Порядок расчета одиночной стационарной Холодильной камеры или блока холодильных камер

Исходные данные при проектировании

Исходными данными при проектировании стационарных холодиль­ных камер являются: ассортимент и количество продуктов, подлежа­щих холодильному хранению (суточный расход продуктов), место размещения холодильных камер в контуре строительной конструкции здания, климатические особенности, в которых проектируется холо­дильные камеры, и т. д.

Территориально Россия разделена на три климатические зоны. Определяющим критерием климатической зоны является среднегодо-

Таблица 18.2 Климатические данные по отдельным городам России Город Расчетная температура, °С Относительная влажность воздуха, ер, % Среднесуточная Летняя Архангельск 0,8 27 63 Астрахань 9,4 34 37 Воронеж 5,4 33 47 Владивосток 4,0 30 79 Екатеринбург 1,2 30 54 Иркутск -1,1 29 58 Красноярск 0,5 30 .52 Москва 4,8 30 50 Мурманск 0,0 25 63 Новосибирск -0,1 30 56 Санкт-Петербург 4,3 27 59 Сочи 13,4 32 67 Хабаровск 1,4 32 67

Таблица 18.3 Площади охлаждаемых камер предприятий торговли Камера хранения продукта Норма площади, отнесенная к 10 м2 площади торгового зала Мясо 2,8 Рыба 2,2 Гастрономия 2,8 Вино, пиво, безалкогольные напитки 1,7 Фрукты 4,4 Овощи 2,2

Вая температура наружного воздуха. Ее учитывают, например, при вы­боре коэффициента теплопередачи наружных ограждений. Для север­ной зоны она равна О °С, для средней зоны 1-8 "С, для южной зоны 9 °С и выше.

В тепловых расчетах используют данные о максимально высокой температуре наружного воздуха (температуре самого жаркого дня са­мого теплого месяца) (табл. 18.2).

Температурные режимы холодильного хранения продуктов отраже­ны в табл. 5.1-5.3 приложения.

Порядок проектирования стационарных холодильных камер

Применение стационарных холодильных камер, как правило, об­условлено «неудобной» конфигурацией имеющейся строительной пло­щади, которая в строительном блоке здания не позволяет рациональ­ным образом размещать сборные холодильные камеры.

Использование стационарных холодильных камер обусловлено так­же возможностью их размещения в подвальных помещениях зданий. Это освобождает площади предприятия для их рационального исполь­зования в производственных целях.

Нормы и правила проектирования предприятий торговли опреде­ляются СНиП И-77-80 (Строительные нормы и правила. «Магазины. Нормы проектирования»).

Число холодильных камер предприятий торговли (магазинов) зави­сит от типа предприятия, его производственной мощности и ассорти­мента продуктов.

На предприятиях торговли холодильное оборудование составляет не менее 30% от всего оборудования торгового зала. Площади охлаж­даемых камер предприятий торговли, отнесенные к 10 м2 площади тор­гового зала, отражены в табл. 18.3.

При проектировании холодильной камеры хранения кондитерских изделий исходят из площади торгового зала, занятой под кондитерский отдел. Принимается, что 1 м2 площади холодильной камеры приходит­ся на 18 м2 площади торгового зала кондитерского отдела.

Камеры холодильного хранения мяса и молочных продуктов долж­ны иметь помещения для подготовки товаров.

Число и размеры холодильных камер предприятий общественного пи­тания определяются типом предприятия, числом посадочных мест, особенностью работы предприятия (предприятие работает на сырье или полуфабрикатах).

Таблица 18.4 Нормы нагрузки (<?,, кг/м2) для типовых продуктов Вид продукта Норма нагрузки Магазины Предприятия общественного питания Мясо 150 125 Рыба 300 220 Молочно-жировые продукты 300 170 Гастрономия 150 150 Фрукты, овощи 100 100 Полуфабрикаты 150 100 Кулинарные изделия 100 100 Кондитерские изделия 150 150 Пищевые отходы 200

Расчеты площадей холодильных камер опираются на расчеты меню и соответственно на продуктовую ведомость суточного расхода про­дукта. В простейшем случае площади холодильных камер могут быть оценены на основе нормы нагрузки продукта на 1 м2 площади пола холодильной камеры.

