Jak zaprojektować chłodnię na owoce i warzywa: 7 praktycznych kroków

A cold room can display a steady 2 °C and 92% relative humidity and still cost you a week of shelf life. The setpoint is the last five percent of the design. What actually protects produce is the order of the decisions made before anyone chooses a compressor: which crops the room must hold, how much heat has to be removed and how fast, how well the envelope resists heat and vapor, how gently the cooler dries the air, and how the system behaves on the hottest afternoon of the year.

Krótka wersja: konstrukcja przeznaczona raczej do schładzania niż do przechowywania, nigdy nie mieszaj upraw, które nie mogą dzielić jednej atmosfery, utrzymuj parownik tak ciepło, jak pozwala na to obciążenie, i uruchom w pomieszczeniu mapę temperatury zamiast pojedynczego termometru. Każda sekcja poniżej wyjaśnia jedną decyzję wraz z liczbami, tolerancjami i błędami, które pojawiają się w rzeczywistych projektach.

Zacznij od plonu i jego koperty do przechowywania

Wniosek pierwszy: zbuduj pokój wokół listy upraw, a nie wokół planu piętra. Jedno duże pomieszczenie jest często najdroższym rozwiązaniem, ponieważ wymagania dotyczące temperatury i wilgotności w zależności od towaru różnią się tak bardzo, że zawsze cierpi jedna grupa.

Temperatura to liczba, którą wszyscy pamiętają; wilgotność decyduje o tym, czy sprzedasz wagę, czy ją schudniesz. Większość owoców i warzyw najlepiej utrzymuje wilgotność względną pomiędzy 90% a 95%, ale sucha cebula i czosnek wymagają 65-70%, a umieszczenie ich w tym samym pomieszczeniu co warzywa liściaste gwarantuje, że któryś z nich jest nieprawidłowy. Drugą pułapką jest etylen: uwalniają go jabłka, banany i pomidory, podczas gdy warzywa liściaste, ogórki i marchewki reagują na niego żółknięciem, plamami lub gorzkością.

Słupki pokazują te same zakresy temperatur co tabela (kolory słupków po prostu zmieniają się, aby zapewnić czytelność). Jeśli lista upraw zawiera dwie grupy, których wartości zadane różnią się o więcej niż 4°C, zaplanuj dwa pomieszczenia. Dodatkowa ściana i drzwi zwykle kosztują mniej niż jedno uszkodzone żniwo.

Oblicz obciążenie chłodnicze we właściwej kolejności

Wniosek: dobierz wielkość instalacji do obciążenia ściągającego w środowisku projektowym, a nie do obciążenia utrzymującego w stanie ustalonym. W pomieszczeniu ze świeżymi produktami obciążenie trzymające wynosi zwykle tylko 15–25% wartości szczytowej.

Użytecznym przykładem jest 50-tonowa przechowalnia jabłek. Produkt dostarczany ma temperaturę 20°C i musi obniżyć się do około 1–2°C w ciągu 24 godzin. Ciepło produktu wynosi 50 000 kg x 3,6 kJ/kg/K x 19 K podzielone przez 86 400 s, co stanowi około 40 kW. Wdychanie dodaje około 1 kW, przepuszczanie przez panele o grubości 100 mm około 2 kW w upalne popołudnie, wentylatory parownika i odszranianie około 5 kW, otwory drzwiowe około 5 kW, a ludzie i oświetlenie około 2 kW. Realistyczny punkt projektowy wynosi około 55 kW.

Pomieszczenie obliczone na podstawie samego obciążenia, około 10 kW, miałoby tylko około jedną piątą wymaganej wydajności. Sprężarka pracowałaby nieprzerwanie, plon nigdy nie spadałby, a awaria objawiałaby się raczej jako miękki owoc niż alarm.

