Холодильники вместимостью от 10 т. у.е. до 30000 т. у.е. и больше, предназначенные, для хранения плодов и овощей, строятся по различным типовым и индивидуальным проектным решениям.
Все типовые проектные решения разработаны на основе использования стандартизованных и выпускаемых отечественной промышленностью элементов строительно-изоляционных конструкций, холодильного и подъемно-транспортного оборудования, производственных технологических линий.
При разработке типовых проектных решений используются нормы типового проектирования, в соответствии с которыми в действующие типовые проекты каждые 5 лет должны вноситься изменения, связанные с появлением новых, более совершенных строительно-изоляционных конструкций и оборудования, а также с появлением новых более эффективных технологий хранения и холодильной обработки.
Строительство по индивидуальным проектам осуществляется только в тех случаях, когда использование типовых проектов невозможно по каким-либо причинам. В большинстве случаев такими причинами являются особенности территории привязки строительства холодильника. Такое строительство там требует большого количества согласований с различными государственными службами и в связи с необходимостью изготовления нестандартных строительных элементов обходится намного дороже.
Основные типовые проекты хранилищ, применяемые в Украине, представлены в приложении. Эти проектные решения дают возможность упростить процесс проектирования и организовать укрупненную сборку зданий и оборудования.
При проектировании современных холодильных объектов предусматривается срок службы объектов до 100 лет, а для строительства выбираются такие объемно-планировочные, конструктивные и прочностные решения, которые смогут позволить в будущем проводить их техническое перевооружение и модернизацию соответственно уровню развития научно — технического прогресса.
В связи с тем, что в современных проектных разработках принимается сетка колонн 6×12 и 6×18 м, строительный модуль не содержит внутренних опор, и это делает его удобным для принятия различных планировочных решений.
Проведенные технико-экономические расчеты и опыт строительства хранилищ показывают, что увеличивать пролет здания свыше 18 м нецелесообразно.
Серийное производство легких металлических конструкций, технологического и инженерного оборудования, а также строительство с проведением монтажных и пуско-наладочных работ предусматривают сдачу новых объектов «под ключ». Сдача «под ключ» предусматривает единую организационно-техническую структуру, комплектную поставку строительных конструкций и технологического оборудования, концентрацию в одних руках всего процесса, начиная от проектирования и кончая пусконаладочными работами.
Полносборные холодильники монтируются на предварительно подготовленных фундаментах в виде облегченных металлических каркасных конструкций, которые по завершении монтажа обшиваются теплоизоляционными панелями типа «сэндвич», образуя замкнутое пространство с непрерывным теплоизоляционным контуром.
Панели «сэндвич» изготавливаются трех — и двухслойными, и широко используются в мировой практике. Трехслойная панель «сэндвич», представляет собой два облицовочных, гофрированных для жесткости, алюминиевых или стальных листа, пространство между которыми заполнено вспененной отвердевшей теплоизоляцией (пенополиуретан, пенополистирол, рипор и др.).
У двухслойной панели теплоизоляционный слой наносится на один гофрированный металлический лист, чаще всего это перлито-пластобетонный утеплитель.
Трехслойные панели используются как самонесущие ограждения, а двухслойные панели крепятся к уже имеющимся стенам металлической поверхностью наружу.
Каждый элемент каркаса представляют с завода в готовом для сборки виде, т. е. элементы имеют соответствующие проекту размеры, просверленные отверстия для болтовых соединений и антикоррозионное покрытие. В процессе эксплуатации сборные элементы поверхностей стен, полов и потолков вступают в неизбежный контакт с остатками испорченной продукции, солями, щелочами, водой и химическими чистящими дезинфекционными средствами, и все это вместе с учетом возможности механических повреждений заставляет предъявлять к ним высокие требования. Тщательное поддержание гигиены и ее контроль являются сложными проблемами предприятий, в которых складируются пищевые продукты, в том числе тропическая плодовая продукция. Для охлаждаемых складов главными проблемами являются плесневые грибки и осаждение загрязнений в наиболее опасных, трудно доступных для чистки местах помещений.
Обычно проблемы возникают при проведении проверок государственными санитарно-гигиеническими службами, которые требуют проведения тщательной периодической чистки поверхности стен, потолков и полов, но не только самой поверхности, а особенно различных щелей, трещин и неровностей. Проблематика не ограничивается только результатами осмотра. Соответствие требованиям с гигиенической точки зрения определяет уже само проектное решение и конструктивное выполнение поверхности стен. Европейская инструкция № 93/94 от 14.06.1993 содержит следующие требования:
- на поверхности ограждений должен быть использован материал, не пропускающий, а отталкивающий воду, нетоксичный и пригодный к мытью;
- поверхности должны быть гладкими и легко чистящимися;
- помещения должны быть спроектированы так, чтобы ограничить до минимально допустимой величины накопление загрязнений, конденсацию, образование плесени и расщепление частиц материала;
- кроме специально разрешенных материалов могут быть использованы и другие при условии, что производитель подтвердит их действительную пригодность.
