Принципы планировки холодильников различных типов
Обновлено: 17.05.2024
Холодильники - это сооружения, предназначенные для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. В помещениях (камерах) холодильника поддерживаются постоянные довольно низкие температуры, при большой относительной влажности (85-95%).
К помещениям холодильника предъявляются повышенные санитарные требования.
Обязательным условием сохранения пищевых продуктов высокого качества является создание непрерывной холодильной цепи, которая обеспечивает воздействие на пищевые продукты низких температур на протяжении всего времени с момента производства или заготовки продукта до момента его потребления.
Холодильники, расположенные в различных районах страны, являются звеньями непрерывной холодильной цепи, а связь между ними осуществляется холодильным транспортом .
Искусственный холод применяют во многих отраслях народного хозяйства для получения температур ниже температуры окружающей среды.
В химической промышленности его используют при производстве аммиака, удобрений и ряда синтетических материалов, в машиностроении - для низкотемпературной закалки металлов, в строительстве - для замораживания грунта и охлаждения бетона. С помощью холода создаются искусственный климат в закрытых помещениях (кондиционирование воздуха) и искусственные ледяные катки. Его используют в фармацевтической промышленности и медицине, а также при испытании многих материалов и изделий. Но особенно велико значение искусственного холода для сохранения скоропортящихся продуктов.
Типы холодильников и их особенности
По назначению различают производственные, заготовительные, распределительные, базисные, перевалочные, торговые, а также транспортные холодильники.
Производственные холодильники . Их обычно строят при пищевых предприятиях (мясокомбинатах, рыбоперерабатывающих заводах, молочных заводах и т.п.). Производственные холодильники предназначены для первичной холодильной обработки (охлаждения, замораживания), а также для кратковременного (10 - 20 дней) хранения сырья и готовой продукции.
Особенность этих холодильников - большая производительность устройств для охлаждения и замораживания готовой продукции и сравнительно небольшая емкость для хранения продуктов. Наиболее распространены производственные холодильники емкостью 500 - 5000 т с производительностью морозильных камер 20 - 100 т в сутки.
Заготовительные холодильники. В холодильниках, сооружаемых в районах заготовки пищевых продуктов (яиц, фруктов), осуществляют сортировку, первичную холодильную обработку (охлаждение и замораживание), а также непродолжительное (10-20 дней) хранение продуктов до отправки в районы потребления.
Заготовительные холодильники так же, как и производственные, оснащены мощными холодильными установками. Они являются первым звеном непрерывной холодильной цепи.
Распределительные холодильники . Холодильники предназначены для равномерного снабжения населения продуктами питания в течение всего года. Их размещают в городах и промышленных центрах.
Распределительные холодильники бывают универсальные и специализированные (для мяса, рыбы, фруктов и т.п.). В состав распределительных холодильников часто входят цеха по производству мороженого, водного и сухого льда, цехи для фасовки и замораживания фруктов и овощей, а также для фасовки масла, мяса и других продуктов. Такие предприятия называют хладокомбинатами.
Перевалочные холодильники . Они предназначены для кратковременного хранения продуктов в местах их перегрузки (перевалки) с транспорта одного вида на другой. Их строят в морских и речных портах, в узлах шоссейных и железных дорог. .
Торговые холодильники. Для кратковременного хранения продуктов, поступающих в торговую сеть.
Транспортные холодильники . Они предназначены для перевозок охлажденных и замороженных пищевых продуктов железнодорожным, автомобильным и водным холодильным транспортом. К нему относят вагоны, секции и поезда-холодильники (рефрижераторные вагоны, секции и поезда), автомобили-холодильники (авторефрижераторы) и суда-холодильники (суда-рефрижераторы).
Основным показателем, характеризующим холодильник, является его емкость .
Емкость холодильника характеризуется массой груза в тоннах, которую одновременно можно хранить в камерах холодильника.
В зависимости от объемной массы груза, его упаковки и способа укладки разные продукты занимают разный объем и площадь. Так, в 1 м3 грузового объема холодильной камеры мороженого мяса, уложенного в штабель, размещается 0,3-0,45 т, а масла, упакованного в ящики или бочки, - 0,54-0,65 т. Для размещения одного и того же количества требуются размеры камер для мороженого мяса в 1,5-1,8 раза больше, чем размеры камер для масла.
