Рассуждения о камерах и установках

  Холодильные камеры бывают разными: большие камеры и маленькие, камеры-витрины для цветов, камера под овощехранилище, и прочее... 

 Все эти камеры объединяет их устройство, которое условно можно разделить на собственно камеру холодильника и холодильную установку. 
 Сама камера представляет собой закрытое помещение, обладающее теплоизоляционным ограждением. Свойства теплоизоляции - это сопротивление прохождению тепла. Каждый материал имеет такое сопротивление. (Ознакомиться с коэффициентами теплового сопротивления можно, прочитав нормы и правила строительной теплотехники). https://www.hvac-school.ru/upload/files/mont/II-3-79.pdf
 Холодильная установка - это, по своей сути, механизм теплопередачи. И служит она для отведения тепла из камеры за ее пределы. Мощность холодильной установки должна быть достаточной для отведения тепла от продуктов, то есть их охлаждения, а также отведению притоков тепла, попадающих в камеру через ограждения, для поддержания нужного температурного режима хранения. 
 Также среди холодильных камер существуют отличия, которые обусловлены задачами режимов хранения. 
 Существует камеры с регулируемой влажностью. Они применяются, как правило, для хранения цветов, зелени, неупакованных продуктов питания, в которых может произойти эффект высыхания. Такие камеры оборудуют системой увлажнения воздуха, что позволяет увеличить сроки хранения.

 

 

 Камеры сухого холода применяется для хранения упакованных продуктов питания, где потеря влажности исключена: продукты в вакуумной упаковке, пиво и другие напитки. Камеры сухого холода оборудуются испарителями с принудительной циркуляцией воздуха от вентиляторов.

В камерах же, где продукты могут подвергнуться заветриванию и высыханию, принудительный поток воздуха нежелателен. Такие камеры оборудуются испарителями конвекционными (или плачущими).

 Вы четко должны понимать, какие условия хранения необходимы в вашей камере и, исходя из этих условий, решать задачу оборудования камеры. 
 Пример расчета холодильной камеры для цветов я хочу описать, чтобы поэтапно показать вам механизм вычисления необходимых данных, а также некоторые подводные камни, которые станут очевидными при проведении этих расчетов. 
 Рассмотрим такую ситуацию: 
 Заказчик хочет открыть точку по продаже цветов. Он взял в аренду торговую площадь в хорошем проходном месте,  помещение находится в Торговом зале разделенное перегородками из кирпича, по сути его отдел с трех сторон огорожен стенами перегородок. Это дает ему возможность поставить камеру-витрину, используя три стены, установив ограждение из стеклопакета и смонтировав к ней потолок. 

 
 

 Размеры камеры: 
 Длина 4 метра. 
 Ширина 1,5 метра. 
 Высота 2,4 метра. 
 Нужно рассчитать, какой мощности необходима установка. Для расчета мощности установки нужно сложить теплопритоки в камеру через ограждения и количество теплоты, выделяемые продуктами охлаждения в пиковый период, то есть когда в нашем случае цветы и стены будут максимально нагретыми в летний период. Опросив соседних продавцов, мы узнали, что летом температура в помещении поднимается до + 28 градусов, эту же температуру мы возьмём для цветов. Цветы у нас будут находиться в пластиковых горшках с водой. В помещении есть подвод воды, температура воды из-под крана + 17 градусов. В камере планируются стеллажи, на которых разместятся 48 горшков с цветами. В каждом горшке будет по 7 л воды и букет с цветами в среднем весит 3 кг. Теперь мы обладаем всеми исходными данными для расчетов. 
 Рассчитываем необходимую мощность установки.

 Расчет теплопритоков камеры:

 Методика расчета стен и перекрытий

  1. Рассчитываем площадь ограждения

  2. Определяем сопротивление теплопередачи по формуле

R - сопротивление теплопередачи 

d- толщина слоя материала

l- коэффициэнт теплопроводности материала

 3. Определяем теплопотери через ограждения по формуле

Q - теплопотери

F - площадь

T - разница температур

 Методика расчета теплопотерь  для стеклопакетов

 1. Рассчитываем площадь ограждения.