Как уже указывалось выше, в настоящее время наиболее часто используются крупногабаритные изоляционные панели «сэндвич» с защитным покрытием из оцинкованной стали или алюминия с нанесенным слоем лака. Но даже высококачественно изготовленные панели имеют недостатки, которые проявляются в виде появления ржавчины в местах обрезки панелей, отверстий, а также в местах отставания слоя лакового покрытия, которое происходит в процессе ежедневной эксплуатации.
Алюминиевое покрытие панелей решает проблемы коррозии, но при периодическом ежесуточном возникновении механических напряжений под воздействием солнечной радиации возможно отставание алюминиевого листа от изоляционного слоя, панели теряют прочность, а повреждения в виде царапин очень трудно устраняются. Для уплотнения швов во влажном пространстве любые добавки из известных применяемых материалов оказываются непригодными.
Чрезвычайно важным является то, что при разрушении уплотнительного слоя в стыках панелей появляется опасность инфильтрации наружного воздуха в охлаждаемые помещения камер сквозь появившиеся щели.
В связи с тем, что эти щели незаметны, установить причины возрастания температуры в камере оказывается практически невозможным, и поэтому проведение периодической проверки на герметичность является для холодильников из панелей «сэндвич» обязательным.
В качестве примера может быть приведен случай, когда такая разгерметизация холодильного контура произошла на совершенно новом холодильнике-плодоовощехранилище вместимостью 4000 тонн в одном из передовых сельскохозяйственных предприятий Краснодара. После года работы холодильника, выстроенного известной итальянской фирмой, в августе месяце, несмотря на работу всего компрессорного парка, не удавалось понизить в камерах температуру ниже +14 °С (при необходимой ±0 °С). Так как в камеры уже было заложено большое количество продукции, возник риск больших потерь, и поэтому возникла идея установки дополнительного холодильного оборудования.
Однако, приглашенные для проведения экспертизы специалисты ОГАХ установили, что даже при переводе всего компрессорного парка 4х-тысячного холодильника на поддержание температуры в одной камере вместимостью 400 тонн понизить температуру не удается.
Тогда по настоянию экспертов была проведена проверка этой камеры на герметичность. Для этого был закрыт выход воздуха из вентиляционной сети камеры, пущен вентилятор и зажжена дымовая шашка на входе в вентиляционную сеть. В результате давление воздушно-дымовой смеси в камере поднялось на 5 мм в. ст., и дым начал протекать сквозь щели наружу по всему контуру камеры.
Таким образом было доказано, что в результате разгерметизации швов весь компрессорный парк фактически работал «на улицу».
Изоляционные панели с поверхностным слоем из полиэстера, армированного стеклянными волокнами, лучше всего проявили себя во влажном пространстве, но редко используются не только по ценовым причинам, но и из-за того, что информация о них проектировщикам и строителям мало известна.
Уплотнение швов с помощью Н-профилей действует практически безупречно, но это требует специального монтажа и вызывает возражения против появления выступающей полосы толщиной 2 мм.
Применение Н-профилей находит все более широкое распространение, но поскольку поверхность уплотнения является шероховатой и в углублениях осаждается конденсат, образуя очаги для роста бактерий, такое решение требованиям Европейской инструкции не удовлетворяет.
Обкладка плиткой по ценовым причинам выполняется в редких случаях. Цементные соединения часто подвергаются черной плесени и при чистке потоком пара размываются. Поэтому иногда применяется соединение плиток кислотоупорными эпоксидными смолами, которые дороги и неровная поверхность которых также способствует осаждению нечистот. Часто признаки бактериального заражения появляются через короткое время в щелях, уплотненных обычными материалами, например, силиконом.
Нейтральные материалы, используемые для хранилищ, могут противостоять инфекции только короткое время. По этим причинам, как правило, используются сильные фунгицидные уплотнители с агрессивными противоплесневыми веществами. Однако эти фунгицидные примеси довольно быстро вымываются, а поверхность при этом становится настолько шероховатой, что оказывается еще более благоприятной для притока бактерий и грибков.
Операции чистки под давлением оголяют поверхности ограждений, и вода с нечистотами может проникать даже под швы и трещины, а оттуда размножившиеся бактерии и грибки могут атаковывать все пространство.
В постоянно влажном пространстве без правильного периодического просушивания швов, щелей, зазоров, трещин в обычных условиях нельзя избавиться от жизнедеятельности бактерий и грибков на протяжении 1-3 лет.
