Эстетические и эргономические показатели 3 страница

18.3.2. Расчет теплопритоков в камеру пищевых отходов

Расчет теплопритоков в камеру пищевых отходов выполняется по укрупненным данным:

, Вт (18.11)

где: q_f =120…130 – теплоприток, отнесенный к квадратному метру строительной площади пола камеры пищевых отходов, Вт/м²,

F_ко – строительная площадь камеры отходов, м².

Режим работы холодильного оборудования на предприятиях общественного питания не существенно отличается от стандартного, поэтому холодильное оборудование подбирают по рабочей холодопроизводительности, установленной на основании теплового расчета:

, Вт (18.12)

где: - суммарные теплопритоки по всему блоку холодильных камер или группы камер, обслуживаемых одним агрегатом, Вт,

b =0.5…0.75 – коэффициент рабочего времени,

=0.9…0.95 – коэффициент, учитывающий теплопритоки в системе трубопроводов.

Один холодильный агрегат рекомендуется устанавливать не более чем на две холодильные камеры.

Для камеры пищевых отходов подбирается отдельный холодильный агрегат.

Камерное холодильное оборудование - испарители и воздухоохладители подбираются по теплопередающей поверхности F_o, м²:

, м² (18.13)

где: - тепловая нагрузка на камерные приборы охлаждения по каждой камере в отдельности (из сводной таблицы теплового расчета), Вт,

К_о – расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К).

К_о = 4…6 - для испарителей,

К_о = 12…17 – для воздухоохладителей.

- расчетная разность температур между температурой воздуха в холодильной камере и температурой кипения холодильного агента, ^оС.

= 10…15 – для холодильной машины с испарителем, ^оС,

= 9…11 – для холодильной машины с воздухоохладителем, ^оС.

Выбор холодильного оборудования основан на оценке суммарной величины теплопритоков. Тип испарителя и воздухоохладителя выбирают на основе справочного материала.

18.3.3. Структура упрощенного теплового расчета стационарных холодильных камер

При проектировании блока стационарных холодильных камер, планировочное решение которых, определяется конфигурацией имеющегося здания или сооружения, в котором они размещаются, осуществляется полный тепловой расчёт. Вместе с тем, если преследуется цель только приближенной оценки теплопритоков в холодильную камеру, то тепловой расчет может быть упрощен.

При выполнении теплового расчета руководствуются следующими рекомендациями.

Q1- теплоприток в холодильную камеру через ограждения оценивается по разности температур между температурами наружного воздуха и температурой воздуха в холодильной камере. При этом коэффициент теплопередачи для всех ограждений принимается равным 0.4 Вт/(м²×К).

q2– удельный расход холода на охлаждение продуктов, составляет для камер хранения мяса 23.5 Вт/м2, молочно - жировых продуктов, мясной и рыбной гастрономии, рыбы и овощей - 41.0 Вт/м2, кулинарных и кондитерских изделий, полуфабрикатов, напитков, фруктов, пищевых отходов - 58 Вт/м2.

q3– удельный расход холода на вентиляцию в камерах хранения растительного сырья, принимают равным 2.4 Вт/м2,

q4– удельная величина эксплуатационных теплопритоков для холодильных камер хранения мяса, птицы, гастрономических, молочно - жировых продуктов, овощей, фруктов, вод, и отходов принимают равной 12.0 Вт/м²; для камер полуфабрикатов, кулинарии и кондитерских изделий - 31 Вт/м².

При непосредственном охлаждении камер к этим нормам (на неучтённые потери) добавляют 5...7 %, при рассольном охлаждении - 7...12 %.

Далее, как и ранее, по сумме теплопритоков осуществляется подбор холодильного оборудования.

Для стационарных холодильных камер площадью более 20 м² расчет может быть ещё более упрощен. Для одиночных или группы стационарных холодильных камер, каждая из которых площадью более 20м², сумма всех теплопритоков оценивается по удельной суммарной величине теплопритоков, отнесённых к площади пола помещения (табл.18.11).

Таблица 18.11

Приближённый суммарный расход холода по камере

Внимание !

В приближенном расчете теплопритоков не учитывается процесс домораживания продуктов, например, от температуры продукта -6 до -12^оС. Полное замораживание продуктов в холодильной камере недопустимо. Для этой цели используется только специализированные холодильные камеры, обеспеченные холодильной машиной соответствующей холодопроизводительности.

