Особенности проектирования, монтажа и эксплуатации холодильных систем супермаркетов

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.

Проанализировав уравнение:

Q = k · F · (tкам t0),

где Q – тепловой поток в испарителе, кВт;

k  – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м2·К);

F – площадь поверхности испарителя, м2;

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
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
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

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.

Рис. 4. Система подогрева пола в низкотемпературной камере: а – разрез камеры
а
Рис. 4. Система подогрева пола в низкотемпературной камере: б – схема принудительного движения воздуха
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.

Полная комплектация приборами управления не гарантирует эффективную эксплуатацию холодильного оборудования. Необходимо правильно устанавливать все элементы холодильной установки и соответственно правильно настраивать приборы управления и защиты. На основании опыта эксплуатации рекомендуется устанавливать РТО типа «труба в трубе» перед охлаждающими приборами, а термобаллон крепить к паровой линии после РТО. Основная задача таких РТО – перегревать пар холодильного агента на 5…10 ˚C и, соответственно, переохлаждать жидкий холодильный агент перед дросселированием.

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.

Литература

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.

Поделитесь с друзьями
  • RSS
  • Twitter
  • Facebook
  • Добавить ВКонтакте заметку об этой странице
  • Одноклассники
  • Мой Мир
  • LiveJournal
  • Блог Я.ру
  • Blogger
  • Блог Li.ру
  • Google Buzz
  • В закладки Google
  • Яндекс.Закладки
  • Memori.ru
  • МоёМесто.ru
  • Сто закладок
  • БобрДобр
  • LinkedIn
  • FriendFeed
  • MySpace
  • Orkut

Особенности проектирования, монтажа и эксплуатации холодильных систем супермаркетов: 2 комментария

  1. А вот интересно, есть ли какие-то санитарные нормы, которыми регулируется температура охлаждения? Я имею ввиду, можно ли предъявить претензии к гипермаркетам, в которых холодильники пашут с такой силой, что летом от туда выходишь с полноценным насморком.

    • Дина, существует определенный свод правил, т.н. СНиП (Санитарные нормы и правила), вот они и регулируют условия вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях (жилых, нежилых, промышленных и т.д.). Там же описаны и условия подвода воды, ее отвода, отопления и прочее.

      Значение температуры охлаждения продуктов определяет лишь вид самого продукта — для каждого вида она разная.

      Что касается претензий, то советую вспомнить в какой стране мы живем (неважно Украина это или Россия). В Европе все эти нюансы учитываются еще на стадии проектирования.

      В принципе, при желании администрации магазина и наличии холодильщика, температуру воздуха в помещении гипермаркетов можно сделать комфортной (23…24) град.
      Процедура несложная: примерно подсчитать сколько в помещение поступает холода от витрин, помимо охлаждения продуктов. и на эту величины уменьшить холодопроизводительность кондиционера.
      А вообще, регулирование температуры в помещении может происходить в автоматическом режиме: устанавливается термодатчик и он дает сигнал системе кондиционеа увеличить или уменьшить холодопроизводительность.
      Опять же, было бы только желание заботиться о клиентах, а технические возможности всегда под рукой :)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>