Поэтому, чтобы по емкости можно было судить о размерах холодильника, емкость принято выражать условной емкостью.
Условной емкостью называют массу груза, которую можно одновременно поместить в камерах холодильника, если бы они были загружены одним мороженым мясом I категории стандартной разделки в четвертинах (норма загрузки 1 м3 0,35 т).
По емкости в условных тоннах различают следующие группы холодильников: мелкие (до 10 т), малые (до 500 т), средние (до 5000 т), крупные (свыше 5000 т).
Размеры домашних холодильнико в характеризуются внутренним объемом шкафа в литрах. Емкость выпускаемых домашних холодильников 80-240 л.
В камерах средних и крупных холодильников рекомендуется поддерживать следующие температуры: - 30-35 ° С в морозильных камерах , - 20° С
Ограждения холодильников имеют такую конструкцию, которая препятствует проникновению тепла и влаги в помещения, где температура ниже температуры окружающей среды. В состав всех внешних ограждений (стен, полов, потолков) введены слои эффективных тепло - и влагоизоляционных материалов. Все охлаждаемые помещения устраивают без окон.
По объемно-планировочным решениям холодильники разделяют на одно- и многоэтажные.
Одноэтажные холодильники . Эти холодильники (рис.1) имеют сравнительно простую строительную конструкцию, так как основная нагрузка (от продуктов) передается непосредственно на грунт, колонны же воспринимают сравнительно небольшую нагрузку, создаваемую верхним покрытием и продуктами, расположенными на подвесных путях. Это позволяет увеличить норму нагрузки на 1 м2 площади пола до 5000 кг, а следовательно, и высоту камер.
Проектирование, подбор, поставка, монтаж холодильного и кондиционирующего оборудования
Рассмотрены вопросы проектирования, монтажа и эксплуатации холодильных установок крупных торговых предприятий; предложены методы проектирования и схемные решения, обеспечивающие уменьшение эксплуатационных и энергетических затрат.
Проектирование холодильных установок предприятий торгового профиля и сопутствующий ему выбор оборудования – задача непростая, и относиться к ней необходимо, используя опыт проектировщиков, монтажников и эксплуатационщиков. Стандартные методики расчета и подбора холодильного оборудования не всегда могут учесть круг вопросов, возникающих на стадиях монтажа и ввода его в эксплуатацию. Становится актуальным накопленный опыт практических работников, предлагающих нестандартный подход к подбору холодильного оборудования. Используя нестандартный подход в решении задач холодоснабжения разветвленных сетей торговых предприятий, можно добиться оптимального результата в создании эффективных энергосберегающих систем с длительным и безаварийным сроком эксплуатации.
Проектирование начинается с правильно составленного задания на создание системы холодоснабжения. Проектировщик не должен выполнять разработку вслепую, придумывая те или иные эксплуатационные параметры самостоятельно. Одним из важных возникающих и требующих решения вопросов является проблема размещения оборудования или более подробно взаимное размещение оборудования. Рациональный выбор площади теплообменников холодильной системы обеспечивает необходимые параметры работы цикла и поддержание температуры в охлаждаемом помещении [1]. Правильно выбранная конструкторами система воздухораспределения в охлаждаемом помещении обеспечивает не только оптимальное хранение продукта, но и способствует увеличению срока службы оборудования. Кроме этого, эксплуатационные параметры холодильной установки в значительной степени определяются параметрами настройки холодильного оборудования.
Цель статьи – систематизация знаний и опыта, полученных при монтаже и наладке холодильного оборудования, для составления рекомендаций по оптимизации его работы.
Проектирование холодильных систем и подбор современного оборудования для торговых предприятий является ответственной задачей. В настоящее время существует много различных программ для определения теплопритоков в охлаждаемые объекты и подбора необходимого оборудования. Проектировщик должен обладать хорошими знаниями в областях:
- холодильной техники;
- технологии обработки и хранения пищевых продуктов;
- термодинамики;
- гидродинамики;
- электротехники и систем управления и др.
Выполнение реальных работ обеспечивает проектировщику возможность проявить свои знания на практике. Проектирование обычно начинается с разработки технического задания на конкретный объект в соответствии с задачами, которые поставил заказчик. Опыт работы с заказчиками показал, что технические задания (заявки) недостаточно продуманы и зачастую являются неполными. Опросный лист (заявки) выполняется в соответствии со стандартным бланком. Из этой заявки известно название объекта, место размещения в помещении и необходимая температура в охлаждаемом объекте, вид хранящегося продукта.