При необходимости замораживания продуктов в специализированных холодильных камерах, при их тепловом расчете, следует оценивать все теплопритоки , включая тепло замораживания продукта Q_зам,. При этом, однако, следует знать, что при отсутствии надлежащей организации процесса замораживания, длительность замораживания будет существенно выше той, которую обеспечивает специализированное холодильное оборудование. Равным образом, сказанное касается процесса организованного охлаждения продуктов в холодильной камере.

Холодопроизводительность холодильной машины устанавливают аналогично методике, представленной ранее.

18.4. Расчет и подбор холодильного оборудованиясборных холодильных камер

При выборе холодильного оборудования и, прежде всего сборных холодильных камер для предприятий общественного питания и торговли, вместе с холодильной камерой заказчику в комплекте поставляется холодильная машина, обеспечивающая технологически заданный режим хранения продуктов.

Для решения более широкого спектра технологических задач, кроме холодильного хранения, например, для охлаждения или замораживания продуктов в холодильной камере, она может быть модифицирована и к ней, на основе теплового расчета, подбирается индивидуальное холодильное оборудование.

Расчет и подбор холодильного оборудованиядля сборной холодильной камеры, представляет не только методологический, но и практический интерес. Рассматриваемая методика является типовой для подбора холодильной машины торгового холодильного оборудования.

Расчет и подбор одиночной сборной холодильной камеры сводится к оценке холодопроизводительности холодильного агрегата или холодильной машины, которая выбирается на основе расчета составляющих теплового баланса. Холодильную машину выбирают в виде моноблока или сплит-системы.

Количество холодильных камер определяется количеством товарных групп, не допускающих совместного хранения, и размером товарных запасов камеры для каждой товарной группы, требующей отдельного хранения в течение суток:

, м³ (18.14)

где: - грузовая площадь холодильной камеры, м2,

Hкам= 2 - высота камеры, м,

=1,5 - коэффициент использования площади камеры,

Nдн- число дней хранения продуктов, сут. (приложение, табл. 5.1),

Тi- дневной темп реализации по данной товарной группе, кг/сут.,

qi- норма нагрузки продукта на пол, кг/м2, (приложение, табл. 5.1).

Если ряд товаров допускают совместное хранение, то общий объем для этих камер равен:

м³ (18.15)

где i - количество товарных групп от одной (i = 1) до n (i = n).

После расчета V_кам выбирается ближайшая, большая по объему, сборная холодильная камера.

Структура теплового расчета сборных холодильных камер

Общее количество тепла, поступающего в холодильную камеру , определяется выражением (18.16).

,Вт (18.16)

где: Q₁ – количество тепла, проникающего через наружное ограждение, Вт,

Q₂ – количество тепла, вносимого в камеру с продуктом, Вт,

Q₃ – количество тепла, проникающего в камеру при открывании дверей, Вт,

Q_дых - теплопритоки, образующиеся при “дыхании” продуктов растительного происхождения, Вт,

Q_зам – тепло домораживания или замораживания продуктов, Вт,

Q₄ – эксплуатационные теплопритоки, Вт.

Теплоприток через наружное ограждение:

, (18.17)

где: k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²×К),

F – площадь поверхности ограждения, м²,

t_вн, t_вк – температуры воздуха снаружи холодильной камеры и внутри ее, ^оС.

Средняя температура воздуха снаружи холодильной камеры соответствует 18…22^оС. При выполнении расчета температура снаружи холодильной камеры, равная 22^оС предпочтительнее, поскольку в конечном итоге, позволяет оценить запас холодопроизводительности комплектного холодильного агрегата или холодильной машины.

Температура воздуха в холодильной камере определяется технологическими требованиями к хранению продукта или группы продуктов.

Средняя величина коэффициента теплопередачи принимается равной 0.4 Вт/(м²×К).

Площадь поверхности сборной холодильной камеры F,м² оценивается по наружным габаритным размерам камеры.

Количество тепла, вносимое в камеру с продуктом:

, Вт (18.18)

где: M – суточное поступление продуктов в камеру, кг/сут.,

с – удельная теплоемкость продукта поступающего на хранение, кДж/(кг×К),

t_пн, t_пк – температура поступающего продукта и продукта при температуре воздуха камеры, ^оС.

Температуру поступающих не охлажденных продуктов принимают на 5…7^оС ниже температуры наружного воздуха. Для Санкт-Петербурга температуру наружного воздуха принимают равной 27^оС. Температуру поступающих на хранение охлажденных продуктов принимают 6…8^оС, замороженных – не выше -10^оС.