Нормы нагрузки для типовых продуктов отражены в табл. 18.4.

Общие требования

К стационарным холодильным камерам

Холодильные камеры размещают в подвалах и полуподвалах и на пер­вых этажах предприятий общественного питания и торговли или в одноэтажных зданиях. Камеры располагают в контуре здания таким образом, чтобы они, если это представляется возможным, не имели наружных стен.

Камеры хранения сырья располагают вблизи загрузочного поме­щения предприятия, камеры хранения готовой продукции размещают в соответствии с принятой схемой производства.

Не рекомендуется располагать холодильные камеры под жилыми по­мещениями, используя перекрытие в качестве потолка камеры. В этом случае между потолком камеры и перекрытием должен быть обеспе­чен вентилируемый продух.

Запрещается проектировать холодильные камеры под душевыми, бойлерными и другими помещениями с существенными тепло — и влаго- выделениями.

Площадь стационарной холодильной камеры должна быть не менее 6 м2, минимальный размер камеры — не менее 2,4 м. Высоту камеры обычно принимают в интервале от 2,7 до 3,2 м. Ширина тамбура долж­на быть не менее 1,6 м. Как исключение в блоке холодильных камер допускается не предусматривать тамбур, если расчетная температура воздуха камеры более 2 °С.

Двери холодильных камер теплоизолируются. Ширина дверей ка­мер и тамбура должна быть не менее 0,9 м. При применении средств механизации грузовых работ ширина двери принимается равной 1,5 м. Двери открываются со стороны камеры. Они должны открываться сна­ружи и изнутри.

Полы холодильных камер, имеющих температуру не ниже -2 °С, лежащие на грунте, не теплоизолируют. Однако теплоизоляция стен должна быть на 0,15 м ниже уровня пола. По периметру блока холо­дильных камер выполняется подсыпка из керамзитового гравия на ши­рину 0,5 м от наружных стен.

Камера пищевых отходов должна иметь тамбур.

Машинное отделение располагают рядом с камерами. Площадь ма­шинного отделения принимают равной 10-15% от общей площади ка­мер при высоте камеры не менее 2,7 м.

Для небольших по площади холодильных камер рядом с камерами предусматривается место размещения холодильного агрегата. Холо­дильный агрегат должен иметь защитную сетку, препятствующую до­ступ к нему персонала предприятия.

7l 2 >

3

1

Рис. 18.1 Планировочные решения блока стационарных холодильных камер 1 — холодильные камеры, 2 — тамбур, 3 — машинное отделение (а) или холодильный агрегат с ограждением (Ь)

2

А) б)

1 1

Планировочное решение блока стационарных холодильных камер зависит от количества, типа хранимого продукта, производственных возможностей предприятия. Наиболее просто решается задача созда­ния блока холодильных камер при строительстве нового здания или сооружения.

При использовании старого строительного фонда, и особенно жи­лого фонда, в котором часто размещают предприятия общественного питания и торговли, приходится учитывать строительные особенности зданий. Возможно, что в этом случае холодильные камеры не всегда будут прямоугольной формы. Некоторые типы планировочных реше­ний блока холодильных камер отражены на рис. 18.1.

Температурно-влажностные условия хранения продуктов в холо­дильных камерах устанавливаются на основе:

• вида пищевых продуктов, режимы хранения которых регламенти­руются технологическими требованиями (приложение, табл. 5.1- 5.3) по температуре и относительной влажности воздуха в ка­мере;

• географического положения предприятия. Температуру и отно­сительную влажность устанавливают на основе данных табл. 18.2.