Однако неизвестно предполагаемое количество поступающего продукта, его температура, вид тары и упаковки, количество обслуживающего персонала, работающего в камере, и многие другие параметры. По данным, которые приведены в опросном листе, выполнить расчет и подбор необходимого оборудования, работающего с минимальными энергозатратами, затруднительно, так как они не дают полной информации о проектируемом объекте и не позволяют выполнить полноценные расчеты и подбор оборудования.
В опросных листах (технических заданиях) обязательно должна быть подпись заказчика. Практика взаимодействия с заказчиком показывает, что после ввода объекта в эксплуатацию заказчик требует от проектировщиков получения на установленном оборудовании параметров, не предусмотренных ранее условиями технического задания. Например, в заявке указывается, что камера предназначена для хранения замороженных полуфабрикатов, поступающих с температурой -16…-18 ºC. В действительности продукт поступает с более высокой температурой, прямо от производителя с температурой, равной температуре окружающей среды.
Особое внимание следует уделять месту размещения охлаждаемых объектов и компрессорного цеха. Подход к разработке проекта холодообеспечения должен быть комплексным. И при составлении технического задания, плана размещения оборудования, системы разводки трубопроводов не соблюдается принцип, заключающийся в выборе оптимального решения по совокупным затратам (первоначальным и эксплуатационным). При этом холодильное оборудование является энергоемким оборудованием и рассчитывается на длительный период эксплуатации. Чаще всего заказчик идет на уменьшение первоначальных затрат при покупке оборудования, забывая о том, что приведенные затраты в процессе эксплуатации определяют эффективность использования оборудования. Так, например, при рассмотрении тендерных предложений заказчик выбирает дешевое теплообменное оборудование с минимальными площадью или шагом оребрения. Последнее приводит к тому, что холодильная машина должна работать при пониженном давлении в испарителе.
Тепловую нагрузку на теплообменные аппараты определяют из уравнения теплопередачи.
где Q – тепловой поток в испарителе, кВт;
k – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м 2 ·К);
F – площадь поверхности испарителя, м 2 ;
tкам , t0 – температура воздуха в камере и кипения хладагента соответственно, ˚С,
Приходим к выводу, что увеличение количества отводимой теплоты возможно только вследствие понижения температуры кипения. Но последнее приводит к увеличению энергозатрат и увеличению потерь продукта от усушки.
Иллюстрацией для этого могут служить приведенные диаграммы в соответствии с рис. 1.
Рис. 1. Процесс обработки воздуха в і-d диаграмме влажного воздуха у поверхности приборов охлаждения
Движущей силой процесса является разность парциальных давлений водяного пара у поверхности продукта и охлаждающего прибора. Из диаграммы видно, что эта разность увеличивается с понижением температуры кипения холодильного агента.
Значительные сопротивления циркуляции холодильного агента в системе возникают вследствие нерациональной разводки трубопроводов и больших расстояний между охлаждаемыми объектами и компрессорными станциями. Планировочные решения торгового объекта, показанные на рис. 2, могут быть обеспечены холодильной системой с верхней разводкой трубопроводов, в которой необходимо устанавливать маслоподъемные петли для возврата масла в компрессор. Наличие большого числа поворотов приводит к росту гидравлических сопротивлений. Такая же картина наблюдается и при компоновке машинных компрессорных агрегатов: на длине трубопровода до 3 м, вследствие непродуманности схемы, могут размещаться до 6…8 поворотов вместо возможных двух.
Рис. 2. Пример планировочного решения крупного супермаркета
Увеличение гидравлических сопротивлений на линии всасывания приводит к необходимости установки компрессоров с большим объемом, описываемым поршнями и соответственно к увеличению затрачиваемой энергии на производство холода. Это видно из диаграмм, приведенных на рис. 3.
Рис. 3. Теоретический и реальный циклы работы холодильной машины в lgp-h диаграмме
К повышенным энергозатратам, вследствие увеличения объема сжимаемого компрессорами пара, приводят также холодильные системы, в которых среднетемпературные агрегаты с температурой кипения t0 = -10 ˚С используются для потребителей с температурами в производственных цехах крупных магазинов (мясном, рыбном и т.п.), равными 12…16 ˚С.
