Эстетические и эргономические показатели 2 страница

Средняя плотность продукта ( ) зависит от вида продукта и приближенно принимается для молочных продуктов, равной 800...950 кг/м3 и для мясных и овощных продуктов равной 500...900 кг/м3.

Коэффициент заполнения объема шкафа принимается равным 0.5.

18.3. Выбор количества холодильных камер

При решении комплекса вопросов, составляющих часть дипломного проекта, предполагается, в частности, размещение на имеющихся площадях предприятия стационарной одиночной или блока холодильных камер.

Более простой и менее затратный способ решения задачи состоит в установке на предприятии готовой сборной холодильной камеры или группы камер. Выбор пути решения задачи определяется наличием свободных строительных площадей, пригодных для установки сборных камер. При отсутствии таковых, прибегают к проектированию стационарной холодильной камеры или блока камер.

Расчёт и подборхолодильного агрегата и систем охлаждения воздуха одиночной стационарной холодильной камеры или блока холодильных камер базируется на традиционной методике.Методика включает расчет сырья или готовой продукции, расчет строительной площади холодильной камеры, расчет толщины теплоизоляции ограждений, тепла, вносимого в холодильную камеру.

Холодильную машину рекомендуется выбирать в виде моноблока или сплит-ситемы (приложение, табл. 12.1, 12.2).

18.3.1. 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 среднегодовая температура наружного воздуха. Ее учитывают, например, при выборе коэффициента теплопередачи наружных ограждений. Для северной зоны она равна 0^оС, для средней зоны 1…8^оС, для южной зоны 9^оС и выше.

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

Таблица 18.2.

Климатические данные по отдельным городам России

Температурные режимы холодильного хранения продуктов отражены в таблицах 5.1, 5.2, 5.3 приложения.

Порядок проектирования стационарных холодильных камер

Применение стационарных холодильных камер, как правило, обусловлена “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 II-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.

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

Таблица 18.3.

Площади охлаждаемых камер предприятий торговли

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

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

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

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 1м² площади пола холодильной камеры.

Нормы нагрузки для типовых продуктов отражены в таблице 18.4.

Таблица 18.4.

Нормы нагрузки (q_f, кг/м²) для типовых продуктов

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, что бы 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.

Холодильные камеры запрещается проектировать под душевыми, бойлерными и другими помещениями с существенными тепло- и влаговыделениями.

Площадь стационарной холодильной камеры должна быть не менее 6 м², минимальный размер камеры – не менее 2.4м. Высоту камеры обычно принимают в интервале от 2.7 до 3.2м. 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^оС.

Двери холодильных камер теплоизолируются. Ширина дверей камер и тамбура должна быть не менее 0.9м. При применении средств механизации грузовых работ ширина двери принимается равной 1.5м. Двери открываются со стороны камеры. Они должны открываться снаружи и изнутри.

Полы холодильных камер, имеющих температуру не ниже -2^оС, лежащие на грунте, не теплоизолируют. Однако, теплоизоляция стен должна быть на 0.15м ниже уровня пола. По периметру блока холодильных камер выполняется подсыпка из керамзитового гравия на ширину 0.5м 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 2.7м.

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

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 храненияпродуктов в холодильных камерах устанавливаются на основе:

- вида пищевых продуктов, режима хранения которые регламентируются технологическими требованиями (приложение, табл. 5.1, 5.2, 5.3) по температуре и относительной влажности воздуха в камере;

- географического положения предприятия. Температуру и относительную влажность устанавливают на основе данных таблицы 18.2.

Температуру в неохлаждаемых помещениях принимается ниже расчетной температуры наружного воздуха: в наземных этажах на 5^оС, в подвальных помещениях на 10^оС, в тамбурах блока холодильных камер, расположенных в наземных этажах на 10^оС, а в подвальных помещениях на 15^оС.

Температуру грунта на глубине 1м принимают ниже температуры наружного воздуха на 10^оС, на глубине 2м – на 14^оС и на глубине 3м – на 16^оС.

