Kas yra patalpų šilumos pritekėjimas ir kaip tai veikia?

Renkantis šaldymo įrangą, vienas iš svarbiausių etapų yra tinkamo šaldymo agregato parinkimas. Reikiamas šaldymo agregato galingumas priklauso nuo daugelio faktorių, kuriuos būtina atidžiai įvertinti. Šiame straipsnyje aptarsime pagrindinius aspektus, į kuriuos reikia atsižvelgti planuojant šaldymo kamerą ar kitą patalpą, kurioje svarbu palaikyti žemą temperatūrą.

Šilumos pritekėjimo faktoriai

Išorinis šilumos pritekėjimas

Pirmasis faktorius, kurį reikia įvertinti, yra šilumos pritekėjimas iš išorės per sienų ir lubų plokštes bei grindis. Šis dydis priklauso nuo patalpos dydžio, izoliacijos storio ir oro temperatūros vietoje, kur bus sumontuota šaldymo kamera.

• Jei tai pastato viduje esanti kamera, aplinkos temperatūra tikriausiai nebus aukštesnė nei 25°C.
• Jei kamera montuojama lauke, reikia atsižvelgti, kad oro temperatūra gali siekti 30°C ir daugiau, bei galimi tiesioginiai saulės spinduliai.

Papildoma įranga ir užimtumo faktorius

Sekantis faktorius, įtakojantis agregato galingumą, yra papildomai montuojamos įrangos bei kameros užimtumo faktorius. Skaičiuojant šį pridėtinį galingumą, atsižvelgiama į:

• Kiek ir kokio tipo šviestuvų yra sumontuota bei kokia jų darbo trukmė per parą.
• Kiek žmonių ir kiek laiko planuoja dirbti viduje (dėlioti, krauti, rūšiuoti prekes).
• Ar bus viduje naudojami autokrautuvai ar kiti mechanizmai (pvz., mėsmalės, fasavimo aparatai).
• Kaip dažnai bus darinėjami vartai (retai, vidutiniškai, dažnai).

Ilgo saugojimo kameros, kur produkcija atkraunama, įvežama ir išvežama retai, reikalingas nedidelis papildomas galingumas. Tačiau kamerose, kuriose intensyvus judėjimas, šis faktorius gali sudaryti nemažą dalį agregato galingumo.

Laikoma produkcija

Trečiasis, pats svarbiausias reikiamo agregato galingumo faktorius, yra planuojama laikyti produkcija. Mažiausiai galingumo reikalauja jau atvėsintos produkcijos sandėliavimas. Jei produkcija "negyva", tokia kaip pvz., mėsa ar pieno produktai, taip pat vakuumuota, koncervuota produkcija, tai galia reikalinga temperatūros palaikymui nėra didelė. Tačiau sandėliuojant "gyvą" produkciją, t.y. kai kurias daržoves bei vaisius, gėles, mums reikia pašalinti jų, kad ir nedidelę, bet skleidžiamą "kvėpavimo šilumą". Kartais, norint išlaikyti šiuos produktus šviežesnius, reikia stebėti CO₂ lygį kameroje ir, esant reikalui, iš lauko tiekti šviežią orą.

Jei planuojate produkciją kameroje atvėsinti, reikia numatyti kiek tonų ir kokios produkcijos (pvz., jei tai vaisiai - kokia vaisių rūšis arba keletas rūšių?) per kokį laiko tarpą norite atvėsinti. Kartais, vykdant greitą realizaciją arba norint išlaikyti geresnę produkto kokybę jei jis nėra hermetiškai įpakuotas (šaldant produkciją visada netenkama atitinkamo kiekio drėgmės, kuo ilgiau šaldome tuo daugiau drėgmės, o tuo pačiu ir svorio netenkame), reikia kuo greičiau tą produkciją atvėsinti (3-6 valandas), kitu atveju galime leisti vėsti palaipsniui per 24-36 valandas.

Skirtumas tarp 6 ir 24 valandų gali keturiais kartais sumažinti elektros sąnaudas reikalingas produkcijos atvėsinimui, beigi sumažinti investicijas reikalingas įrenginiui įsigyti.

Šokinio šaldymo kameros

Šokinio šaldymo kamerose produkcija iš gamybos linijos per kuo trumpesnį laiko tarpą užšaldoma iki sandėliavimo temperatūros (dažniausiai -18/-20°C) ir išvežama į gatavos produkcijos kameras kur paliekama tolimesniam saugojimui. Greito užšaldymo esmė yra kuo greitesnis ledo kristalų formavimasis gaminyje taip siekiant pagerinti kokybę, skonį ir išvaizdą pakartotinai jį atitirpinus. Kitas svarbus aspektas yra svorio praradimas - kuo ilgiau gaminį šaldome tuo daugiau atimame drėgmės kas įtakoja galutinį jo svorį.