Классические прямые углы вертикальных стен холодильных камер с точки зрения сложности очистки также являются проблемой. Ее решение заключается в их закруглении. Сейчас на рынках имеются двойные пластиковые профили (так называемые ЕВРО-угольники), которые очень красиво выглядят, но их проблемой являются полости, в которых может происходить конденсация и куда может проникнуть чистящая вода с загрязнениями при мойке под давлением, что деформирует эти каналы.
Современные изоляционные панели-«сэндвич» большой площади имеют требуемую гладкую поверхность и крепятся с помощью пластиковых уголков либо листов с использованием крепежа (болты, заклепки).
Однако эти профили используют в ограниченных пределах, так как при их сборке возникают новые щели, служащие местами для скопления нечистот. Торчащие головки болтов и заклепок (рюмочные или полые) из — за проблематичности своей зачистки нежелательны. И хотя они выгодны с теплотехнической точки зрения, спорной остается возможность чистки рюмочных углублений крепежа или их сквозных отверстий.
С найденным решением пришла промышленность изоляционной техники (фирма «Illbruck»[ФРГ] и др.). Это изоляционные панели большой площади, которые поставляются под общей маркой «Poresta-Easy Clean» и характеризуются следующими данными:
- полистиреновая конструкция изготовлена из материала PS 20 с коэффициентом теплопроводности 0,0035 либо 0,040 Вт/(м∙К);
- панель имеет стандартную толщину 120 мм, и сформирована так, что образует закругленные углы в форме L, Т, либо X для любых строительных решений.
Поверхностный защитный слой PSV, толщиной 2 мм позволяет преодолеть достаточно сильную механическую нагрузку. Стыковка панелей осуществляется с помощью Н-профилей. Для уплотнения швов добавляется специальная масса, образующая твердую поверхность, которую нельзя повредить потоком воды даже под давлением 80 бар, что вместе с гладкой поверхностью стен позволяет сделать вывод о квазибезшовном конструктивном решении.
Такое уплотнение с гигиенической точки избавляет от проблем загрязнения как внутри панелей, так и на полу, который также покрывается собственным поверхностным слоем.
Приведенное решение устраняет все сделанные ранее замечания и предоставляет производственникам пространства с температурами от +20°С до -25 °С, в которых можно безопасно обрабатывать, охлаждать, складировать либо дозаривать продукты.
В Крымской (Симферополь, Бахчисарай) и других областях уже построено несколько холодильников венгерского производства из 500-тонных модулей.
Большое количество различных зарубежных фирм поставляет в нашу страну легкие быстровозводимые металлические конструкции многоцелевого назначения, в том числе для сборки холодильников плодоовощной отрасли. Из этих конструкций отечественными компаниями изготавливаются и монтируются секционные хранилища с вместимостью отдельных секций от 250 до 2500 т. Секции оснащены полным комплексом погрузочно-разгрузочного, сортировочного и конвейерного оборудования.
Сроки монтажа сборных быстровозводимых холодильников, в среднем, в 2-3 раза короче продолжительности строительства аналогичных холодильников традиционных конструкций, что позволяет гораздо быстрее окупить вложенные в строительство затраты.
В настоящее время в холодильниках-плодоовощехранилищах применяются два основных конструктивных типа охлаждающих систем:
- децентрализованная система охлаждения с использованием автономных блочных холодильных машин, каждая из которых обслуживает выделенный для нее объем грузового пространства в холодильной камере либо только одну камеру;
- централизованная система охлаждения, позволяющая одновременно обслуживать все холодильные камеры объекта либо их часть с помощью общей насосно-циркуляционной разводки холодильного агента или промежуточного хладоносителя.
Децентрализованные системы охлаждения применяются в холодильниках-плодоовощехранилищах вместимостью до 2000 тонн условной емкости (далее т. у.е.).
Централизованные системы охлаждения применяется в холодильниках-плодоовощехранилищах любой вместимости.
Одним из самых важных вопросов при хранении тропической плодовой продукции в холодильных камерах является создание равномерного температурно-влажностного поля в загруженном пространстве.
Поддержание оптимальных температурно-влажностных параметров технологического регламента в хранилищах достигается с помощью различных систем вентиляции и воздухораспределения при искусственном и естественном охлаждении. В соответствии с типовыми проектными решениями в настоящее время применяются системы охлаждения с естественной конвекцией и принудительной циркуляцией воздуха в грузовом пространстве.
В системах с использованием естественного холода скорость движения воздуха (при отсутствии вентиляторов) обусловлена разностью температур в хранилище и снаружи, а также конструкцией приточно-вытяжных систем.
Для поддержания необходимого режима в практике хранения используют естественные ночные понижения температур в осенний и весенний периоды и заслонками (шиберами) регулируют поступление холодного наружного воздуха. Но естественная вентиляция из-за небольшой скорости движения воздуха не обеспечивает должного воздухообмена и поддержания в грузовом объеме продукции оптимальных параметров хранения.
