Склады-холодильники

Современный склад-холодильник – это, как правило, отдельно стоящее здание, в котором находятся камеры хранения и вспомогательные помещения. Склады имеют подъездные автомобильные и железнодорожные пути и оснащены крытыми или открытыми эстакадами для приема и отпуска продукции. Конструктивные решения склада должны соответствовать СНиП 2.11.02-87 «Холодильники», по которым теплоснабжение, отопление, вентиляция, водопровод и канализация должны отвечать следующим требованиям.

• Очистка воздуха, удаляемого из помещений машинного и аппаратного отделений аммиачных холодильных установок, предусматривается в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91.

• Аварийная вентиляция должна иметь пусковые приспособления и в вентилируемых помещениях (у выходов), и вне их (у наружных дверей), а также автоматически включаться при увеличении концентрации аммиака в помещениях выше предельно допустимой.

• Вентиляторы и электродвигатели для вытяжной и аварийной вентиляции аммиачных машинных и аппаратных отделений предусматривают во взрывобезопасном исполнении.

• Помещения для хранения картофеля, овощей, фруктов должны быть оборудованы приборами и устройствами, позволяющими контролировать и автоматически поддерживать температуру воздуха, а также приборами контроля относительной влажности. Конденсация влаги на внутренних поверхностях стен и на потолках не допускается.

• Холодильники должны быть оборудованы хозяйственно-питьевым, производственным и противопожарным водопроводами и системами канализации.

• Внутренний противопожарный водопровод в охлаждаемой части зданий холодильников (холодильные камеры с транспортным коридором) не предусматривается. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение надлежит принимать, как для зданий категории В.

• В зданиях холодильников должна предусматриваться открытая прокладка сетей внутреннего производственного водоснабжения. Прокладка сетей водоснабжения в охлаждаемых помещениях не допускается.

• Для охлаждения машин и аппаратов холодильных установок допускается применение воды технического качества со следующими основными показателями:

• жесткость общая – 2…6 мг-экв/л;
• наличие свободной углекислоты – 10…100 мг-экв/л;
• концентрация водородных ионов рН = 6,5…8;
• мутность – 2…5 мг/л; железо – 0,1…0,3 мг/л.

• Вода, потребляемая для мойки оборудования, инвентаря и полов, камер соленых рыботоваров, электролитных при зарядных станциях и ремонтных помещений самоходных машин, должна отвечать требованиям ГОСТ Р 51232–98.

• Поливочные краны должны быть установлены в камерах соленых рыботоваров, электролитных при зарядных станциях и в ремонтных помещениях самоходных машин из расчета один кран на 500 м² площади пола, но не менее двух кранов на этаж, на грузовых платформах – через каждые 25 м. В камерах соленых рыботоваров и на грузовых платформах должен быть предусмотрен сухотрубный водопровод.

• Для холодильных установок должны предусматриваться, как правило, оборотные системы водоснабжения.

• Воду, которая образуется при оттаивании воздухоохладителей, обычно используют в системе оборотного водоснабжения или на другие технологические нужды.

• Бытовые и производственные сточные воды следует отводить в бытовую канализацию раздельными выпусками.

• Сточные воды от приборов и аппаратов необходимо отводить в бытовую канализацию через индивидуальные или групповые гидравлические затворы, располагаемые в отапливаемых помещениях.

• Сети канализации, прокладываемые в помещениях с отрицательными температурами воздуха и в неотапливаемых помещениях, должны быть оборудованы системой обогрева.

• Сточные воды от мытья платформ необходимо отводить в бытовую канализацию. На выпусках следует устанавливать колодцы с гидрозатвором.

Эффективность работы любого склада, особенно если речь идет о хранении продуктов питания, зависит от комплекса факторов – ассортимента хранимой продукции, месторасположения склада, квалификации сотрудников и др. Не последнее место отводится уровню складского оборудования и автоматизации бизнес-процессов. Стремительное развитие рынка оптовой и розничной торговли продуктами питания, укрупнение торговых объектов, развитие крупных торговых сетей и т. д. – все эти причины обусловливают повышение внимания к качеству складского оборудования. Если не каждый отдельный товар, то группа товаров, входящих в ассортиментный набор, требует специфических условий и технологий хранения. Учитывая тот факт, что в зависимости от размеров ассортимент современного склада продуктов питания может составлять до 50 тысяч наименований, задача обеспечения склада необходимым оборудованием представляется довольно сложной. По этой причине выбору эффективного холодильного оборудования должно предшествовать всестороннее изучение технических и экономических условий процесса переработки материальных потоков. Только на основании тщательного анализа и расчетов можно успешно решить технические вопросы, возникающие при подборе оборудования и его монтаже.