Parenkant šaldymo agregatą šokinei kamerai vadovaujamasi jau aukščiau nurodytais kriterijais, tačiau čia didesnis dėmesys skiriamas pačiai produkcijai kadangi visas procesas pasiskirsto į tris etapus:

1. Pirmuoju etapu produkcija atvėsinama iki maždaug 0°C temperatūros kaip ir įprastose saugojimo kamerose, šis procesas pareikalauja apie 20% viso energijos kiekio reikalingo atšaldyti produkcijai nuo pradinės iki saugojimo temperatūros.
2. Sekantis ir pats svarbiausias etapas vyksta kai pasiekiama 0/-2°C temperatūra ir prasideda ledo kristalų iš drėgmės esančios produkte formavimasis - kuo greičiau įvyksta fazės virsmas tuo gaunama geresnė numatomo produkto kokybė. Šis procesas pareikalauja vidutiniškai 60% iš viso energijos kiekio.
3. Trečias etapas yra atšaldymas iki saugojimo temperatūros kuriam panaudojama likę 20% viso energijos kiekio.

Dažniausiai montuojamos dviejų tipų šokinio tipo kameros:

• Konvejerinės kameros: jose yra palaikoma žema (-30/-35°C) oro temperatūra ir produktas ten įvežamas nuolatos, vežimėliais arba juostomis - vienas paskui kitą. Įvežus nešaldytos produkcijos vežimėlį per vienas duris per kitas duris išvažiuoja užšaldytos produkcijos vežimėlis kuris toliau vežamas į fasavimo aparatus. Tokių kamerų įrengimas brangesnis, jos naudingos tais atvejais kai vyksta itin greita konvejerinė produkto gamyba ir nėra galimybės laukti kol bus pagaminama sekanti produkto porcija.
• Ciklinės kameros: pastarosios labiau tinkamos kai gamyba vyksta porcijomis. Pagaminus atitinkamą kiekį produkcijos visas kiekis suvežamas į kamerą ir uždaromas numatytam laiko tarpui. Laiko tarpas parenkamas toks koks reikalingas naujai porcijai pagaminti. Kol gaminama nauja produkcija senoji produkcija užšaldoma ir išvežama, tada suvežama nauja produkcija.

Skysčio šaldymo agregatai (Čileriai)

Daugelyje pramonės šakų naudojamas skystis vėsinti įvairiems gamybiniams įrengimams ir produkcijai. Galimas tiesioginis arba netiesioginis kontaktas. Tiesioginis naudojamas kai skystis tiesiogiai kontaktuoja ir aušina reikiamą produktą, netiesioginis kontaktas kai reikia aušinti gamybos agregatus t.y įvairius autoklavus, liejimo ir presavimo formas, CO₂ lazerius, šilumokaičius ir talpyklas.

Renkantis skysčio šaldymo agregatą reikia žinoti kokį šilumos kiekį reikia pašalinti iš aparato arba produkto. Tą padaryti galime žinodami pratekančio skysčio kiekį (debita), į aparatą įtekančio ir ištekančio skysčio temperatūras arba skirtumą tarp jų bei skysčio termodinamines savybes. Kitas labai svarbus parametras - slėgio nuostoliai transportuojant skystį, be šio parametro parinkti tinkamą cirkuliacinį siurblį galima tik empiriškai. Jis dažniausiai būna nurodytas kilopaskaliais (kPa) ant aušiname įrenginyje esančio šilumokaičio. Visi kiti slėgio nuostoliai paskaičiuojami pagal šaldymo mašinos ir vamzdynų parametrus.

Žinant šiuos parametrus galima pradėti projektuoti sistemą. Šaldymo mašinos gali būti dviejų tipų - uždaros arba atviros.

• Uždaro tipo mašinos montuojamos metaliniame korpuse, dažniausiai ant stogo, atsparios lietui ir sniegui, visa sistema integruota vienoje dėžėje. Šios dėžės patogios montavimo atžvilgiu tačiau turi keletą neigiamų savybių. Korpuso kaina kartais ženkliai įtakoja visos mašinos kainą. Nerekomenduojama sistemą užpildyti vandeniu kadangi žiemos metu įvykus gedimui ar žmogiškąjai klaidai vanduo gali užšalti ir sugadinti įrangą. Tokiais atvejais dažniausiai naudojamas vandens ir gliukolio mišinys - antifrizas. Itin didelėse sistemose šio mišinio panaudojimas taip pat gali gautis ganėtinai brangus, tačiau jei produkto vėsinimui reikalinga minusinė skysčio temperatūra tai yra neišvengiama.
• Atviro tipo čileriai tokiems čileriams visi agregatai montuojami ant metalinio rėmo ir įrengiami patalpų viduje laisvoje erdvėje į lauką išnešant tik kondensatorių. Tokiu čilerių kaina yra mažesnė kadangi nereikia gaminti korpusų jiems, jie lengvai ardomi ir transportuojami jei reikia perkelti į kitą vietą, nereikalingi kranai kėlimui ant stogo.