Температура в неохлаждаемых помещениях принимается ниже рас­четной температуры наружного воздуха: в наземных этажах — на 5 °С, в подвальных помещениях — на 10 °С, в тамбурах блока холодильных камер, расположенных в наземных этажах — на 10 °С, а в подвальных помещениях — на 15 °С.

Температуру грунта на глубине 1 м принимают ниже температуры наружного воздуха на 10 °С, на глубине 2 м — на 14 °С и на глубине 3 м — на 16 "С.

При наличии наружных ограждений в блоке холодильных камер за­дается также ориентация камер по отношению частей света.

Строительно-изоляционные конструкции ограждений холодильных камер должны обеспечивать в холодильных камерах постоянство тем- пературно-влажностного режима.

Для тепловой изоляции ограждений холодильных камер приме­няют высокоэффективные материалы, имеющие малую теплопровод­ность, не впитывающие влагу, несгораемые или трудносгораемые. Наиболее употребительны вспененные полимерные материалы: пено — полистирол ПСБ-С, самозатухающий при горении, полиуретановый жесткий ПУ-101, поливинилхлоридный ПХВ-1, ПХВ-2, пенополи — эпоксид и др.

3,1—996

Теплоизоляционные материалы выпускают в виде плит толщиной 25,30,50,100 мм.

В качестве гидроизоляционных (пароизоляционных) материалов ис­пользуют битумы, битумные мастики, рубероид и другие аналогичные материалы. Гидроизоляционные материалы устанавливают по направ­лению теплового потока и потока влаги (на поверхности стены или другой конструкции с более высокой температуры среды).

Задача гидроизоляции состоит в локализации потока влаги, предот­вращении увлажнения теплоизоляции. Увлажнение теплоизоляции су­щественно увеличивает теплопроводность теплоизоляции. При этом тепловой поток в охлаждаемый объем возрастает и холодильная ма­шина не в состоянии отвести проникающее тепло. Следствием этого является повышение температуры воздуха в охлаждаемом объеме хо­лодильного холодильной камеры.

Наружные стены холодильных камер, использующие несущие кон­струкции наружного ограждения здания, выполняют толщиной от 380- 510 мм. Толщина стены определяется климатической зоной располо­жения предприятия. Конструкция стены отражена на рис. 18.2.

Основным несущим материалом может быть кирпич (250 х 120 х х 60 мм), железобетонная плита, бетонный блок. С двух сторон на кир­пич наносится штукатурка толщиной 10^20 мм, выравнивающая его поверхность.

Часть стены, находящаяся ниже грунта, покрывается битумной ма­стикой, на которую накладывают слой листового гидроизоляционно­го материала, и для защиты от механических нарушений его закрыва­ют от грунта слоем кирпичной кладки.

Рис. 18.2 Конструкция наружной стены 1 — штукатурка, 2 — кирпичная кладка, 3 — гидроизоляция, 4 — теплоизоляция

Внутренний слой цементной штукатурки, называемый «затиркой», покрывают не менее чем двумя слоями битума. К последнему слою битума приклеивают теплоизоляцию, которую укрепляют сеткой «ра — бица», закрепленной на деревянных стойках. На сетку «рабица» нано­сят штукатурку, по которой выкладывают керамическую плитку.

Конструкция внутренних стен холодильных камер аналогична. От­личие состоит лишь в материале и толщине конструкции. В качестве основной части конструкции может использоваться кирпич, который в зависимости от способа его укладки и с учетом толщины цементного слоя обеспечивает толщину кладки 250,380, 510 мм, или блоки из пе­нобетона, которые сами являются теплоизоляционным материалом. Он производится в виде плит толщиной 150 мм и блоков размером 400 х 400 мм. Толщина штукатурки обычно составляет 20 мм, гидро­изоляции — 3-5 мм.

Конструкция пола холодильной камеры, лежащей на грунте, приве­дена на рис. 18.3.