Количество тепла, проникающего в камеру при открывании дверей:

,Вт (18.19)

где: V – объем камеры, м³,

- плотность воздуха при температуре воздуха, окружающего холодильную камеру, кг/м³ (приложение, табл. 18.2).

n – суточная кратность воздухообмена, 1/сут

i_вн, i_вк – теплосодержание воздуха вне и внутри камеры, кДж/кг.

Теплосодержание воздуха оценивают при помощи i – d диаграммы влажного воздуха (приложение, рис. 3.1).

Кратность воздухообмена в камере в зависимости от ее внутреннего объема и температуры воздуха в ней приведена в таблице 18.12.

Теплопритоки при “дыхании” фруктов и овощей:

,Вт (18.20)

где: М – масса плодов или овощей, находящихся в камере в течение суток, кг,

q – удельное тепловыделение плодами и овощами при дыхании, кДж/(кг сут) (приложение, табл. 18.1).

Теплопритоки на домораживание или замораживание продукта в холодильной камере:

, Вт (18.21)

где: q_з – удельная теплота замораживания, кДж/(кг сут).

Величины удельной теплоты дыхания и замораживания отдельных плодов и овощей отражена в приложение, табл. 18.1.

Эксплуатационные теплопритоки Q₄ включают (Q₄ = Q_люд+Q_осв+Q_вен):

- тепло от пребывания в камере людей Q_люд при загрузке и выгрузке продуктов:

, Вт, (18.22)

где: n – число людей, работающих в холодильной камере,

q – тепловыделения от одного человека, кВт,

- продолжительность пребывания людей в камере, ч.

Тепловыделения от одного человека, находящегося в камере, в зависимости от температуры в ней приведены в таблице 18.13.

Таблица 18.13.

Тепловыделения от людей

- тепловыделения от освещения Q_осв определяются исходя из мощности лампы и продолжительности ее работы в течение суток (от 0.4 до 5 ч.):

,Вт, (18.23)

где: - мощность электрической лампочки (Вт) при продолжительности ее работы (ч.),

- тепловыделения от работы электродвигателя вентилятора:

, Вт. (18.24)

где: N_вен– мощность электродвигателя вентилятора, Вт. Длительность работы вентилятора в сутки принимают равной 16 часам.

Методика оценки количества тепла, поступающего в объем холодильного шкафа или закрытого прилавка аналогична.В расчет не включают теплопритоки от пребывания людей.

Холодопроизводительность холодильной машины:

, Вт, (18.25)

где: b – коэффициент рабочего времени холодильной машины (b=0.75),

- коэффициент, учитывающий потери тепла в трубопроводах ( =0.9).

По величине осуществляется выбор холодильной машины.

18.5. Тепловыделения в помещениях с холодильными агрегатами

Выносные холодильные агрегаты для холодильных камер принято устанавливать в специальном помещении (машинном отделении). В ряде случаев, для этих целей используют строительные ниши помещений.

В торговом зале, в котором расположено холодильное оборудование со встроенными холодильными машинами или в машинном помещении, тепло конденсации сообщается воздуху. При отсутствии надлежащей вентиляции в торговом зале или машинном помещении воздух нагревается. Температура воздуха может выйти за пределы условий комфортного пребывания в зале покупателей, что не лучшим образом отразится на товарообороте предприятия.

Кроме того, повышение температуры воздуха приводит к повышению температуры конденсации в конденсаторе холодильной машины, повышению температуры кипения холодильного агента в испарителе и, соответственно, температуры воздуха в охлаждаемом объеме торгового холодильного оборудования.

Таким образом, в торговых залах крупных магазинов или ресторанах целесообразность установки систем кондиционирования воздуха не вызывает сомнения. Сдерживающим фактором в применении кондиционеров является энергетическая сторона вопроса, т.е. проблема окупаемости суммарных затрат на приобретение и эксплуатацию систем кондиционирования. Естественно, что предложение к установке кондиционера в торговом зале может касаться только крупных предприятий торговли и ресторанов системы общественного питания. В иных случаях в замкнутых помещениях с расположенными холодильными агрегатами устанавливают системы вентиляции воздуха помещений.

Если помещение является замкнутым, то следует использовать систему локальной или централизованной принудительной вентиляции.

Если двери этого помещения выполнены в виде металлической решетки или холодильный агрегат установлен в строительной нише, закрытой решеткой, что обеспечивает свободный доступ холодного воздуха из коридора к холодильному агрегату, тодополнительное вентилирование помещения не применяется.

Для небольших предприятий общественного питания возможно применение оконных, в том числе бытовых вентиляторов, работающих на удаление тёплого воздуха.