Поэтому в мировой практике при использовании естественного и искусственного холода применяются активные системы вентиляции, при которых воздух подается через всю массу продукции, равномерно омывая ее и активно удаляя избыточное тепло.
В таких хранилищах воздух подается снизу вверх (или сверху вниз) по системе подпольных или напольных каналов. Такие системы более экономичны и удобны в эксплуатации, позволяют механизировать загрузку и выгрузку продукции. Для получения во всем грузовом объеме одинаковой температуры и скорости движения воздуха каналы делают сужающимися по направлению движения воздуха.
Удельные нормы расхода воздуха установлены для каждого вида продукции с учетом климатических зон, способа складирования и характера упаковки.
В системах активного вентилирования с напольными каналами они обычно располагаются вдоль продольных стен. В магистральном канале на уровне пола делают треугольные отверстия и в процессе загрузки устанавливают деревянные воздухораздающие короба. Для подачи воздуха используются осевые и центробежные вентиляторы. Осевые вентиляторы, по сравнению с центробежными, при равной производительности имеют меньшие габариты, менее металлоемки и дешевле, примерно на 30% сокращают энергозатраты.
В камерах венгерских полносборных холодильников применены однотипные системы бесканального распределения воздуха с внешним смыванием грузовых штабелей. С целью уменьшения потерь влаги продукцией в процессе хранения (усушка продуктов) в камерах смонтированы распылители влаги для регулирования влагосодержания воздуха.
Для автоматического управления вентиляционным, отопительным и холодильным оборудованием выпускаются системы автоматики, которые обеспечивают:
- периодическое включение системы вентиляции, когда температура наружного воздуха на 2-3 °С ниже, чем в массе продукции;
- периодическое вентилирование продукции смесью внутреннего и наружного воздуха;
- подогрев верхней зоны хранилища электрокалориферами для предотвращения отпотевания продукции в результате лучистого теплообмена;
- аварийную защиту продукции от подмораживания;
- перекрытие заслонки смесительного клапана перед включением приточной вентиляции;
- включение холодильных машин; дистанционное измерение температуры.
В контейнерных хранилищах предусматривается механическая общеобменная система вентиляции. Эта система должна обеспечивать подачу в хранилища наружного воздуха, полную или частичную рециркуляцию внутреннего, а также его движение в объеме хранилища.
В приточных шахтах устанавливают смесительные клапаны, которые и обеспечивают поступление к вентилятору и в хранилище наружного, внутреннего воздуха или их смеси.
В действующих хранилищах используются, главным образом, две схемы вентиляции:
- подача воздуха через отверстия воздуховодов, расположенных в верхней зоне над штабелями контейнеров, «настилающим потоком»
- нагнетание воздуха через приточные каналы, расположенные под полом и поступление его в хранилище через решетчатые щели.
Каждая схема имеет свои преимущества и недостатки. Первая снижает эффективность принудительной системы вентиляции, так как воздух в штабеля контейнеров поступает после насыщения его теплом из верхней зоны емкости; вторая увеличивает расходы на ее оборудование и затрудняет маневренность напольного электротранспорта.
В местах производства при строительстве отдельно стоящих холодильников для плодов вместимостью до 2000 тонн, как правило, используют децентрализованные системы хладоснабжения.
Системы охлаждения камер хранения (секций) рекомендуется предусматривать с принудительной циркуляцией воздуха и непосредственным кипением хладоагента в приборах охлаждения.
При тарном холодильном хранении с подвесными и навесными воздухоохладителями применяется бесканальное воздухораспределение, при постаментных — канальное.
Чрезвычайно важное значение имеет размещение воздухоохладителей, которые могут располагаться в холодильных камерах либо вне их, в специальных служебных помещениях. Проявление тенденции ко второму варианту обусловлено тем, что в этом случае гораздо легче обслуживать воздухоохладители при ремонтах и оттайке, не заходя в загруженные камеры и не нарушая режим хранения.
Однако применение такого проектного решения требует постоянного контроля за соединительными воздухопроводами, так как в случае появления даже незначительных трещин в соединениях это может привести к незаметной инфильтрации воздуха и необъяснимым нарушениям технологического регламента.
Увлажнение приточного воздуха в системах вентиляции хранилищ производится с помощью мелкодисперсного распыления воды или пара.
К числу наиболее прогрессивных методов хранения относится хранение охлажденных плодов в газовых средах при определенном содержании кислорода (O2), углекислого газа (CO2) и азота (N2).
Газовые среды, используемые при длительном хранении различных видов плодовой продукции, в зависимости от способа их получения подразделяются на модифицированные (МГС) и регулируемые (РГС).
Хранение плодовой продукции в МГС осуществляется при использовании упаковок из полимерно-синтетических материалов, обладающих избирательной проницаемостью для газов. Одна из разновидностей хранения в пленочных упаковках — это применение полиэтиленовых пакетов небольшой емкости до 1-2 кг.