Конструкция пола характерна для холодильных камер с температурой воздуха не ниже -2 °С. При температуре воздуха в камере ниже -2 °С приходится кроме теплоизоляции устанавливать систему обогрева грун­та. В противном случае грунт под зданием промерзнет и вследствие расширения замерзшей влаги в грунте будет наблюдаться его расши­рение (вспучивание). Здание может обрушиться. Поэтому по возмож­ности низкотемпературные камеры стараются располагать на первых этажах зданий.

Конструкция пола камеры, основанием которой служит перекры­тие, отражена на рис. 18.4 (а).

Несущей конструкцией пола является железобетонная плита тол­щиной 220 мм. Поверх плиты наносится выравнивающий слой бетон­ной стяжки толщиной 30-40 мм. На него настилается чистый пол из улиточного материала.

Нижняя часть железобетонной плиты покрывается слоем бетонной штукатурки (затирки) толщиной 10-15 мм, на которую наносят 2-3 слоя битума. К битуму приклеивают теплоизоляцию, которую укрепляют сеткой «рабица». По сетке наносится закрывающий ее слой штукатур­ки толщиной 20-25 мм. Штукатурку окрашивают, используя краску как дополнительный слой гидроизоляции.

В том случае, если холодильная камера располагается в одноэтаж­ном здании, потолок камеры является кровлей здания.

Конструкция кровли отражена на рис. 18.4 (б). Рулонный гидроизо­ляционный слой укладывают на ровную подготовленную поверхность
(слой бетонной стяжки 2). Слои рубероида или иного материала (стекло — рубероид, гидроизол) укладывают в несколько слоев на горячий битум.

Защита кровли от механических повреждений достигается покры­тием ее сверху жидким битумом и подсыпкой мелкого гравия с разме­ром частиц 5-15 мм.

Современные конструкции кровли позволяют использовать матери­алы в виде керамики и черепицы с креплением по деревянному брусу.

Расчет толщины теплоизоляции холодильной камеры

Рис. 18.3 Конструкция неизолированного пола

1 — чистый пол, 2 — армированная бетонная стяжка, 3 — керамзитобетонная стяжка, 4 — теплоизоляция (керамзитовый гравий), 5 — гидроизоляция, 6 — бетонная подготовка, 7 — уплотненный грунт со щебнем 12 3 12 А) 6 5 4 б) Рис. 18.4 Конструкция междуэтажного перекрытия и покрытия А) междуэтажное перекрытие: 1 — чистый пол, 2 — бетонная стяжка, 3 — железобетонная плита, 4 — штукатурка, 5 — гидроизоляция, 6 — теплоизоляция; Б) покрытие: 1 — рулонная кровля, 2 — бетонная стяжка

Толщина теплоизоляционного материала зависит от разности темпе­ратур вне и внутри холодильной камеры и от интенсивности теплооб­мена на поверхности ограждений. Она оценивается выражением 18.3:

1 Й 8, 1 Авн м «вк

8 =Л„

(18.3)

— т — К

, м,

Где

Хцз — теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(м • К), (табл. 18.5);

К — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2 • К), (прило­жение, табл. 18.3-18.5);

Т — коэффициент конструктивного качества теплоизоляционной конструкции ограждения,

Т = 1 для заливочной и напыляемой теплоизоляции, m = 1,05 для теплоизоляции ПСБ-С, т = 1,1 для минераловатных плит и подобных материалов;

8; — толщина отдельных слоев строительной конструкции огражде­ния, м;

"К. — теплопроводность отдельных слоев строительной конструкции ограждения, Вт/(м • К) (табл. 18.5);

Авп, авк — коэффициенты теплоотдачи по обе стороны стенки ограж­дения, Вт/(м2 • К) (табл. 18.6).