Для отвода тепла из холодильных камер применяют три основных типа систем охлаждения:

• непосредственного охлаждения;
• с промежуточным хладоносителем;
• воздушные (эти системы охлаждения применяют редко).

К основным характеристикам, которые учитываются на первом этапе при выборе холодильного оборудования, относятся:

• обеспечиваемый температурный диапазон (поддерживаемые температурные режимы);
• удобство монтажа и сервисного обслуживания;
• коэффициент технического резервирования;
• затраты на хладагент;
• степень заводской готовности оборудования и др.

Затем решают следующие задачи:

• выбирают схему охлаждения;
• определяют тип хладагента;
• определяют оптимальную производительность компрессорной, конденсаторной и испарительной частей системы при различных нагрузках;
• выбирают оптимальную схему прокладки трубопроводов.

Естественно, в каждом конкретном случае возникает большое количество частных технических задач, от правильности решения которых зависит надежность работы всей системы.

Для поддержания необходимого температурного режима используют, как правило, системы непосредственного охлаждения или системы с хладоносителем. В системе непосредственного охлаждения жидкий хладагент из конденсатора, пройдя регулирующий вентиль, поступает в испарительные батареи, расположенные в охлаждаемых помещениях. За счет теплоты окружающего воздуха хладагент кипит, охлаждая воздух. Пары хладагента из батарей отсасываются компрессором. Система непосредственного охлаждения обязательно включает компрессорный агрегат и один или несколько воздухоохладителей, размещаемых в камерах хранения. Кроме того, в зависимости от того, как подается жидкий хладагент в испарительные батареи, системы непосредственного охлаждения подразделяют на насосные и безнасосные. В безнасосных системах жидкость поступает в батареи под действием разности давлений конденсации и кипения хладагента, а в насосных она подается специальным насосом. Насосные системы применяют главным образом на крупных холодильниках.

В качестве охлаждающей среды в системе непосредственного охлаждения применяется хладагент (фреон или аммиак), который при кипении в воздухоохладителе забирает тепло из окружающей среды. При выборе между фреоном и аммиаком учитывают следующие соображения: преимущества использования в качестве хладагента аммиака (R717) обусловлены тем, что он обладает термодинамическими и теплофизическими характеристиками, позволяющими получать высокий к.п.д. в холодильных установках, химически нейтрален по отношению к большинству конструкционных материалов холодильных установок, не растворяется в смазочных маслах, применяемых в конструкциях холодильных установок, за исключением меди и сплавов на ее основе, не чувствителен к влаге и легко обнаруживается в случае утечки, не способствует созданию парникового эффекта, имеет невысокую стоимость (не более 2200 руб./т) и легко доступен на рынке.

Вместе с тем у аммиака есть ряд серьезных недостатков. В частности, это вещество высокотоксичное (считается, что предельно допустимая концентрация аммиака в рабочих помещениях должна быть не выше 20 мг/м³, но даже при более низкой концентрации характерный запах аммиака в случае его появления вызывает сильную панику; при более высоких концентрациях появляются серьезные затруднения дыхания вплоть до удушья; смертельная концентрация аммиака – 30 г/м³), оно взрывоопасно (при концентрации в воздухе 200…300 г/м³ возникает угроза самопроизвольного взрыва; температура самовоспламенения равна 650 °С), создает опасность ожогов при растворении в воде, поскольку этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла, а кроме того, имеет высокую температуру нагнетания при сжатии в холодильных компрессорах.

Указанные недостатки аммиака приводят к возникновению серьезных организационно-технических и юридических проблем при проектировании, монтаже и эксплуатации аммиачных холодильных установок. В связи с этим в последние 10…15 лет при решении вопроса о выборе холодильного агента предпочтение все чаще отдается галогенсодержащим углеводородам – хладонам, или, как их принято называть в обиходе, фреонам. Из них наиболее широко в настоящее время применяется хладон (фреон) R22. Этот хладагент нетоксичен и взрывобезопасен, у него низкая температура нагнетания при сжатии в компрессорах, хорошие (по сравнению с другими хладонами) теплофизические и термодинамические характеристики, он химически нейтрален к большинству конструкционных материалов, имеет довольно низкий озоноразрушающий потенциал (ОРП = 0,05; по этому показателю данный R22 близок к аммиаку), в больших количествах производится в России, а стоимость его приемлемая.

К преимуществам системы непосредственного охлаждения относятся: простота конструкции холодильной установки; быстрое охлаждение камер, которое начинается сразу после пуска компрессора; возможность применения более высоких температур кипения для поддержания требуемых температур в охлаждаемом объеме по сравнению с другими способами охлаждения, что делает систему непосредственного охлаждения в эксплуатации наиболее выгодной, особенно для камер с низкими температурами (морозильных). Недостатками системы непосредственного охлаждения являются: опасность проникновения в охлаждаемые помещения хладагента, например аммиака, запах и концентрация которого может отрицательно повлиять на качество охлаждаемого продукта и здоровье людей, эксплуатирующих оборудование; увеличенная опасность в пожарном отношении (при работе с горючими хладагентами); сложность регулирования работы компрессора, особенно при наличии нескольких камер с разными температурами.

В установках с косвенным (промежуточным) охлаждением используется жидкий хладоноситель. Понижение температуры в холодильных камерах достигается за счет теплообмена между охлаждаемой средой и холодным хладоносителем, циркулирующим в теплообменных аппаратах. Хладоноситель в свою очередь охлаждается в испарителе при кипении хладагента. Такая система состоит из двух холодильных контуров: системы охлаждения жидкости (чиллера), работающей на хладагенте, и контура промежуточного хладоносителя (воды, пропиленгликоля или формиатных хладоносителей). Тепло окружающей среды в воздухоохладителях передается промежуточному хладоносителю, с помощью которого оно переносится к хладагенту.

Преимущества системы охлаждения с промежуточным хладоносителем следующие: исключается возможность проникновения хладагента непосредственно в охлаждаемую среду (в охлаждаемый продукт); простота регулирования температуры охлаждаемой среды в холодильных камерах, что достигается путем изменения количества хладоносителя, направляемого в теплообменный аппарат охлаждаемой камеры. Однако по сравнению с системой непосредственного охлаждения при охлаждении с промежуточным хладоносителем требуются: дополнительные линейные компоненты – теплообменный аппарат (испаритель), насос, запорная арматура; компрессор большей хладопроизводительности, так как при наличии теплоносителя (промежуточного хладоносителя) хладагент должен кипеть при более низкой температуре, а при этом снижается как хладопроизводительность, так и экономичность работы компрессора; большой расход электроэнергии на получение и передачу холода.

Система непосредственного охлаждения может быть централизованной и децентрализованной. В централизованной схеме в качестве холодильной машины используется один многокомпрессорный агрегат, снабжающий хладагентом все воздухоохладители. Децентрализованная схема состоит из нескольких локальных холодильных систем, полностью независимых друг от друга. Централизованные системы с многокомпрессорным агрегатом более удобны в управлении, чем децентрализованные, поскольку управлять компрессорами, конденсаторами и воздухоохладителями можно из одного места. Также более удобны обслуживание и ремонт таких систем, ведь компрессорное оборудование и агрегаты децентрализованной системы размещены, как правило, в разных частях склада, что затрудняет их обслуживание. В свою очередь у децентрализованной системы охлаждения есть свои преимущества:

• не требуется специальное помещение для многокомпрессорного агрегата, а к монтажу небольших однокомпрессорных установок не предъявляется жестких требований по площади;
• у небольших однокомпрессорных установок высокий коэффициент резервирования (ремонт или замена одной из них не оказывает определяющего влияния на производительность системы в целом);
• децентрализованная система охлаждения предполагает небольшую протяженность и несложную систему разводки трубопроводов.

Как уже отмечено, в качестве жидкого хладоносителя в установках с косвенным охлаждением могут использоваться различные жидкости. В температурном диапазоне до +2 °С лучшим хладоносителем по теплофизическим, экономическим и экологическим параметрам является вода. Ее недостатки – высокая коррозионная активность по отношению к металлам и склонность к отложению солей на стенках оборудования. При температуре от +2 до –20 °С по совокупности характеристик теплофизических, экономических, токсикологических и органолептических, толерантности к изменению условий эксплуатации, надежности и стабильности лучшим для пищевых производств является хладоноситель на основе пропиленгликоля. При температуре ниже –20 °С те преимущества, которые дает пропиленгликоль, нивелируются повышением его вязкости, а на первый план выходят формиатные хладоносители, которым присущи чрезвычайно привлекательные теплофизические характеристики, практически не уступающие рассолу на основе CaCl₂ и лучшие, чем у многих других хладоносителей.

Однако их чувствительность к загрязнениям и кислороду воздуха сделала возможным применение формиатных хладоносителей только в закрытых системах в ограниченном интервале температур и с соблюдением целого ряда предосторожностей и ограничений.

В заключение отметим, что строительный рынок складов-холодильников будет развиваться в перспективе по двум направлениям: компании, которые позиционируют себя в качестве оптовых трейдеров, предлагающих большой ассортимент оборудования, разнообразие цен, несколько поставщиков с широким модельным рядом; компании, выполняющие проекты «под ключ» – выяснение проблем заказчика, разработка конкретного проекта, выбор необходимого оборудования и т. д. В любом случае будущее за теми компаниями, которые смогут предоставить потребителю за разумные деньги комплексное решение его задач и высокий уровень технической поддержки и сервиса.