實現(xiàn)：食用菌廠房溫度的自動調(diào)節(jié)、蒸發(fā)器的自動融霜，通風換氣的程序控制、制冷壓縮機的變頻控制；輔助設備的自動控制可使制冷量與冷熱負荷相適應，合理自動調(diào)節(jié)機器設備，如對冷風機上的風機采用雙速電機，當熱負荷較小時，自動轉(zhuǎn)入低速運轉(zhuǎn)以降低電耗等等。隨著電子技術的發(fā)展，可變程序控制器的功能越來越強大，自動控制已成為系統(tǒng)節(jié)能設計中不可缺少的環(huán)節(jié)。通過對溫度、濕度、二氧化碳濃度、壓力、流量等數(shù)據(jù)的采集和計算，實現(xiàn)對壓縮機、蒸發(fā)器、冷風機等設備的自動調(diào)節(jié)，從而對整個制冷系統(tǒng)進行控制，使系統(tǒng)在經(jīng)濟高效的狀態(tài)下運行，達到節(jié)能的目的。
    四.運行管理
    在食用菌工廠化生產(chǎn)中，食用菌廠房的節(jié)能設計是基礎，而企業(yè)運行管理的好壞是關鍵。運行節(jié)能管理主要包括兩方面的內(nèi)容，一個方面是生產(chǎn)過程中的節(jié)能管理，包括整個食用菌生產(chǎn)工藝的每一道工序的合理設計；另一個方面是設備運行當中的維護和保養(yǎng)，主要是相關設備及其關鍵部件的檢查和維護；兩者互為補充，都應該引起企業(yè)管理者的重視。
食用菌工廠化生產(chǎn)是一項新生的事物，涉及到建筑學、制冷工程、環(huán)境工程、微生物學等多學科知識，還需要一個認識、再認識的過程，需要多學科專家進行協(xié)同攻關。能源是社會經(jīng)濟的重要支柱，能源問題是世界各國普遍面臨的緊迫問題。食用菌工廠化生產(chǎn)是高耗能產(chǎn)業(yè)，重點是節(jié)能。食用菌工廠化企業(yè)應該對工廠化生產(chǎn)進行優(yōu)化設計，適當增加初期一次性投資，配置必要的節(jié)能設備，提高節(jié)能水平，降低運行費用，實現(xiàn)高效節(jié)能的運行目的，增強企業(yè)市場競爭力，擴大企業(yè)盈利能力。