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

Строительно-изоляционные конструкции ограждений холодильных камердолжны обеспечивать в холодильных камерах постоянство температурно-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: пенополистирол ПСБ-С самозатухающий при горении, полиуретановый жесткий ПУ-101, поливинилхлоридный ПХВ-1, ПХВ-2, пенополиэпоксид и др.

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…510мм. Толщина стены определяется климатической зоной расположения предприятия. Конструкция стены отражена на рис. 18.2. Основным несущим материалом может быть кирпич (250´120´60мм), железобетонная плита, бетонный блок. С двух сторон на кирпич наносится штукатурка толщиной 10…20мм, выравнивающая его поверхность.

Часть стены, находящейся 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.

Внутренний слой цементной штукатурки, называемый “затиркой”, покрывают не менее чем двумя слоями битума. К последнему слою битума приклеивают теплоизоляцию, которую укрепляют сеткой “рабица”, закрепленную 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 с размерами 60 ´120 ´250мм, который, в зависимости от способа его укладки и с учетом толщины цементного слоя, обеспечивает толщину кладки 250, 380, 510мм или блоки из пенобетона, которые сами являются теплоизоляционным материалом. Он производится в виде плит толщиной 150мм и блоков размером 400´400мм. Толщина штукатурки обычно составляет 20мм, гидроизоляции 3…5мм.

Конструкция пола холодильной камеры, лежащей на грунте, представлена на рис. 18.3. Конструкция пола характерна для холодильных камер с температурой воздуха не ниже -2^оС. При температуре воздуха в камере ниже -2^оС 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, отражено на рис. 18.4 (а).

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

Нижняя часть железобетонной плиты покрывается слоем бетонной штукатурки (затирки) толщиной 10…15мм, на которую наносят 2…3 слоя битума. К битуму приклеивают теплоизоляцию, которую укрепляют сеткой “рабица”. По сетке наносится закрывающий ее слой штукатурки толщиной 20…25мм. 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 (стеклорубероид, 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…15мм.

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

Расчет толщины теплоизоляции холодильной камеры

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

, м (18.3)

где: - теплопроводность теплоизоляционного материала, Вт/(м×К), (табл. 18.5),

К - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²×К), (приложение, табл. 18.3…18.5),

m – коэффициент конструктивного качества теплоизоляционной конструкции ограждения

m=1 для заливочной и напыляемой теплоизоляции,

m=1.05 для теплоизоляции ПСБ-С,

m=1.1 для минераловатных плит и подобных материалов,

- толщина отдельных слоев строительной конструкции ограждения, м,

- теплопроводность отдельных слоев строительной конструкции ограждения, Вт/(м×К), (табл. 18.5).

- коэффициенты теплоотдачи по обе стороны стенки ограждения, Вт/(м²×К), (табл. 18.6).

Таблица 18.5

Коэффициент теплопроводности материала

Материал строительной конструкции	Коэффициент теплопроводности материала, , Вт/(м ×К)
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/(м²×К)

Поверхность теплообмена	Коэффициент теплоотдачи
Наружные стены и бесчердачные покрытия	23.2
Чердачное перекрытие (наружная поверхность)	11.6
Пол на грунте (наружная поверхность)
Перекрытия междуэтажные
Внутренние стены (наружная поверхность)
Внутренняя поверхность стен, потолка и пола камеры при конвективном теплообмене	9.3
Внутренняя поверхность стен, потолка и пола камеры при использовании воздухоохладителей	10.4

Полученную при расчете толщину слоя теплоизоляции округляют в большую сторону до значения стандартной толщины плиточного теплоизоляционного материала. Искомая толщина изоляции может быть получена набором отдельных слоев изоляционного материала.

Тепловой расчет холодильных камер складывается из оценки сотавляющих теплового баланса: Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, Вт.

Q₁ – 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 и за счет солнечной радиации , Вт.

Теплоприток под действием разности температур оценивают на основе выражения 18.4.

, Вт, (18.4)

где: t_н, t_вк – температура воздуха вне и внутри холодильной камеры, ^оС

F – площадь поверхности ограждения, м².