В результате дыхания плодов в упаковке из пленки возрастает количество углекислого газа и азота, и уменьшается содержание кислорода. Полиэтилен обладает сравнительно высокой газопроницаемостью, низкой водо — и паропроницаемостью, высокой эластичностью. Причем проницаемость углекислого газа в несколько раз выше, чем у кислорода.
В практике хранения используются полиэтиленовые пленки (вкладыши) непосредственно при упаковке плодов в ящики и контейнеры, чтобы создать внутри упаковки определенный газовый режим.
Широкое распространение получил разработанный и исследованный в ОГАХ метод, когда в холодильной камере размещаются под полиэтиленовыми оболочками целые штабеля плодовой продукции.
Для этого в «квадратах» холодильных камер размерами 6×6, 6×9, 9×12 м под потолком подвешиваются на специальных рамах полиэтиленовые покрытия с опускными полиэтиленовыми полотнищами. После укладки в «квадрате» штабеля полотнища опускаются, образуя вокруг штабеля воздухонепроницаемый полиэтиленовый короб. Концы вертикальных полиэтиленовых пленочных ограждений погружаются в водяную канавку, проходящую по всему периметру квадрата.
Следующей разновидностью является хранение в полиэтиленовых контейнерах с диффузионными вставками (окнами), которые представляют собой газообменные мембраны из силиконово-каучуковой ткани, обладающей селективной проницаемостью для различных газов. Такие контейнеры впервые применены во Франции концерном «Рон-Пуленк» совместно с лабораторией растительной биологии Национального центра научных исследований. Контейнер представляет собой мягкий мешок из полиэтиленовой пленки толщиной 200 мкм, в одной из боковых сторон которого на половине высоты вмонтирована диффузионная вставка.
Селективная газопроницаемость такой вставки-мембраны позволяет при определенном соотношении ее площади с количеством заложенных в контейнер плодов поддерживать в нем при заданной температуре определенный газовый состав среды по CO2, O2 и N2. Мембраны представляют собой текстильный материал с равномерной структурой и гладкой, неворсистой поверхностью, покрытой с обеих сторон вулканизатом диметилсилоксанового каучука.
Исследования, проведенные по хранению плодов в контейнерах с диффузионными вставками отечественного производства, подтвердили высокую эффективность этого метода.
Отечественными исследователями разработан метод хранения яблок в контейнерах с использованием полиэтиленовых вкладышей и газоселективных теплодиффузионных устройств. Описанные способы хранения могут быть использованы особо ценных зимних сортов традиционной плодовой продукции, предназначенной для весенне-летней реализации.
Наиболее эффективным и перспективным методом хранения плодов в газовой среде с низким содержанием кислорода является хранение в специальных газонепроницаемых камерах, где требуемый газовый режим создается за счет дополнительного оборудования. В настоящее время используются различные способы и устройства, обеспечивающие в камерах газовый режим хранения. Их применение и установка зависят от объемно-планировочных решений камеры, степени герметичности, экономических возможностей хозяйства, выбора состава газовой среды.
Различают нормальные и субнормальные газовые смеси. Нормальные предусматривают содержание O2 и CO2 в сумме равное 21%; в газовых смесях этого типа при содержании азота N2 до 79% концентрация кислорода O2 поддерживается на уровне 11-16%, а CO2. — 5-10%.
В субнормальных газовых смесях суммарная концентрация O2 и CO2 ниже 21%, а остальное количество приходится на N2.
При создании нормальных газовых смесей превышение концентрации углекислого газа сверх нормативных значений устраняется подачей в камеру наружного воздуха в количестве, уравновешивающем потребление кислорода. Для этого применяется дополнительное оборудование, включающее вентиляционное устройство и аппарат для поглощения вредных побочных продуктов дыхания плодов.
Субнормальные газовые смеси вызывают необходимость удаления из камеры избыточного количества углекислого газа. Здесь добавление кислорода осуществляется вентилированием камеры, а отвод газа чаще всего поглощением его в специальных аппаратах-скрубберах.
В качестве поглотителей, связывающих углекислый газ, используются щелочи, сухая порошкообразная или гранулированная известь, ди — или триэтаноламин и др.
Во Франции начали применять новый физический метод регулирования состава газовой среды с помощью диффузионного газообменника, изготовленного из силиконово-каучуковой пленки, обладающей избирательной проницаемостью для газов.
В типовых проектах хранилищ для фруктов часть камер с РГС в общей холодильной емкости должна составлять 20-30% при оптимальной вместимости отдельных камер 200-400 тонн. При хранении плодовой продукции в регулируемой газовой среде система обеспечения параметров технологического регламента должна включать:
- герметизированное охлаждаемое помещение;
- холодильное и вентиляторное оборудование для охлаждения и вентиляции газовой среды в изолированном объеме;
- устройство для снижения содержания кислорода, поглощения углекислого газа;
- аппаратуру для контроля концентрации кислорода и углекислого газа.