Полученную при расчете толщину слоя теплоизоляции округляют в большую сторону до значения стандартной толщины плиточного тепло-

Таблица 18.5 Коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м • К) Материал строительной конструкции Коэффициент теплопроводности материала, Я. Кирпич 0,85 Бетон 1,2 Железобетон 1,5 Асфальтобетон . 0,8 Цементная штукатурка 0,88 Асбоцементные листы 0,65 Облицовочная плитка на цементном растворе 0,8 Древесина 0,25 Битум 0,2 Рулонная гидроизоляция 0,3

Таблица 18.6 Коэффициенты теплоотдачи, Вт/(мг ■ К) Поверхность теплообмена Коэффициент теплоотдачи Наружные стены и бесчердачные покрытия 23,2 Чердачное перекрытие (наружная поверхность) 11,6 Пол на грунте (наружная поверхность) 00 Перекрытия междуэтажные 7 Внутренние стены (наружная поверхность) 8 Внутренняя поверхность стен, потолка и пола камеры при конвективном теплообмене 9,3 Внутренняя поверхность стен, потолка и пола камеры при использовании воздухоохладителей 10,4

Изоляционного материала. Искомая толщина изоляции может быть получена набором отдельных слоев изоляционного материала.

Тепловой расчет холодильных камер складывается из оценки состав­ляющих теплового баланса: Q,, Q2, Q3, Q4, Вт.

Q, — тепло, проникающее в холодильную камеру через ограждения (стены, потолок и пол), Вт. Этот теплоприток складывается из тепла, проникающего в ходильную камеру за счет разности температур по обе стороны ограждения Q[ и за счет солнечной радиации Q", Вт.

Теплоприток под действием разности температур оценивают на основе выражения 18.4:

Q; = K-F-(tH-tBK),BT, (18.4)

Где

TH, TBK — температура воздуха вне и внутри холодильной камеры, °С;

F — площадь поверхности ограждения, м2.

Размеры камеры для оценки площади поверхности ограждения при­нимают (рис. 18.5) исходя из следующих рекомендаций:

• длину нагружных стен угловых камер принимают от наружной по­верхности наружных стен до оси внутренних стен; для неугловых камер — между осями внутренних стен;

* длину внутренних стен принимают между внутренней поверхно­стью наружных стен и осью внутренних стен либо между осями внутренних стен;

Определение линейных размеров холодильных камер а) камеры в разрезе; б) — камеры в плане

• расчетную высоту ограждения принимают от уровня чистого пола камеры до уровня чистого пола вышележащего этажа;

• длину и ширину пола и потолка принимают, как для внутренних стен.

Теплоприток от нетеплоизолированного грунта оценивается выра­жением 18.5.

Ql = Kya,-F-(tlv~tBK), Вт, (18.5)

Где Кусл — условный коэффициент теплопередачи, значения которого представлены в табл. 18.7.

Таблица 18.7 Условный коэффициент теплопередачи для нетеплоизолированных полов Место размещения камеры Значения ЛГусл для камер С наружными стенами Без наружных стен Первый этаж 0,46 0,35 Полуподвал 0,35 0,23 Подвал 0,23 0,12

Таблица 18.8 Сводная таблица расчета теплопритока О, 5 S Наименование камеры Наименование ограждения Длина, м Ширина или высота, м Поверхность, м2 & Г» S I Ч И О U J ¥ S J О О » 1 S в О О J < Н со S3 АЗ «а £ «3 + «3 И В 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Теплоприток под действием солнечной радиации находится из вы­ражения 18.6:

Q=Kc F-Atc, Вт, (18.6)

Где Мс — избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации.

Теплопритоки от солнечной радиации учитывают только примени­тельно к кровле и одной из стен, максимально подвергающейся сол­нечному облучению.

Величина Мс для кровли, покрытой толем, асфальтом, составляет 18,5 °С, для кровли, покрытой темным рубероидом, — 18,7 "С, для кров­ли, покрытой светлым рубероидом, — 14,9 "С.