Jei šaldymo mašina planuojama naudoti ir šaltuoju metų laiku tai verta prieš įsigyjant apsvarstyti šilumos grąžinimo patalpų šildymui galimybę. 30-50 kW galingumo čileris pastoviai dirbdamas išmeta 45-70 kW šilumos į aplinkos orą lauke, tačiau sumontavus papildomą šilumokaitį ir kaloriferius galima apšildyti nemažas gamybines patalpas ar kabinetus. Jei gamykloje naudojamas karštas vanduo, ženkliai galima sutaupyti pašildant vandenį čilerio išmetamos šilumos pagalba.

Šaldymo kamerų įrengimo ypatumai

Šaldymo kamerų įrengimas reikalauja kruopštaus planavimo ir tinkamų sprendimų, ypač atsižvelgiant į temperatūros palaikymą ir energijos sąnaudas. Aptarsime pagrindinius aspektus, kuriuos reikia įvertinti įrengiant šaldymo kameras.

Kameros dydis ir išplanavimas

Visų pirma, reikia nuspręsti, kokį kiekį produkcijos planuojate sandėliuoti ir kokioje taroje bei įpakavime planuojate laikyti. Ar tai bus paletės ar atskiros dėžės? Nuo to priklausys kameros dydis, kadangi sandėliuojant paletėmis, jos sukraunamos kompaktiškiau, beigi atsiranda galimybė įrengti stelažus ir krauti paletes dvejais ar trejais aukštais. Žinant produkcijos kiekį, galima nusibraižyti produkcijos krovimą bei judėjimą ir įvertinti šaldomos patalpos kvadratūrą.

Braižant produkciją, reikia atsiminti, kad turi būti palikti tarpai / pravažiavimai tarp palečių, kad reikalui esant būtų galimybė atsikrauti tolėliau nuo įvažiavimo esančias paletes neatkraudinėjant visų priekyje esančių palečių. Šaldymo kameros aukštis neturėtų būti didesnis negu reikia patogiam sandėliavimui, kadangi kiekvienas papildomas ir nereikalingas aukščio metras didina šalčio nuostolius į aplinką bei elektros energijos sąnaudas reikalingas dirbtiniam šalčiui gauti.

Įvažiavimas ir durys

Kitas svarbus dalykas - įvažiavimas ar įėjimas į šaldymo kamerą. Jeigu planuojama produkciją sandėliuoti nedidelėse ir nesunkiose dėžutėse, dažniausiai nereikalingas didelis praeinamumas ir užtenka apšiltintų varstomų durų iki 1 metro pločio ir pagal poreikį 1,9 - 2,2 metro aukščio. Platesnių nei 1,2 metro varstomų durų nerekomenduojame, kadangi vyriams tenka didelis krūvis išlaikyti sunkias duris ir laikui bėgant jie gali sulūžti. Jeigu produkciją planuojate sandėliuoti paletuotą, tai reikia numatyti galimą palečių aukštį taipogi įvertinant, kad jos įvežamos šiek tiek pakeltos nuo žemės. Pavyzdžiui, jei planuojamas palečių aukštis yra 2,2 metro tai rekomenduotume, kad vartų praeinamumas būtų bent jau 2,4 metro.

Vartų plotis parenkamas taipogi pagal tai kokių išmatavimų paletės planuojamos krauti plius papildomai mažiausiai po 25 cm iš abiejų kraštų, kitu atvejų patirtis rodo, kad nepatyrę vairuotojai dažnai sulaužo vartų staktas. Tokio tipo vartai montuojami ant stumdomos sistemos ir priešingai nei varstomi norint atidaryti yra nustumiami į šoną. Pasirenkant plotį rekia turėti omenyje, kad nustumiant vartus į šoną šiems reikalinga laisva vieta yra vartų plotis x 1,5. T.y jei numatytas vartų plotis yra 2 metrai tai šiems nuvažiuoti į šoną reikės 3 metrų ilgio sienos.