По сравнению с обычными холодильными, камеры с РГС полностью герметизированы, в том числе дверной проем, крепление оборудования, вводы всех коммуникаций в камеру с РГС. В дверном полотне камер оборудуется герметичный люк для входа в камеру с целью периодического осмотра плодов и взятия проб для товароведных анализов.
Холодильные установки камер с РГС принципиально не отличаются от применяемых установок в обычных холодильниках. В них предусматривается, как правило, воздушная система охлаждения, при которой достигается равномерность газового состава среды, температуры и влажности по всему объему камер, обеспечивается хороший отход внутренних теплопритоков от продукции и облегчается выполнение работ по герметизации ограждающих конструкций.
Воздухоохладители размещают непосредственно в камерах. Они могут быть подвесного и напольного типов. При любом типе рекомендуется использовать преимущественно бесканальное распределение газовой смеси по объему камер, так как прокладка и крепление каналов усложняют проведение газоизоляционных работ, а вибрация их может вызвать нарушение герметичности камеры в процессе эксплуатации.
В камерах с РГС, построенных из облегченных металлических конструкций, панелей типа «сэндвич», не требуется сплошное покрытие внутренних ограждений камер газоизоляцией, так как сами панели облицованы стальными и алюминиевыми листами. В таких камерах необходима заделка стыков панелей какими-либо герметиками (нетвердеющие герметичные мастики типа «эластосил-1106» или «гермо-бутил»), пенополиуретаном или липкой воздухозащитной лентой типа «герлент».
Для создания газовых сред искусственным путем используют различные виды генераторов. Вырабатываемые генераторами газовые смеси представляют собой продукты сгорания горючих газов. В этих смесях кислорода меньше, а СО2 больше, чем в окружающей среде. Необходимая по составу и температуре газовая смесь перед подачей в камеры очищается от избытка углекислого газа, других примесей и охлаждается.
Различают генераторы проточного и рециркуляционного типов. В первом случае газовая среда заданного состава подается непосредственно в камеру фруктохранилища, в которой поддерживается положительное давление. Избыток газов сбрасывается из камеры в атмосферу.
Принцип работы рециркуляционного генератора состоит в том, что выработка газовой среды требуемого состава осуществляется за счет каталитического окисления газового топлива в газовой среде, циркулирующей по замкнутому контуру камера-генератор-камера. В процессе работы такого генератора в камерах фруктохранилищ поддерживается атмосферное давление.
Конструкция генератора включает блок каталитического окисления углеводородного топлива и блок очистки газовой среды от избыточного количества углекислого газа. Блок катализа представляет собой устройство, обеспечивающее циркуляцию газовой среды по замкнутому кругу, смешивание ее с газовым топливом, подогрев до температуры каталитической реакции, окисление топлива, а также охлаждение продуктов катализа. Блок очистки предназначен для поглощения твердыми сорбентами углекислоты, снижение ее концентрации до заданных пределов.
Преимущество рециркуляционных генераторов перед проточными состоит в том, что реакция каталитического окисления углеводородов кислородом идет при температуре 600 °С, что теоретически исключает образование окислов азота. Применение замкнутой рециркуляции позволяет в 3 раза уменьшить расход топлива на 1 т хранимой продукции и соответственно обслужить камеры большой емкости.
Для автоматического регулирования газовых сред создан обменник-диффузор типа БАРС. Схема поддержания заданного режима включает блок азотного снабжения, в котором происходит генерирование из воздуха азота, направляемого в камеры, вакуумный насос, центробежный и осевые вентиляторы, систему трубопроводов, приборы автоматического контроля.
Для быстрого выведения камер на режим хранения используют центральный разделительный аппарат, с помощью которого получают газ с содержанием азота до 96%. Поступающий в камеру азот вытесняет из нее воздух, который по специальному трубопроводу удаляется в атмосферу.
Заданный состав газовой среды в камерах поддерживается блоками автоматического регулирования газообменниками.
Каждая камера с РГС имеет отдельный блок, установленный за ее пределами. Он состоит из мембранного газоразделительного аппарата, осевых вентиляторов, регулирующей и запорной аппаратуры и трубопроводов.
Работа газообменника основана на методе мембранного разделения газовых смесей в результате неодинаковых скоростей проникания молекул разных газов через разделительную мембрану за счет перепада парциальных давлений.
Верхний и нижний пределы концентраций СО2 и О2 задаются и могут изменяться: по кислороду до 3-10%, по углекислому газу до 4-10%. С помощью газообменника избыток последнего удаляется, а газовая смесь обогащается кислородом из воздуха. Для удаления избытка углекислого газа из камер совместно с газообменником работает блок вакуум-насосов.
Данная установка требует строительства особо герметичных камер. Для камер с РГС разработана специальная техника безопасности при их эксплуатации.
Дальнейшая специализация объектов системы хранения требует создания не только более совершенной материально-технической базы хранения, но и улучшения и внедрения новых форм заготовок, совершенствования транспортировки, применения новых видов тары и упаковки.
Значительный интерес представляет специализированный четырехэтажный холодильник для бананов и цитрусовых, спроектированный и построенный в Румынии в 80-е годы. Интерес вызван идентичностью климатических условий Румынии и юга Украины, а также тем, что холодильник выстроен в Бухаресте, достаточно удаленном от морских портов.
Холодильник пристроен к уже существующему одноэтажному холодильнику. Вместимость холодильника составляет 2000 т бананов или 3000 тонн цитрусовых. Общий объем холодильных камер составляет 29750 м3 (полезный эффективный объем достигает 27200 м3), из которых 23750 м3 предназначено для холодильного хранения, а 6000 м3 могут быть использованы для дозревания бананов.
Поскольку территория, отведенная для строительства холодильника, была ограничена по площади, было принято решение о строительстве многоэтажного холодильника. Размеры холодильника 30×42 м (в плане), высота 30 м, четыре этажа, из которых каждый имеет высоту 7,5 м. Каркас монолитный из железобетона, опоры и безбалочное перекрытие размещены по квадратной сетке 6×9 м. Перекрытие рассчитано на полезную нагрузку 20000 Па. Стены выполнены из сборных железобетонных панелей.
Первый этаж холодильника находится на отметке +1,15, оборудован двумя закрытыми платформами для автомобильного транспорта, связанными центральным коридором, по обеим сторонам которого находятся две холодильные камеры и одна камера, предназначенная для отбора и сортировки.
Второй и третий этажи холодильника имеют одинаковую планировку, т. е. большие холодильные камеры и одна шлюзовая камера.
Автомобильная платформа и центральный коридор первого этажа выполнены на двух уровнях: нижний предназначен для перевозки товаров, а верхний для размещения машинного оборудования. На четвертом этаже имеется пять больших холодильных камер, расположенных по обеим сторонам центрального коридора. Шлюзовая камера второго и третьего этажей, а также коридор четвертого этажа выполнены на двух уровнях: нижний предназначен для перевозки товаров, а верхний для размещения оборудования. Доступ на этажи осуществляется посредством трех подъемников, а для персонала по лестнице.
Изоляция стен выполнена по системе так называемый «непрерывный кожух», т. е. она непрерывна по четырем уровням и обеспечивает непрерывное соединение с изоляцией крыши. Пол первого этажа не изолирован, изолируются только потолки на каждом этаже; изоляция кровли производится снаружи, а гидроизоляция накладывается сверху. В качестве изолирующего материала используются плиты из пенополистирола.
Холодильная установка с промежуточным хладоносителем (гликоль) выполнена с двумя температурными контурами, которые могут работать и в совместном режиме. Централизованная холодильная установка выполнена на базе старой существующей установки за счет ее расширения.
Холодильная установка состоит из двух вертикальных аммиачных компрессоров общей холодопроизводительностью 139 кВт в режиме работы при температуре 260-308 К (-13 — +35 °С), двух горизонтальных кожухотрубных конденсаторов и одной градирни.
На верхнем уровне платформы для автомобильного транспорта холодильника для бананов имеется специальная камера для холодильного оборудования, где установлены три горизонтальных кожухотрубных испарителя, два отделителя жидкости и три насоса для рециркуляции промежуточного хладагента. Холодильное оборудование в целом может работать совместно и в двух независимых контурах охлаждения: один с рассолом с температурой +2 °С (температура испарения -3 °С) для холодильных камер хранения бананов при температуре +12 °С, а другой с рассолом с температурой -8 °С (температура испарения -13 °С) для камер хранения цитрусовых при температуре +2 °С.
Таким образом, можно обеспечить одновременное хранение как бананов, так и цитрусовых, причем каждая из холодильных камер может быть подсоединена к любому из двух контуров охлаждения.
В холодильных камерах система охлаждения выполнена с применением воздухоохладителей с охлаждающей поверхностью 170 м2 и двумя вентиляторами с расходом воздуха 13000 м3/час. Воздухоохладители смонтированы в верхней части холодильных камер и установлены в специальных нишах на первом и четвертом этажах, а также на железобетонных платформах на втором и третьем этажах.
Станции регулирования и распределения и все вспомогательное оборудование смонтированы на верхнем уровне коридоров и шлюзовых камер. В добавление к основной охлаждающей батарее воздухоохладители для камер созревания бананов включают в себя также нагревательную батарею, которая соединяется напрямую с линией подачи горячей воды. Размораживание охладителей осуществляется с помощью предварительно нагретой воды, причем воздухоохладители имеют распределители с распылительными соплами для воды.
Защита рассола от замерзания осуществляется путем установки реле протока типа PHS-50, а также управляющих клапанов постоянного давления типа CVM и термостатов типа CVM-T.
Автоматическое регулирование температуры и влажности воздуха, а также их регистрация осуществляются в каждой из одиннадцати холодильных камер. Приборы для регистрации температуры могут управлять посредством специального реле работой электромагнитного клапана и работой вентилей воздухоохладителей холодильных камер.
Принятое решение обеспечивает большую точность в отношении регулирования температуры. По достижении заданной температуры питание рассолом прекращается, а вентиляторы непрерывно работают для поддержания равномерной в объеме температуры воздуха.
Для регулирования относительной влажности воздуха в каждой холодильной камере предусмотрен специальный кондиционер типа ACS/1, который обеспечивает заданную влажность и нагрев. Заданная влажность достигается путем пульверизации воды с помощью специальных форсунок, смонтированных на лопастях вентилятора. Вода из водосборного поддона устройства затем снова подается с помощью специального насоса, который обеспечивает производительность пульверизации до 8 м3/час.
Гигростат воздушной среды камеры управляет вентилятором и водяным насосом устройства климатизации. Распределение влажного воздуха, поступающего из устройства климатизации, осуществляется посредством пластмассовой перфорированной трубы.
Для получения температуры +20 °С в камерах созревания на четвертом этаже холодильника используют систему горячего водоснабжения. Регулирование температуры воздуха осуществляется автоматически. Во вспомогательных помещениях и в техническом коридоре четвертого этажа нагрев в зимний период обеспечивается с помощью конвекторов-радиаторов. Вентиляционные установки обеспечивают поддержание предельной концентрации двуокиси углерода, допустимой в холодильных камерах, путем осуществления постоянного обновления воздуха, проходящего через воздухоохладители для охлаждения до рабочей температуры. Для этого на всех этажах здания холодильника предусмотрены вентиляционные каналы с осевыми вентиляторами для наддува воздуха.
Удаление охлажденного воздуха из камер первого, второго и третьего этажей осуществляется через специальный эвакуационный воздуховод. В камерах дозревания бананов, где удаление двуокиси углерода представляет собой особую важность, отвод газа производится через специальную систему каналов с осевыми вентиляторами.
При проектировании была предусмотрена современная технология, отвечающая уровню мировой техники и технологии холодильного хранения бананов и цитрусовых.
Температуры в камерах регулируются автоматически с небольшими перепадами, никогда не превышающими 1 К по сравнению с заданной рабочей температурой. Влажность воздуха в камерах также регулируется автоматически в пределах выше 90% с помощью системы централизованной климатизации, посредством которой осуществляется распределение увлажненного воздуха по системе трубопроводов.
Специальная вентиляция холодильных камер обеспечивает поддержание определенной концентрации двуокиси углерода во время созревания бананов, когда содержание CO2 не должно превышать 0,2%, чтобы не задержать процесс созревания. Для ускорения процесса созревания бананов предусмотрена подача этилена в виде «азетила» (смесь азота и этилена) в камеру созревания, чтобы не прибегать к применению специальных антифлаграторов (оборудование, предотвращающее воспламенение со взрывом).
Охлаждающая система рассчитана на охлаждение 300 тонн фруктов в сутки, кроме расхода энергии на хранение продуктов при определенной рабочей температуре. Нагревательная установка может достичь температуры режима, примерно +20 °С, за 20 часов.
После взвешивания фрукты поступают в камеры хранения на первом, втором и третьем этажах холодильника. Транспортировка в горизонтальном направлении осуществляется с помощью электрокар, а по вертикали между этажами грузы перемещаются с помощью грузовых подъемников. Штабелирование фруктов в камерах на каждом уровне осуществляется с помощью электрокаров.
В камерах четвертого этажа происходит постепенное дозревание бананов. Созревшие бананы снова опускают на первый этаж, и после товарной обработки они поступают в продажу.
Указанный холодильник представляет собой новое конструкторское решение, поскольку его камеры имеют высоту, почти равную высоте камер одноэтажного холодильника. Расстояние между опорами составляет 6×9 м, что позволило увеличить грузовую площадь. Грузовые операции на каждом уровне осуществляется с использованием тех же погрузчиков, что и в одноэтажных холодильниках. В связи с тем, что холодный контур четырехэтажного здания близок к кубической форме, теплопотери за счет теплопередачи значительно снижены.
По сравнению со стоимостью 1 м3 рабочего пространства одноэтажного холодильника, стоимость единицы рабочего пространства вновь построенного холодильника значительно снижена.
В связи с возрастающей ролью тропической плодовой продукции в рационе питания населения многих стран мира вопросы хранения этой продукции на основе создания специализированных хранилищ приобретают все большее значение.