Для кирпичных стен зданий ATc может быть принята равной И °С, для бетонных стен — 9,8 °С, для оштукатуренных стен со светлой шту­катуркой — 6,0 °С, с темной штукатуркой — 8,5 °С.

Суммарное значение теплопритока Q^QI+Q" определяют для каждого ограждения в отдельности для всех камер холодильника. Ре­зультаты расчета сводят в таблицу по форме табл. 18.8.

В графе 3 табл. 18.8 записывают сокращенное название ограждений, например:

• НСС — наружная стена северная;

• ВС — внутренняя стена камеры.

Теплопритоки от продуктов оценивают выражением 18.7:

<22=С.(г„-0 0,01157, Вт, (18.7)

Где

G — продукт, подлежащий охлаждению, кг/сут.;

I„, iBK — энтальпии продуктов при температуре поступления и тем­пературе воздуха холодильной камеры, кДж/кг. Значение G принимается из соотношения 18.8:

G = G‘Mjt кг/сут., (18.8)

Где

G’— суточное поступление продукта в холодильную камеру, кг/сут; mi — коэффициент, учитывающий длительность хранения продук­та. При i — 1-2 сут. т = 1; при г = 3-4 сут. т = 0,6; при г > 4 сут. т — 0,4.

Температуру поступающих продуктов при доставке их изотерми­ческим транспортом принимают равной: мороженых 6 °С, охлаж­денных — 5 °С.

При доставке неохлажденных продуктов температуру принимают на 6-8 °С ниже температуры наружного воздуха.

При доставке продуктов в таре учитывают теплоприток от тары Q2, Вт:

Q2 =Gt — ст •(TT — fBK)-0,01157, Вт, (18.9)

Где

GT — суточное поступление тары, кг/сут.; ст — теплоемкость тары, Дж/(кг • К).

Теплоемкость деревянной тары 2,5 кДжДкг • К), картонной — 1,46 кДж/(кг • К), металлической — 0,46 кДж/(кг • К), стеклянной — 0,84 кДж/(кг • К).

Таблица 18.9 Плотность воздуха, кг/м3 Температура воздуха, °С -50 -to -20 -10 0 10 20 30 Плотность воздуха, р 1,584 1,515 1,395 1,342 1,293 1,247 1,205 1,165

Таблица 18.10 Результаты теплового расчета № п/п Номер камеры Наименование камеры Теплопритоки, Вт Е. <Ь Q. 1 2 3 4 5 6 7 8

Масса тары GT составляет: 10% от массы продуктов применительно к картонной таре, 20% — для стальной и деревянной и 100% — для стеклянной.

Теплоприток Q2 суммируется с Q^.

Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции в камерах, пред­назначенных для хранения свежих фруктов и овощей, квашений и со­лений, определяется по формуле 18.10:

<2з=К"Рвк •(*»„" U’0,01157, Вт, (18.10)

Где

VK — строительный объем камеры, м3;

Рвк — плотность воздуха при температуре воздуха камеры, кг/м3 (табл. 18.9);

Imi, iBK — энтальпии наружного воздуха и воздуха холодильной каме­ры; кДж/кг. Теплосодержание воздуха оценивают при помощи I—D— Диаграммы влажного воздуха (приложение, рис. 3.1).

Эксплуатационные теплопритоки (Q,, Вт) принимают в размере 10- 40% от суммы тёплопритоков (Q, + Qy Вт).

Результаты теплового расчета сводят в таблицу по форме табл. 18.10. Суммарные теплопритоки по каждой камере ZQiaM служат для оцен­ки площади поверхности камерных приборов охлаждения (испарите­лей и воздухоохладителей). Суммарные теплопритоки по группам камер с одинаковой или близкой температурой либо по блоку холодильных камер в целом используются для расчета и подбора холодильных агре­гатов, моноблочных холодильных машин или сплит-систем.

Posted in Холодильная техника