Cách thiết kế phòng lạnh bảo quản trái cây và rau quả: 7 bước thực tế

A cold room can display a steady 2 °C and 92% relative humidity and still cost you a week of shelf life. The setpoint is the last five percent of the design. What actually protects produce is the order of the decisions made before anyone chooses a compressor: which crops the room must hold, how much heat has to be removed and how fast, how well the envelope resists heat and vapor, how gently the cooler dries the air, and how the system behaves on the hottest afternoon of the year.

Phiên bản ngắn gọn: thiết kế để kéo xuống thay vì giữ, không bao giờ trộn lẫn các loại cây trồng không thể chia sẻ một bầu không khí, giữ cho thiết bị bay hơi ấm ở mức tải cho phép và lắp đặt bản đồ nhiệt độ trong phòng thay vì một nhiệt kế duy nhất. Mỗi phần bên dưới giải thích một quyết định kèm theo các con số, dung sai và sai sót xuất hiện trên các dự án thực tế.

Bắt đầu với phần cắt và phong bì lưu trữ của nó

Kết luận đầu tiên: xây dựng căn phòng xung quanh một danh sách cây trồng, không phải xung quanh sơ đồ mặt bằng. Một căn phòng lớn thường là câu trả lời đắt giá nhất, bởi vì nhu cầu về nhiệt độ và độ ẩm giữa các mặt hàng khác nhau rất nhiều nên một nhóm luôn phải chịu đựng.

Nhiệt độ là con số ai cũng nhớ; độ ẩm là yếu tố quyết định bạn bán cân hay giảm cân. Hầu hết các loại trái cây và rau quả giữ độ ẩm tương đối tốt nhất trong khoảng từ 90% đến 95%, nhưng hành khô và tỏi muốn có độ ẩm tương đối từ 65-70%, và việc đặt chúng trong cùng phòng với các loại rau lá xanh đảm bảo rằng một trong hai loại rau củ đó là sai. Ethylene là bẫy thứ hai: táo, chuối và cà chua giải phóng nó, trong khi các loại rau lá xanh, dưa chuột và cà rốt phản ứng với nó bằng cách chuyển sang màu vàng, đốm hoặc chuyển sang vị đắng.

Các thanh hiển thị phạm vi nhiệt độ giống như bảng (màu sắc của thanh chỉ thay thế để dễ đọc). Nếu danh sách cắt chứa hai nhóm có điểm đặt cách nhau hơn 4°C, hãy lập kế hoạch cho hai phòng. Bức tường và cửa phụ thường có giá thấp hơn một vụ thu hoạch bị hư hỏng.

Tính toán tải lạnh theo đúng thứ tự

Kết luận: xác định kích thước nhà máy phù hợp với tải trọng kéo xuống ở môi trường xung quanh thiết kế, không phải đối với tải trọng giữ ở trạng thái ổn định. Trong phòng sản phẩm tươi sống, tải trọng giữ thường chỉ bằng 15-25% mức đỉnh điểm.

Một phòng táo nặng 50 tấn là một ví dụ hữu ích. Sản phẩm đến ở nhiệt độ 20°C và phải giảm xuống khoảng 1-2°C trong vòng 24 giờ. Nhiệt lượng sản phẩm là 50.000 kg x 3,6 kJ/kg/K x 19 K chia cho 86.400 s, tức là khoảng 40 kW. Hô hấp tăng thêm khoảng 1 kW, truyền qua các tấm 100 mm khoảng 2 kW vào một buổi chiều nóng bức, quạt bay hơi và rã đông khoảng 5 kW, cửa mở khoảng 5 kW, con người và ánh sáng khoảng 2 kW. Điểm thiết kế thực tế đạt gần 55 kW.

Một căn phòng chỉ tính riêng tải trọng khoảng 10 kW sẽ chỉ có khoảng 1/5 công suất yêu cầu. Máy nén sẽ chạy liên tục, cây trồng sẽ không bao giờ bị kéo xuống và sự cố sẽ xuất hiện dưới dạng trái cây mềm hơn là báo động.

• Tốc độ làm mát là một quyết định chất lượng. Việc làm mát 7/8 mất khoảng ba lần thời gian làm mát một nửa, do đó, một pallet có thời gian làm mát nửa giờ là 6 giờ cần khoảng 18 giờ để đạt được nhiệt độ cuối cùng trong khoảng 12,5%.
• Việc làm mát trước bên trong phòng bảo quản buộc bạn phải xác định kích thước mọi thứ cho ngày bận rộn nhất trong mùa. Một khu vực làm mát trước riêng biệt thường rẻ hơn so với việc trồng cây chính quá khổ và nó giúp cửa hàng ổn định trong khi vụ thu hoạch mới đến.