 2. Определяем коэффициент сопротивления теплопередачи для стеклопакетов ( СНИП 2-3-79 Строительная теплотехника прилож. 6)

 3. Определяем теплопотери через ограждения по формуле

Q - теплопотери

F - площадь

T - разница температур

И в итоге суммируем все значения теплопотерь.

Теперь подробный расчет

Стены

3 стены у нас кирпичные толщина стен 0,25 м.  Оконный стеклопакет с межстекольным расстоянием 12 мм. Потолок камеры пенопласт толщиной 0,1 м. Пол бетонная плита перекрытия толщины 0.22 м

F1 (кирпичных стен) (1.5+1.5+4)*2.4=16.8 м2.

F2 (пола) 1,5*4=6 м2

F3 (потолка) 1.5*4=6 м2.

F4 (стены из стеклопакета) 2.4*4=9.6 м2.

Находим по СНиПу коэффициенты теплопроводности материалов

l1(Кирпичная кладка) 0.81

l2(Железобетон) 2.04

l3(Пенопласт) 0.06

Толщина перекрытий:

d1(Кирпичная кладка) 0.25 м.

d2(Железобетон) 0.22 м.

d3(Пенопласт) 0.1 м.

Рассчитываем сопротивление теплопередачи

 R1-(кирпичная кладка) 0,25/0,81=0,308641975

 R2-(железобетон) 0,22/2,04=0,107843137

 R3-(пенопласт) 0,1/0,06=0,107843137

Также по СНиПу находим коэффициент сопротивления теплопередачи для стеклопакетов с этими данными.

 R4-(стеклопакет)=0,68

Рассчитываем теплопотери через ограждения.

 

Т = Тн-Тк

Режим нашей камеры +4.5 градуса атемпература в помещении 28 градусов, значит

Т=28-4,5=23,5

Q1(кирпичная кладка)=16.8*23.5/0.308641975=1251,936

Q2(железобетон)=6*23.5/0.107843137=1279,63637

Q3(пенопласт)=6*23.5/1,66666667=82,7999998

Q4(стеклопакет)=9,6*23.5/0,68=324,705882

Суммируем результаты

Q=Q1+Q2+Q3+Q4=2939,07825 Вт или 2.939 кВт

Мы узнали количество теплопритоков камеры в киловаттах. 
Приступим к расчету количества теплоты во всем, что будет содержаться в камере: 
Из описания мы помним, что в камере будет 48 горшков весом по 0.35 кг каждый. В каждом горшке будет по 7 л воды и букет

с цветами по 3 кг. 

 Метод расчета количества теплоты следующий: 

Q –количество теплоты. Дж (Джоуль)

C – удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело. ( Дж/кг*градус цельсия)

m – масса тела. Кг.

 разность температур (внешней и внутренней). (градус цельсия)

Считаем

m1 (горшков) 48*0,35=16,8 кг

m2 (воды) 48*7=336 кг.

m3 (цветов) 48*3=144 кг.

Находим по таблицам C - удельную теплоемкость ( Дж/кг*градус цельсия)

C1 (Пластик)=880

C2 (Вода)=4183

C3 (Травянистые растения)=1348.

Высчитываем разницу температур.

Воду мы берем из под крана температурой +17 градусов. Температура пластика и цветов +28 градусов (пиковая летняя температура в помещении). Конечная температура должна составлять +4,5 градуса.

Считаем:

 1 (пластик) 28-4,5=23,5

 2 (вода) 17-4,5=12,5

 3 (цветы) 28-4,5=23,5

Считаем количество теплоты

Q1=880*16,8*23,5=347424

Q2=4183*336*12,5=17568600

Q3=1348*144*23,5=4561632

Итого

Q1+Q1+Q1=347424+17568600+4561632=22477656 Дж.

Переводим их в Ватты

22477656 Дж / 3600 сек = 6243,79333 Вт = 6,244 кВт.

Прибавляем наши теплопритоки

6,244+2,939=9,183 кВт.

 Исходя из рассчетов выше установка для нашей камеры нужна мощностью не менее 9 кВТ.