Sekantis, šiek tiek mažiau populiarus vartų tipas - pakeliami vartai, dar kartais vadinami garažo vartais. Šuos lengva automatizuoti, kad jie atsidarytų bei užsidarytų automatiškai arba pultelio pagalba. Pakeliami vartai standartiškai gaminami iš 40mm storio plokščių todėl tinkami tik pliusinės temperatūros kameroms. Varstomi ir stumdomi vartai reikalui esant gali būti gaminami iš 92 ar net 120mm storio poliuratanu užpildytos plokštės todėl jie tinkami net ir itin žemoms temperatūroms.

Sienos ir lubos

Šaldymo kamerų sienos ir lubos dažniausiai yra surenkamos iš poliuretanu užpildytų sandwitch tipo plokščių skardiniu, lengvai plaunamu, baltos spalvos paviršiumi. Skirtiengiems produktams reikalinga skirtinga temperatūra, dažniausiai mėsa ir vištiena laikoma +1/+2°C temperatūroje, pieno produktai +6°C, daržovės ir vaisiai +2/+5°C, įvairūs egzotiniai vaisiai +5/+12°C, o užšaldyta produkcija iki atitrpinimo laikoma -18/-20°C temperatūroje. Priklausomai nuo planuojamos kameros temperatūros sienoms ir luboms parenkamas atitinkamas plokštės storis, pliusinėms kameroms gali būti naudojama 60-80mm storio plokštė, -10°C kameroms rekomenduotume naudoti 100-120mm plokštes, -20 ir žemiau siūlytume 160-200mm ar storesnes plokštes. Nuo pasirinkto plokštės storio labai priklauso elektros energijos sąnaudos todėl taupyti šioje vietoje nederėtų, kadangi sutaupius pradinei investicijai atsiranda didesni nuostoliai ilgalaikėje perspektyvoje.

Grindys

Įrenginėjant kameras kuriose planuojama minusinė temperatūra įpatingas dėmesys yra skiriamas grindims, kadangi ten numatomi didžiausi šalčio nuostoliai. Tinkamai neparuošus grindų elektros sąnaudos gali būti iki keleto kartų didesnės nei su tinkamai paruoštomis grindimis. Taip pat pastoviai esant neigiamai temperatūrai ir grindims peršalus iki grunto betonas gali būti sugadintas, t.y sutrūkinėti bei būti iškilnotas. Kad taip neatsitiktų prieš įrengiant minusinę kamerą reikalingus specialus pasiruošimas.

Įrenginėjant nedidelio pločio, iki 3-4 metrų kamerą paprasčiausias variantas dėti ant žemės sandwitch plokštę, tokią kaip naudojama sienoms ir lubos montuoti, tai pigiausias variantas, bet reikia susitaikyti su tuo, kad kamera turės slenkstį. Kraunant rankomis tai didelių problemų nesukels, bet jei planuojama naudoti vežimėlius tai reikalinga nenidelė rampa užvažiavimui.

Įrenginėjant dideles minusines kameras grindis pradžiai reikia įgilinti žemiau planuojamo grindų lygio apytiksliai 1 metrą. Tada išliejamas lengvas pagrindas - juodgrindės ant kurio statomos būsimos sienos ir išvedžiojama šildymo sistema: pasirinktinai elektrinis kabelis, vamzdeliai gliukoliui, arba leidžiant tam tikroms sąlygoms vamzdeliai šiltam aplinkos orui cirkuliuoti. Taip apsaugomas gruntas galimo izoliacijos sluoksnio peršalimo atveju. Išvedžiojus šildymo sistemą, ant jos dedama apie 40cm putų polistirolio plokštės sudarančios užkardą šalčio nutekėjimui į žemę. Paskutinis etapas - 15-20cm grindų, vadinamojo "nulio" išliejimas ant kurio jau bus galima važinėti autokrautuvais ir vykdyti kitą veiklą.

Vėdinimo sistemos pasirinkimas

Vėdinimo sistemos pasirinkimas yra svarbus aspektas, norint užtikrinti patalpų oro kokybę ir drėgmės kontrolę. Yra įvairių vėdinimo sistemų tipų, įskaitant rekuperacines, mechanines ir natūralias vėdinimo sistemas. Kiekviena iš šių sistemų turi savo privalumų ir trūkumų, todėl svarbu pasirinkti tinkamą sistemą, atsižvelgiant į individualius poreikius ir pastato ypatumus.

Rekuperacinės sistemos

Rekuperacinės sistemos yra vienos efektyviausių šiuolaikinių vėdinimo sistemų. Jos ne tik tiekia šviežią orą į patalpas ir šalina drėgmę, bet ir padeda sugrąžinti šilumą žiemą bei vėsinti patalpas vasarą. Rekuperacinės sistemos skirstomos į centralizuotas ir decentralizuotas sistemas.