• Szybkość chłodzenia to decyzja dotycząca jakości. Chłodzenie w siedmiu ósmych trwa około trzy razy dłużej niż czas półchłodzenia, zatem paleta z 6-godzinnym czasem półchłodzenia potrzebuje około 18 godzin, aby osiągnąć temperaturę końcową o 12,5%.
• Wstępne schłodzenie w pomieszczeniu magazynowym zmusza Cię do dopasowania rozmiaru wszystkiego do najbardziej pracowitego dnia w sezonie. Oddzielna komora wstępnego schładzania jest często tańsza niż przewymiarowanie głównego zakładu i zapewnia stabilność magazynu podczas nadejścia nowych zbiorów.

Rozmiar koperty: panele, podłogi i drzwi

Wniosek: w pomieszczeniu o temperaturze od 0°C do 10°C wystarczą panele PIR o grubości 80–100 mm. Cieńsze panele pozwalają zaoszczędzić trochę kapitału i wydłużyć czas pracy sprężarki przez następne piętnaście lat.

Panel PIR o grubości 100 mm ma współczynnik U wynoszący około 0,22 W/m2/K. W obudowie o powierzchni 200 m2 i różnicy 25 K, czyli w przybliżeniu 1,1 kW obciążenia przesyłowego, a bliżej 2 kW w gorące popołudnie ze słońcem na ścianach. Wygląda na mały w porównaniu z obciążeniem produktu o mocy 40 kW, ale działa co godzinę każdego dnia i jest to część obciążenia, którą można trwale zmniejszyć dzięki lepszej ścianie.

Kontrola pary ma większe znaczenie niż grubość. Utrzymuj paroizolację po ciepłej stronie, uszczelnij połączenia paneli i spienij każde przejście rury i kabla. Szczelina 5 mm przepuszcza więcej wilgoci niż panel ciepła, czego skutkiem jest lód na złączach, spuchnięta podłoga i drzwi, które się nie zamykają.

• Podłoga: izolacja pod płytą, wykończenie antypoślizgowe i nachylenie około 1:100 w kierunku uwięzionego odpływu. Suchy syfon umożliwia przedostawanie się ciepłego, wilgotnego powietrza pod panele.
• Drzwi: Drzwi przesuwne lub dwuskrzydłowe o szerokości 1,2-1,5 m do pomieszczeń średniotemperaturowych, z kurtynami paskowymi w miejscach o dużym natężeniu ruchu. Nigdy nie umieszczaj drzwi bezpośrednio przed parownikiem.
• Ścieżki powietrza: zachowaj odstęp 300–500 mm pod chłodnicą i na powrocie, użyj korytarzy o długości 3,0–3,5 m dla wózków widłowych i układaj kartony tak, aby szczeliny odpowiadały przepływowi powietrza.

Przepływ powietrza i wilgotność decydują o okresie przydatności do spożycia

Wniosek: uruchomić parownik tak ciepło, jak pozwala na to obciążenie. Różnica między temperaturą powietrza w pomieszczeniu a temperaturą parowania, TD, określa stopień suchości powierzchni wężownicy, a powierzchnia wężownicy określa wilgotność w pomieszczeniu.

Pomieszczenie o temperaturze 4°C obsługiwane przez chłodnicę pracującą w temperaturze -8°C współpracuje z TD 12 K. Powietrze stykające się z wężownicą jest schładzane znacznie poniżej punktu rosy, wilgoć skrapla się na żebrach, a wilgotność względna utrzymuje się na poziomie 70–75% zamiast 90–95%, jakiego potrzebuje uprawa. Wybierz chłodnicę z szerokim rozstawem lamel, zwykle 4,5–6 mm w przypadku świeżych produktów, dzięki czemu wężownica działa raczej jako powierzchnia chłodząca niż osuszacz.