Полнообъемная система принудительной вентиляции принимается из расчёта 0,17 м3/с (600 м3/ч.) на 1 кВт холодопроизводительности холодильной машины.

Полнообъемные вентиляционные системы применяются для торговых залов предприятий общественного питания с числом посадочных мест более 50. При меньшем числе посадочных мест традиционно применяют вентиляционные системы без организованного движения воздуха.

18.6. Оценка кратности вентилирования помещений

Для помещений с хладоновыми холодильными машинами рекомендуемая кратность воздухообмена по притоку должна составлять не менее трёх, а по вытяжке - четырёх в час.

Кратность воздухообмена в помещении с холодильными агрегатами оценивают в следующей последовательности:

- оценивается расход воздуха через конденсатор,

, м3/с , (18.26)

где: Qк- тепловыделение на конденсаторе или группы конденсаторов, Вт,

r - плотность воздуха, кг/м3, (r 1,28 кг/м3),

с - теплоёмкость воздуха, Дж/(кг×К), (с =1005 Дж/(кг×К)),

t_к - температура конденсации и воздуха в помещении с расположенным холодильным агрегатом,оС. Разность температур для хладоновых воздушных конденсаторов в среднем составляет 10…12оС, аммиачных – 9…11^оС.

- оценивается внутренний объем помещения, в котором размещаются холодильный агрегат (агрегаты):

, м3, (18.27)

где: a, b, h - длина, ширина и высота помещения, м;

- оценивается кратность вентилирования помещения,

с^-1 , (18.28)

где: n - кратность воздухообмена, с^-1. На практике эту величину оценивают, как число воздухообменов в час, 1/ч.

Контрольные вопросы по теме:

19. Что является основой для расчета и выбора холодильных витрин?

20. Что является основой для расчета и выбора холодильных шкафов?

21. Какова структура теплового расчета стационарных холодильных камер?

22. Чем отличается расчет стационарных и сборных холодильных камер?

23. Каким образом осуществляют расчет и подбор основных элементов холодильной машины холодильных камер?

24. В чем специфика расчета холодильной машины для камеры пищевых отходов?

25. В чем состоит смысл установки систем кондиционирования в торговых залах предприятий общественного питания и торговли? В каких случаях это действие целесообразно?

Глава 19

19. Централизованное холодоснабжение

19.1. Эксплуатационные особенности централизованных систем холодоснабжения

Большинство современных торговых предприятий, крупных универсамов, работающих по принципу самообслуживания, оснащены централизованными системами холодоснабжения (рис.19.1). Они поддерживают заданные температурные режимы во всем торговом холодильном оборудовании универсама.

Использование централизованных систем холодоснабжения считается целесообразным, если суммарная площадь торговых залов магазина составляет 400 м² и более. Вместе с тем, как правило, современный универсам располагает еще и подсобными помещениями, в которых располагаются холодильные камеры для хранения товарного запаса, а также производственными цехами для приготовления полуфабрикатов. В этом случае использование централизованных систем холодоснабжения становится целесообразным и при меньшей суммарной площади торгового зала.

Централизованные системы холодоснабжения, представляют собой многокомпрессорные агрегаты с параллельно включенными компрессорами. Они отличаются высокой экономичностью, надежностью и низкими эксплуатационными затратами по сравнению с системами, в которых холодоснабжение осуществляется посредством компрессорно-конденсаторных холодильных агрегатов, встроенных в торговое холодильное оборудование.

Централизованные многокомпрессорные агрегаты (рис. 19.2) обладают целым рядом достоинств. Они обеспечивают:

- экономию электроэнергии благодаря применению крупных компрессоров с более высоким КПД, а также благодаря регулированию производительности в зависимости от реальной тепловой нагрузки;

- высокую надежность холодоснабжения за счет резервирования холодопроизводительности;

- значительное увеличение (в 4…6 раз) долговечности компрессоров за счет равномерной наработки их ресурса

- снижение затрат на систему кондиционирования и вентиляции благодаря отсутствию теплоотдачи от холодильного оборудования не только в торговом зале, но и в подсобных помещениях;

- повышение уровня комфорта в торговом зале и в подсобных помещениях за счет отсутствия шума от работы холодильных агрегатов;

- снижение эксплуатационных издержек, повышение эффективности контроля, диагностирования и регулирования всех технологических параметров режима работы;

- проведение технического обслуживания холодильного оборудования, не мешая нормальной работе торговых залов.