• Centralizuotos sistemos naudoja vieną įrenginį, iš kurio ortakiais oras tiekiamas ir šalinamas iš visų patalpų.
• Decentralizuotos sistemos naudoja atskirus įrenginius kiekvienoje patalpoje.

Renkantis rekuperacinę sistemą, svarbu atsižvelgti į sistemos galingumą, kuris turėtų būti pakankamas patalpų vėdinimui. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į sistemos valdymą ir patogumą.

Mechaninės sistemos

Mechaninės vėdinimo sistemos be rekuperacijos įrenginio taip pat gali būti naudojamos patalpų vėdinimui. Šios sistemos užtikrina priverstinį oro pritekėjimą ir ištraukimą, bet negrąžina šilumos. Norint, kad mechaninės sistemos veiktų efektyviai, būtina užtikrinti oro pritekėjimą į patalpas iš lauko, naudojant orlaides ar kitus įrenginius.

Natūralios sistemos

Natūralaus vėdinimo sistemos naudoja natūralius fizikos dėsnius oro cirkuliacijai užtikrinti. Šios sistemos yra paprastos ir nereikalauja energijos sąnaudų, bet jų efektyvumas priklauso nuo oro sąlygų ir pastato sandarumo. Natūralaus vėdinimo sistemos gali būti naudojamos kartu su mechaninėmis sistemomis, siekiant užtikrinti optimalų vėdinimą.

Vėdinimo sistemos ir židiniai

Vėdinimo sistemos ir židiniai (bei krosnelės ar katilai, degimo procesui naudojantys patalpos orą) gali vieni kitus įtakoti. Jei vėdinimo sistemoje susidaro tiekiamo ir šalinamo oro disbalansas arba atjungiamas ar sugenda rekuperatoriaus tiekiamo oro ventiliatorius, patalpose gali susidaryti neigiamas slėgis. Neigiamo slėgio padariniai: į patalpas gali sklisti dūmai, liepsna bei nuodingasis anglies monoksidas.

Tam, kad bendra šių dviejų sistemų eksploatacija viena kitos neįtakotų, rekomenduojama laikytis šių reikalavimų:

• Židiniams ar kitiems šildymo įrenginiams, kurie yra sandariose patalpose, įrengti atskirą oro pritekėjimo kanalą iš lauko.
• Jei pilnas atskyrimas nuo patalpos oro neįmanomas, įrengti atitinkamus apsaugos įrenginius, kurie esant didesniam nei 4Pa neigiamam slėgiui patalpoje atjungtų vėdinimo sistemą.

Oro apykaita ir drėgmės kontrolė

Oro apykaita yra svarbus parametras, užtikrinantis patalpų oro kokybę ir drėgmės kontrolę. Skirtingiems patalpų tipams ir veikloms reikalinga skirtinga oro apykaita. Pavyzdžiui, gyvenamosiose patalpose rekomenduojama užtikrinti 36 m³/h šviežio oro kiekvienam žmogui. Tačiau, norint pašalinti kvapus ir drėgmę, gali prireikti didesnės oro apykaitos.

Drėgmės kontrolė yra svarbi siekiant išvengti pelėsio atsiradimo ir užtikrinti komfortą patalpose. Jei drėgmė patalpose nuolat viršija 75%, reikia ieškoti drėgmės šaltinių ir juos pašalinti. Mechaninio vėdinimo sistema yra skirta pašalinti patalpose susikaupusią drėgmę ir tiekti šviežią orą į patalpas.

Žiemą, kai lauko oras yra sausas, vėdinimo sistema gali sumažinti patalpų drėgmę iki 20%. Tokiu atveju gali prireikti papildomų drėkinimo priemonių. Rekuperacinės sistemos su rotaciniu rekuperatoriumi gali padėti palaikyti optimalų drėgmės lygį patalpose žiemą.

Rekomenduojami oro kokybės parametrai

Norint užtikrinti optimalią patalpų oro kokybę, rekomenduojama laikytis šių parametrų:

• Temperatūra: 20-22°C (miegamuosiuose apie 18°C)
• Drėgmė: 40-60% RH
• Anglies dvideginis (CO₂): iki 1 000 ppm
• Lakūs organiniai junginiai (VOC): iki 300 μg/m³

Šių parametrų stebėjimas ir reguliavimas padės užtikrinti sveiką ir komfortišką aplinką patalpose.

tags: #patalpos #silumos #pritekejimas