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

- длину наружных стен угловых камер принимают от наружной поверхности наружных стен до оси внутренних стен; для не угловых камер – между осями внутренних стен;

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

- 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 не теплоизолированного грунта оценивается выражением 18.5.

, Вт (18.5)

где: - условный коэффициент теплопередачи, значения которого представлены в табл. 18.7.

Таблица 18.7

Условный коэффициент теплопередачи для не теплоизолированных полов

Место размещения камеры	Значения для камер
с наружными стенами	без наружных стен
Первый этаж	0.46	0.35
Полуподвал	0.35	0.23
Подвал	0.23	0.12

Теплоприток под действием солнечной радиации находится из выражения 18.6.

, Вт (18.6)

где: - 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 для кровли, покрытой толем, асфальтом составляет 18.5^оС, для кровли, порытой темным рубероидом – 18.7^оС, для кровли, покрытой светлым рубероидом – 14.9^оС.

Для кирпичных стен зданий может быть принята равной 11^оС, для бетонных стен – 9.8^оС, для оштукатуренных стен со светлой штукатуркой – 6.0^оС, с темной штукатуркой – 8.5^оС.

Таблица 18.8.

Сводная таблица расчета теплопритока Q

№№ п/п

Наименование камеры

Наименование ограждения

Длина, м

Ширина или высота, м

Поверхность, м2

К Вт/(м2К)

tвк,оС

tвн,оС

tвн-tвк,оС

, оС

Q1’ ,Вт

Q1” ,Вт

Q1=Q1’ +Q1” ,Вт

Суммарное значение теплопритока определяют для каждого ограждения в отдельности для всех камер холодильника. Результаты расчета сводят по форме таблицы 18.8.

В графе 3 таблицы 18.8 записывают сокращенное название ограждений, например:

- НСС – наружная стена северная,

- ВС – внутренняя стена камеры.

Теплопритоки от продуктов оценивают выражением 18.7.

,Вт (18.7)

где: G – продукт, подлежащий охлаждению, кг/сут.,

- энтальпии продуктов при температуре поступления и температуре воздуха холодильной камеры, кДж/кг.

Значение G принимается из соотношения 18.8.

, кг/сут., (18.8)

где: – суточное поступление продукта в холодильную камеру, кг/сут.,

m_i – коэффициент, учитывающий длительность хранения продукта.

При i=1…2 суток, m=1,

При i=3…4 суток, m=0.6,

Таблица 18.9
Плотность воздуха
Температура воздуха, оС	Плотность воздуха, , кг/м3
-50	1.584
-40	1.515
-20	1.395
-10	1.342
	1.293
	1.247
	1.205
	1.165

При i>4 суток, m=0.4.

Температура поступающих продуктов при доставке их изотермическим транспортом принимают равной: мороженых -6^оС, охлажденных 5^оС.

При доставке неохлажденных продуктов, температуру принимают на 6…8^оС ниже температуры наружного воздуха.

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

,Вт (18.9)

где: G_T – суточное поступление тары, кг/сут,

с_T – теплоемкость тары, Дж/(кг×К).

Теплоемкость деревянной тары 2.5 кДж/(кг×К), картонной – 1.46 кДж/(кг×К), металлической – 0.46 кДж/(кг×К), стеклянной – 0.84 кДж/(кг×К).

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

Теплоприток Q₂ суммируется с .

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

, Вт (18.10)

где: V_к – строительный объем камеры, м³,

- плотность воздуха при температуре воздуха камеры, кг/м³ (табл. 18.9),

- 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 (Q₄, Вт) принимают в размере 10…40% от суммы теплопритоков (Q₁+Q₃, Вт).

Результаты теплового расчета сводят в таблицу по форме табл. 18.10.

Таблица 18.10

Результаты теплового расчета

№№ п/п	Номер камеры	Наименование камеры	Теплопритоки, Вт
Q1	Q2	Q3	Q4

Суммарные теплопритоки по каждой камере 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.