 Средняя цена компрессорно-конденсаторного (наружнего) блока такой мощности составит 155000 руб. 
 Средняя цена на испаритель (внутренний блок) для неё составит 45000 руб. 
 Стоимость монтажа и пусконаладки 50000 руб. 
 Итого: 
 250000 руб. 
 Пугающая уже на стадии расчета стоимость. При этом мы не берем в расчет, сколько такая установка будет тратить электроэнергии.
 А теперь вернемся к нашему примеру и добавим слой утеплителя (пенопласт 0,1 м) на пол и стены. И узнаем, как изменятся наши результаты. 

R1 (Кирпичная кладка + пенопласт)=0.308641975+1.66666667=1,97530865

R(Железобетон + пенопласт)=0.107843137+1.66666667=1,77450981

Делаем перерасчет теплопритоков

Q1=16,8*23/1,97530865=195,614999

Q2=6*23/1,77450981=77,7682185

Суммируем теплопритоки

Q=Q1+Q2+Q3+Q4=77,7682185+195,614999+82,7999998+324,705882=680,8891 Вт = 0,68 кВт.

Разница очевидна 2,9 кВт или 0,68 кВт в 4 раза меньше!

Суммируем теплопритоки с теплотой предметов в камере

0,68+6,244=6,924 кВт

 Теперь установка потребуется мощностью 7 кВт. 
 Цена такой установки ( внутреннего и внешнего блока) составляет 90000 руб. 
 Стоимость монтажа и пусконаладки 30000 руб. 
 Итого: 120000 руб. 
 Экономия более чем в 2 раза!!! И это не учитывая уменьшение затрат на электроэнергию. А это тоже немалая экономия Ваших средств. 
 Вот на лицо первая очевидность - *теплоизоляция камеры*. Не игнорируйте теплоизоляцию. Это сохранит ваши деньги на приобретение установки и, как следствие, ежедневные затраты на электроэнергию. Не экономьте на теплоизоляции камеры.Экономия здесь неуместна
 Очевидность вторая. 
 Что бы её увидеть, надо подробно рассмотреть процесс работы цветочного дела. Вкратце он выглядит так: 
 Выращенные в теплицах цветы срезают, упаковывают и охлаждают с целью остановки метаболизма в цветах. Необходимая для этого температура от 0 до +2 градусов, после чего они транспортируются при таком же температурном режиме. Процессы в клетках растения замедляются настолько, что почти останавливаются. Но при поддержании низкой температуры растения теряют свободную влагу и подвергаются некоторому высыханию. Чтобы вернуть им надлежащий вид, необходимо вернуть влагу и восстановить метаболизм. Этот процесс во флористике называется *отпаивание*. 
 Цветы переносят в более теплое помещение от +6 до +15 градусов для запуска метаболизма. Подрезают кончики стеблей, не снимая упаковки, т.к. шейки бутонов могут быть ослабленными. Затем ставят в воду на время от 6 до 24 часов и только после *отпаивания* снимают упаковку, формируют букеты и отправляют в камеру-витрину для хранения и продажи с режимом +4,5 градуса. Следовательно, желательна еще камера с режимом работы от 0 до +15 градусов. 
 В нашем случае предлагаем заказчику разделить камеру перегородкой и снабдить оба отделения двумя установками мощностью по 3,5 кВт каждая. Что позволит использовать одну камеру в режиме 4,5 градуса для хранения-продажи. А вторую возможно будет использовать (по потребности) в трех режимах. 
 Отпаивание от +6 до +15 
 Хранение и продажа +4,5 
 Долгосрочное хранение от 0 до +2 
 Тем более, что стоимость двух установок мощностью 3,5 кВт не превысит стоимость одной установки мощностью 7 кВт. Долгосрочность и качество хранения растет, а затраты по камере не увеличились. 
 Очевидность третья. 
 В любом холодильнике происходит процесс осушения. И для хранения цветов важна не только температура замедляющая жизненные процессы, а еще и содержание влаги в воздухе. Следовательно, камеру необходимо оснастить системой увлажнения. Это позволит в разы увеличить сроки хранения. 
 Вывод: 
 Внимательно изучите процесс хранения в вашем деле, температурный и влажностный режимы. Не игнорируйте теплоизоляцию камеры, иначе придется платить лишние деньги за установку и потребляемую электроэнергию. И тогда никакие подводные камни не помешают вам в работе.