Как правило, система централизованного холодоснабжения крупного универсама состоит из двух многокомпрессорных агрегатов, устанавливаемых в машинном отделении, и двух вынесенных конденсаторов воздушного охлаждения, которые размещаются вне помещений (обычно на стене или на крыше здания).

Один из агрегатов обеспечивает холодом все среднетемпературное, а другой – все низкотемпературное оборудование универсама. Количество компрессоров, устанавливаемых в одном агрегате, варьирует от двух до шести в зависимости от требуемой холодильной мощности и особенностей системы потребителей холода.

С целью сокращения площади, занимаемой агрегатами централизованного холодоснабжения, некоторые фирмы изготавливают комплексные мультикомпрессорные системы, обеспечивающие холодом одновременно средне– и низкотемпературных потребителей. В таких системах, входящие в них средне- и низкотемпературные компрессоры устанавливают на единой раме и, как правило, через общий маслоотделитель подключают к единому выносному конденсатору. Это конструкторское решение позволяет в 2…2.5 раза сократить площадь машинного отделения, а в некоторых случаях является единственно возможным инженерным решением.

Когда в планировке универсама, в силу дефицита площадей, нет машинного отделения, используют специальные многокомпрессорные агрегаты, обычно конструктивно объединенные с воздушным конденсатором, устанавливаемые вне помещений. Такие агрегаты, оснащенные тепло – и звукоизолирующим кожухом, не требуют создания дополнительного внешнего ограждения и могут работать при температурах окружающего воздуха до -40^оС. Однако, эта система является дорогостоящей и в силу этого менее употребительной сравнительно с традиционной компоновкой элементов системы централизованного холодоснабжения.

Общий принцип компоновочного решения элементов системы централизованного холодоснабжения отражен на рисунке 19.3.

Схема холодоснабжения с централизованным выносным конденсатором, несмотря на бесспорные ее достоинства касающиеся решения проблем шума и тепловыделений, имеет некоторые особенности, требующие разрешения.

Проблемы в основном связаны с температурным режимом работы холодильной машины. Чем ниже температура воздуха, омывающего конденсатор (температура воздуха на улице), тем ниже температура конденсации (tк2<tк1) (рис. 19.4) и, соответственно, меньше давление конденсации отличается от давления кипения. При низкой температуре воздуха, омывающего конденсатор, (обычно при ниже tв=0оС, а тем более при температуре равной или ниже температуры кипения холодильного агента в испарителе торгового холодильного оборудования), холодильное оборудование не работоспособно.

Поэтому при работе конденсатора в системе централизованного холодо­снаб­­жения и установленного на открытом воздухе, приходится принудительно повышать давление конденсации.

Повышение давления конденсации обеспечивается посредством автоматического отключения части поверхности конденсатора и перепуском паров из компрессора непосредственно в ресивер, минуя конденсатор.

При высокой температуре воздуха, омывающего конденсатор, движение холодильного агента переключается на стандартный режим работы холодильной машины с включением всей площади теплообмена и вентиляторов конденсатора.

Пары холодильного агента из компрессора 1 (рис. 19.3) поступают в маслоотделитель 6, проходят через регулятор давления 5 и далее в конденсатор 4. Жидкий холодильный агент сливается в ресивер 2. Из ресивера холодильный агент поступает в воздухоохладитель прилавка, кипит, превращаясь в пар. Пары холодильного агента удаляются их воздухоохладителя компрессором 1.

При низкой температуре воздуха омывающего конденсатор, холодильный агент поступает в конденсатор в меньшем количестве. Некоторое его количество после маслоотделителя через клапан 5 направляется непосредственно в ресивер 2, обеспечивая в нем высокое давление холодильного агента, необходимое для нормальной работы холодильной машины.

19.2. Утилизация теплоты, отводимой воздушными конденсаторами

В системах централизованного холодоснабжения с конденсаторами, установленными на открытом воздухе, тепло работы холодильной машины бесполезно рассеивается в воздухе. Поэтому естественно стремление использовать это теряемое тепло.

Впервые схемы утилизации теплоты были разработаны европейскими фирмами, так как в Европе сложились более высокие цены на электроэнергию в сравнении с ценами в США.

Холодильное оборудование может быть использовано для отопления торговых залов крупных продовольственных магазинов. Системы, использующие тепло работы холодильной машины, позволяют сократить общее энергопотребление в магазине на 20...30%.

Цель создаваемых технических средств состоит в использование максимально возможного количества тепла, выделяемого холодильной машиной в окружающую среду.