Parownik średniotemperaturowy typu DD Parownik typu DD nadaje się głównie do przechowywania w chłodni w temperaturze -18°C. Można przechowywać mrożonki, takie jak mięso i ryby, w niskich temperaturach. Zobacz produkt →

Ruch powietrza w pomieszczeniu magazynowym powinien być delikatny, a szybki jedynie w pomieszczeniu schładzania wstępnego. Długoterminowe przechowywanie najlepiej sprawdza się przy prędkości około 0,05–0,1 m/s przez komin, podczas gdy wstępne chłodzenie wymuszonym powietrzem wymaga 0,5–2 m/s. W obu przypadkach powietrze musi przepływać przez ładunek, a nie wokół niego.

Kontrola odszraniania jest najczęstszym źródłem wahań wilgotności. Używaj odszraniania poza cyklem lub na żądanie z zakończeniem temperatury cewki zamiast stałego zegara. Każde niepotrzebne odszranianie dodaje ciepła i wody do pomieszczenia, a każde nieodebrane blokuje wężownicę szronem.

Zbuduj system chłodniczy jako jeden pakiet

Wniosek: wybierz razem sprężarkę, skraplacz i chłodnicę na podstawie temperatury parowania i skraplania. Moc nominalna to etykieta; wydajność w Twoim punkcie pracy to inżynieria.

W przypadku małych i średnich pomieszczeń, chłodzony powietrzem agregat skraplający ze sprężarką spiralną lub półhermetyczną sprężarką tłokową sprawdza się w większości zastosowań związanych z owocami i warzywami. Większe projekty zwykle uzasadniają zastosowanie szaf równoległych, skraplaczy chłodzonych wodą lub sprężarek śrubowych, gdzie wydajność przy częściowym obciążeniu i ilość czynnika chłodniczego mają większe znaczenie niż początkowy koszt.

Agregat skraplający chłodzony powietrzem Jednostka chłodzona powietrzem to urządzenie, które osiąga chłodzenie poprzez rozpraszanie ciepła w powietrzu. Obejmuje sprężarki, skraplacze, parowniki, elementy dławiące i sterujące... Zobacz produkt →

Dopasuj chłodnicę do zakresu temperatur: jednostki wysokotemperaturowe do pomieszczeń dojrzewania i przechowywania, jednostki średniotemperaturowe do pomieszczeń produkcyjnych w zakresie 0–10°C, a jednostki niskotemperaturowe tylko tam, gdzie zamrożony produkt znajduje się w tym samym budynku. Wybór czynnika chłodniczego opiera się na tej samej logice. R448A, R449A i R507A pozostają powszechne w systemach średnio- i niskotemperaturowych; propan jest skuteczny w małych hermetycznych jednostkach, ale wymaga ograniczenia ładowania i wentylacji; amoniak i CO2 są odpowiednie dla dużych zakładów, w których dostępna jest już metoda wykrywania nieszczelności i przeszkolony personel.

Praca z A producent sprężarek półhermetycznych która produkuje również skraplacze i chłodnice, utrzymuje spójne dane dotyczące wydajności w jednym punkcie pracy, zamiast pozostawiać trzy katalogi, które nie zgadzają się tego samego popołudnia.

Zaplanuj odprowadzenie ciepła przed wylaniem podłogi

Wniosek: zdecyduj, dokąd trafi odrzucone ciepło, zanim układ zostanie naprawiony, ponieważ ogranicza to zarówno witrynę, jak i budżet.

Skraplacze chłodzone powietrzem są rozwiązaniem domyślnym w małych i średnich pomieszczeniach. Wymagają wolnej przestrzeni, około 1-1,5 m wokół i nad wężownicą, braku recyrkulacji pomiędzy urządzeniami oraz miejsca, w którym kurz, liście i ciepłe spaliny nie wracają do wlotu. W dniu projektowania, w którym panuje temperatura 38–40°C, system chłodzony powietrzem może stracić 10–15% wydajności wykazywanej przy temperaturze znamionowej 32°C, należy zatem albo przewymiarować skraplacz, albo zaakceptować wyższą temperaturę skraplania i niższy współczynnik wydajności.