Повышенные гидравлические сопротивления на линии низкого давления особенно опасны в низкотемпературных установках. Повышенные гидравлические сопротивления в жидкостных линиях могут вызвать вскипание холодильного агента перед его дросселированием. Вскипание холодильного агента перед дросселированием можно предотвратить уменьшением гидравлического сопротивления в жидкостном трубопроводе и удовлетворительным переохлаждением жидкого холодильного агента.
При обследовании холодильных систем приходится встречаться с нарушением правил техники безопасности при размещении оборудования. Оборудование находится на отметках, значительно превышающих нулевую и без необходимых эстакад для его обслуживания или в тесных компрессорных цехах, где не соблюдаются необходимые проходы, высоты, отсутствуют системы вентиляции. Нередко компрессорные агрегаты размещают в неприспособленных помещениях, например, в подвалах, где к компрессорному агрегату приходится пробираться через систему коммуникаций водопровода, канализации и др.
В числе ошибок, которые снижают качество хранения продукта, следует отнести организацию воздухораспределения в камерах. Зачастую воздухоохладители размещаются вдоль короткой стороны камеры, а для равномерного распределения температурного поля в камере устанавливают дополнительные вентиляторы.
При монтаже холодильных систем необходимо решать вопросы отвода талой воды из камер хранения. В низкотемпературных камерах необходимо предусматривать подогрев поддона воздухоохладителя и сливных трубопроводов. Системы подогрева должны исключать возможность замерзания воды в трубопроводах и поддоне.
Большинство строительных конструкций торговых предприятий проектируются и монтируются без систем подогрева грунта в низкотемпературных камерах. Один из возможных вариантов системы предотвращения промерзания грунта приведен на рис. 4. Под полом камеры предусматривается воздушный продух с принудительной циркуляцией воздуха.
а
б
Рис. 4. Система подогрева пола в низкотемпературной камере: а – разрез камеры; б – схема принудительного движения воздуха
При проектировании холодильных установок особое внимание необходимо уделять размещению воздушных конденсаторов, выполняя все рекомендации заводов-изготовителей. Конденсаторы необходимо устанавливать так, чтобы исключить рециркуляцию теплого воздуха, обеспечивая свободный доступ свежего воздуха в необходимом количестве. Следует отметить, что, несмотря на очевидные преимущества применения воздушных аппаратов при их использовании, необходимо предусматривать линейные ресиверы увеличенной емкости (на величину емкости конденсатора) для нормальной работы конденсатора в летнем режиме. Обвязку конденсаторов и линейного ресивера следует выполнять так, чтобы обеспечить слив холодильного агента без залива конденсаторов в любой период года.
В современных проектах необходимо более полно использовать современные системы управления и защиты. Следует использовать многоскоростные вентиляторы, укомплектовывать управляющими приборами каждый охлаждающий прибор отдельной системой управления, а не одним прибором управления несколько охлаждающих приборов. Прекращение оттайки охлаждающих приборов лучше всего заканчивать по температуре поверхности охлаждающего прибора, а не по заданному времени. Положение датчиков температуры окончания оттайки необходимо определять экспериментально во время пусконаладочных работ. На каждый объект необходимо предусматривать систему мониторинга рабочих параметров холодильной установки.
Указанное место размещения датчика температуры ТРВ упрощает настройку ТРВ и позволяет более полно использовать теплообменную поверхность охлаждающего прибора, так как перегрев холодильного агента в охлаждающем приборе сводится к минимуму.
Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод, что для проектирования системы холодоснабжения необходимы: наличие правильно составленного технического задания, стремление к оптимальным длине трубопроводов и количеству поворотов и петель. Площади теплообменных аппаратов должны эксплуатироваться с максимальной эффективностью при минимальных разностях температуры. Комплектовать холодильные системы надо необходимыми приборами автоматики и проводить рациональные настройки их параметров. Система воздухораспределения в камерах хранения должна обеспечивать равномерное температурное поле. В низкотемпературных камерах необходимо предусматривать мероприятия против промерзания грунта.
1. Холодильні установки [Текст]: підручник/ І.Г. Чумак [та ін.]; за ред. І.Г. Чумака. – 6-е вид., перероб. і допов. – О.: Пальміра, 2006. – 552с. – ISBN 7325-0419-2.
Читайте также: