Контроль влажности в холодильных помещениях с помощью технологии адсорбции

В данной статье будет обсуждаться сложности, с которыми сталкиваются проектировщики подобных хранилищ и возможные решения при применении технологии адсорбции.

При проектировании холодильных помещений, одна из проблем, с которой сталкиваются проектировщики — это как избежать образования инея на испарителях, появления льда на конвейерных лентах, стенах и полах помещения из-за попадания влаги с воздухом через двери, с продукцией, вентиляционные отверстия и т.д. Основной способ частично справиться с подобными явлениями  это оттайка (размораживание).

Однако, применение адсорбционного оборудования, контролирующего влажность, более практичное решение данной проблемы. Определенное количество в достаточной мере осушенного воздуха подается в помещение погрузки/выгрузки для создания принудительного давления для предотвращения попадания влагонасыщенного воздуха при открытии ворот загрузочного помещения. Также, принимая во внимание образование влаги внутри холодильника, выделяемой хранящимися продуктами, определенное количество воздуха осушается на основе замкнутой циркуляции. В случае, если холодильник разделен на различные температурные отсеки, различное количество сухого воздуха с определенной температурой, подается в эти отсеки для предотвращения образования льда и снижения количества циклов оттайки.

СИСТЕМА ХОЛОДИЛЬНОГО ХРАНИЛИЩА

Для лучшего понимания целей обеспечения контроля влажности в холодильнике, мы можем разделить последние на два типа:

• Пассивные хранилища
• Активные хранилища

Пассивные используются для хранения скоропортящихся товаров на средний либо длительный период времени.

Активные это морозильные камеры, имеющие высокую оборачиваемость хранящихся продуктов. В данных хранилищах происходит частое, ежедневное перемещение товаров. Также могут быть различные температурные зоны, внутри одного склада, для хранения различных типов продуктов.

В то время как спроектировать холодильную систему пассивного хранилища сравнительно легко,  для создания активного холодильника требуется принять во внимание многие условия, в том числе:

1. Предотвращение образования льда на стенах, полах, конвейерах
2. Предотвращение льдообразования на испарителях для снижения цикличности процесса разморозки и тем самым повышения эффективности работы холодильной системы.
3. Недопущение образования инея  возле дверей погрузочного помещения
4. Предотвращение впитывания влаги картонной упаковкой, так как влажный картон размягчается и приходит в негодность.

Как мы видим, все вышеперечисленные проблемы в основном связаны с контролем влажности в помещении. В активных холодильниках, основная влажностная нагрузка поступает через открытые двери при погрузке/ выгрузке товаров вместе с наружным воздухом, влажность которого намного выше, чем у воздуха в помещении, что приводит к вышеперечисленным проблемам.

Как мы все знаем, когда воздух охлаждается, он сжимается и в холодильнике создается отрицательное давление, что приводит к подсасыванию наружного воздуха.  Изоляция дверей не может быть герметичной на 100% и воспрепятствовать поступлению воздуха в процессе погрузки/ выгрузки.  Разница в давлении и плотности воздуха между наружным  воздухом и воздухом в холодильнике, а также примерное время открытия и закрытия дверей важные данные для расчета поступления влаги в помещение. Пары влаги оседают на испарителях, что приводит к образованию инея. Со временем это снижает  производительность, увеличивает энергопотребление холодильного оборудования, в дальнейшем возникает необходимость производить разморозку. В процессе разморозки в помещение поступает тепло, которое впоследствии необходимо отводить холодильной машиной. Уменьшение поступления влаги, снижает необходимость производить разморозку, что в свою очередь снижает нагрузку на холодильное оборудование. В  итоге возрастает эффективность оборудования и снижается потребление электроэнергии.

В дополнение, когда теплый наружный воздух поступает в помещение, он вступает в контакт со стенами, полом и другими поверхностями, что приводит к образованию льда. Скользкие полы и падающий лед создают угрозу безопасности сотрудников, находящихся в помещении. Это также может вызвать туманообразование в разгрузочном помещении.

Удаление влаги из воздуха, до того как он попадет в холодильное помещение это ключ к устранению льдообразония на испарителях, полах, стенах и потолках.

Осушение на основе технологии адсорбции предлагает простое решение для снижения проникновения влаги методом подачи осушенного воздуха в разгучный отсек, который создает положительное давление и тем саамы предотвращает поступление влажного воздуха в холодильное помещение.

РАСЧЕТ ВЛАЖНОСТНЫХ НАГРУЗОК

В первую очередь необходимо определить количество температурных зон в помещении, в зависимости от типов хранящихся продуктов. Типичные условия хранения приведены в таблице

Кондитерские изделия	Содержание влаги, %	Относительная влажность, %	Температура хранения, °С	Срок хранения, мес.
Шоколад	0,36	40	10	6
Молочный шоколад	0,52	40	10	2
Леденцы	0,76	40	10	4
Орехи в шоколадной глазури	0,91	40-45	10	4
Булочки с орехами	5,16	45-50	10	3
Нуга	6,14	50	10	3
Сливки	6,56	50	10	6
Конфеты	7,53	50	10	6
Карамель	9,04	50	10	6
Помадка	10,21	65	10	5
Желатиновые конфеты	15,11	65	10	6
Зефир	16,00	65	10	3

Для расчета влажностной нагрузки, мы возьмем для примера активное холодильное помещение, для хранения мороженного и конфет. В отделе хранения мороженного должна быть температура  -12°С, в то время как в отделе хранения конфет необходима температура 10°С. Кроме того, в разгрузочном отсеке температура должна быть 15°С. Конденсации влаги не будет происходить, если точка росы воздуха ниже чем поверхностная температура стен, полов и оборудования.

Самая низкая температура конденсации в данном помещении  -30°С, это температура на испарителях в отсеке хранения мороженного. Для того, чтобы полностью избежать разморозки, точка росы в помещении должна быть ниже -30°С. Однако более практичным и экономичным решением будет поддержание точки росы на уровне  -12°С, при этом подавать осушенный воздух в помещение прямо на испарители.

В отсеке хранения конфет, чтобы сохранить как состояние картонной упаковки, так и свежесть самого продукта, необходимо поддерживать максимальную ОВ не более 50% (см. табл. 1).Точка росы при 50% ОВ и 10°С составляет 0°С. Поддержание температуры на уровне 0°С позволит избежать намокание картона и улучшит эффективность холодильной системы благодаря устранению образования инея на испарителях.

В разгрузочном отсеке, в идеале температура конденсации должна быть -18°С, однако более практичнее поддерживать ее на уровне 0°С, как и в кондитерском отделе, что позволяет избежать намокания полов и образования тумана.

Система подачи воздуха должна быть разработана таким образом, чтобы направлять осушенный воздух в зону дверного отсека. Принимая во внимание вышеуказанные условия, нам необходимо рассчитать влажностную нагрузку.

РАЗГРУЗОЧНЫЙ ОТСЕК

Так как в данное отделение напрямую поступает наружный воздух, там будет максимальное количество влаги. Основные источники, которые дают 90% поступления влаги это открытые двери и поступление свежего воздуха через вентиляционную систему.

Важно понимать, что надлежащий контроль за временем нахождения дверей открытыми может существенно снизить просачивание влаги. Данный вопрос должен быть на постоянном контроле у менеджмента склада.

Влажностная нагрузка вентиляционного воздуха может быть уменьшена подачей полностью осушенного наружного воздуха в достаточном количестве, чтобы он препятствовал просачиванию воздуха с улицы. Количество вентиляционного воздуха, основанное на необходимости покрыть утечки воздуха, доходит до 1700м³/час. Данное кол-во воздуха необходимо принять во внимания, чтобы подобрать подходящий осушитель воздуха для обеспечения необходимых условий в разгрузочном отсеке.

Так как прочие нагрузки сравнительно малы, общая внутренняя влажностная нагрузка составит порядка 41кг влаги в час. Чтобы справиться с данной нагрузкой и поддержать температуру 15°С при точке росы 0°С, необходим произвести следующий расчет

• Общая влажностная внутренняя нагрузка составляет 41000г/кг
• Абсолютная влажность при t=15°С при точке росы 0°С – 3,78г/кг
• Абсолютная влажность наружного воздуха при 35°С и ОВ 60% — 21г/кг

Расчетная  производительность осушителя для устранения внутренней влажностной нагрузки следующая (без вентиляционного воздуха):

0,85х41000/3,78-0,7=11300м³/час

Если мы добавим к этому объему 1700м³/час вентиляционного воздуха, то общая требуемая производительность осушителя по воздуху (учитывая небольшой запас мощности) составит порядка 15000 м³/час.

Исходя из этого, на входе в осушитель будут следующие условия:

Температура = (13300х15)+(1700х35)/15000=17,2°С

Влажность = (13300х3,78)+(1700х21)/15000=5,7г/кг

Влагосъем = 0,85х(3,78-0,5)х15000=41820г/кг

Так как наша расчетная влажностная нагрузка составляла 41000г/кг, осушитель производительностью 15000м³/час способен поддерживать требуемые условия.

ВАРИАНТЫ УСТАНОВКИ

1. Один осушитель  с мощностью 15000м3/час, с расширенным воздуховодом для подачи осушенного воздуха к дверям, ведущим в хранилища, и к воротам, где производится выгрузка с транспорта.
2. Два осушителя мощностью 7500 м3/час каждый, один подает воздух к дверям холодильных помещений, другой к воротам для машин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные преимущества применения контроля влажности в холодильных помещениях с использованием адсорбционного осушения:

• Снижение производственных травм, благодаря уменьшению риска падения и скольжения паллет на мокром полу
• Снижение операционных затрат
• Уменьшения частоты проведения разморозок
• Независимый температурный контроль
• Улучшение санитарных условий в помещении, благодаря устранению образования инея, льда и т.д.
• Улучшение условий хранения продуктов и упаковки
• Уменьшение количества циклов оттайки
• Снижение энергопотребления холодильной установки