Skraplacz chłodzony powietrzem typu V V oznacza wierzchołkowy wylot powietrza typu V. Obudowa wykonana jest z wysokiej jakości blachy stalowej, a powierzchnia jest fosforanowana i malowana natryskowo w celu zapewnienia odporności na korozję. Zobacz produkt →

Skraplacze chłodzone wodą z wieżą chłodniczą lub chłodnicą z obiegiem zamkniętym rozwiązują problemy związane z wysokim poziomem otoczenia i hałasem, ale zapewniają dodatkowe uzdatnianie wody, ochronę przed zamarzaniem i konserwację. Wybieraj je, gdy otoczenie jest naprawdę trudne lub gdy skraplacz musi znajdować się blisko granicy z limitem hałasu.

Prowizja z danymi, a następnie sprawdź ponownie każdy sezon

Wniosek: akceptowana jest chłodnia z mapą temperatur i krzywą opadania, a nie z termometrem trzymanym w pobliżu drzwi.

Powyższa krzywa pokazuje klasyczny wzór: powietrze w pomieszczeniu osiąga wartość zadaną w ciągu kilku godzin, podczas gdy rdzeń produktu zajmuje większość dnia. Jeżeli obie linie przestaną się zbiegać, oznacza to, że instalacja ma niewystarczającą wydajność lub przepływ powietrza jest zablokowany.

• Zamapuj dziewięć punktów, w tym dwa rogi w pobliżu drzwi, i potwierdź, że temperatura utrzymuje się w granicach 1°C po 24 godzinach przy pełnym obciążeniu.
• Zapisz krzywą opadania za pomocą sondy rdzeniowej na jednej palecie i zachowaj ją jako linię bazową na przyszłe sezony.
• Sprawdź przegrzanie i dochłodzenie w projektowanej temperaturze otoczenia, sprawdź zakończenie odszraniania, upewnij się, że spust jest drożny i ustaw alarmy dotyczące temperatury, czasu otwarcia drzwi i awarii zasilania.

Kiedy wydajność spada, przepracuj objawy, zamiast zgadywać; zorganizowany analiza usterek systemów chłodniczych do przechowywania w chłodniach pozwala zaoszczędzić znacznie więcej produktu niż losowa wymiana części.

Często zadawane pytania

Jakiej grubości paneli wymaga chłodnia na owoce i warzywa?

W przypadku pomieszczeń, w których panuje temperatura od 0°C do 10°C, w większości projektów sprawdzają się panele PIR o grubości 80–100 mm. Grubsze panele zarabiają na cenie, gdy pomieszczenie sąsiaduje z nagrzanym dachem lub nasłonecznioną ścianą lub gdy różnica temperatur przekracza 25 K.

Czy jabłka i warzywa liściaste mogą dzielić jeden pokój?

Nie bezpiecznie. Jabłka wydzielają etylen, a warzywa liściaste, ogórki i marchewki reagują na niego żółknięciem i szybszym rozkładem. Ich wymagania dotyczące wilgotności również się różnią, dlatego koszty dwóch mniejszych pomieszczeń z oddzielnymi mieszkaniami zwykle zwracają się w ciągu sezonu.

Czy potrzebuję oddzielnego pomieszczenia do schładzania wstępnego?

Tak, dla więcej niż kilku ton dziennie. Ciepło pochodzące z pola jest największym pojedynczym obciążeniem i usunięcie go w dedykowanej wnęce zapewnia stabilność magazynu, zamiast zmuszać główną instalację do pracy w godzinach szczytu każdego dnia.

Zaprojektowanie chłodni na owoce i warzywa to głównie kwestia porządku: ustal listę upraw, następnie ładunek, następnie kopertę, następnie chłodnię i dopiero potem sprzęt. Każdy krok zależy od poprzedniego, a pomieszczenia, które pomija obliczanie obciążenia, nie da się naprawić lepszym kontrolerem.