Kích thước phong bì: Tấm, sàn và cửa

Kết luận: đối với một căn phòng có nhiệt độ từ 0 °C đến 10 °C, tấm PIR 80-100 mm là đủ. Các tấm mỏng hơn tiết kiệm được một ít vốn và tăng thêm số giờ sử dụng máy nén trong mười lăm năm tới.

Một tấm PIR 100 mm có giá trị U khoảng 0,22 W/m2/K. Trên diện tích 200 m2 và chênh lệch 25 K, tức là tải truyền tải khoảng 1,1 kW và gần hơn 2 kW vào một buổi chiều nóng nực với ánh nắng chiếu vào tường. Nó trông có vẻ nhỏ so với tải sản phẩm 40 kW nhưng nó chạy hàng giờ mỗi ngày và đó là phần tải mà bạn có thể giảm vĩnh viễn bằng một bức tường tốt hơn.

Kiểm soát hơi quan trọng hơn độ dày. Giữ lớp chắn hơi ở phía ấm, bịt kín các mối nối của tấm và tạo bọt cho mọi đường ống và cáp xuyên qua. Khe hở 5 mm rò rỉ độ ẩm nhiều hơn so với tấm thoát nhiệt và kết quả là đóng băng ở các khớp nối, sàn nhà bị phồng lên và cửa không còn đóng được nữa.

• Sàn nhà: lớp cách nhiệt dưới tấm sàn, lớp hoàn thiện chống trượt và độ dốc khoảng 1:100 về phía cống bị mắc kẹt. Một cái bẫy khô cho phép không khí ẩm, ấm len lỏi dưới các tấm pin.
• Cửa: Cửa trượt hoặc cửa hai cánh dài 1,2-1,5 m dành cho phòng có nhiệt độ trung bình, có rèm dạng dải nơi có lượng người qua lại nhiều. Không bao giờ đặt cửa trực tiếp trước thiết bị bay hơi.
• Đường dẫn khí: giữ khoảng cách 300-500 mm bên dưới bộ làm mát và ở lối về, sử dụng lối đi 3,0-3,5 m cho xe nâng và xếp các thùng các-tông có khoảng trống thẳng hàng với luồng không khí.

Luồng không khí và độ ẩm quyết định thời hạn sử dụng

Kết luận: chạy thiết bị bay hơi ở nhiệt độ ấm nhất mà tải cho phép. Sự khác biệt giữa không khí trong phòng và nhiệt độ bay hơi, TD, xác định độ khô của bề mặt cuộn dây và bề mặt cuộn dây xác định độ ẩm trong phòng.

Một căn phòng 4°C được phục vụ bởi một bộ làm mát chạy ở -8°C hoạt động với TD 12 K. Không khí chạm vào cuộn dây đó được làm mát xuống dưới điểm sương của nó, hơi ẩm ngưng tụ trên các cánh tản nhiệt và độ ẩm tương đối ổn định ở mức gần 70-75% thay vì 90-95% mà cây trồng cần. Chọn máy làm mát có khoảng cách vây rộng, thường là 4,5-6 mm đối với sản phẩm tươi sống, để cuộn dây hoạt động như một bề mặt làm mát chứ không phải là máy hút ẩm.

Thiết bị bay hơi nhiệt độ trung bình loại DD Thiết bị bay hơi loại DD chủ yếu thích hợp cho kho lạnh ở -18°C. Có thể bảo quản thực phẩm đông lạnh như thịt, cá ở nhiệt độ thấp. Xem sản phẩm →

Chuyển động không khí phải nhẹ nhàng trong phòng bảo quản và chỉ nhanh trong phòng làm mát trước. Lưu trữ lâu dài hoạt động tốt nhất ở tốc độ khoảng 0,05-0,1 m/s xuyên qua ngăn xếp, trong khi làm mát sơ bộ bằng không khí cưỡng bức cần 0,5-2 m/s. Trong cả hai trường hợp, không khí phải di chuyển qua tải chứ không phải xung quanh nó.

Kiểm soát rã đông là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sự thay đổi độ ẩm. Sử dụng rã đông ngoài chu kỳ hoặc theo yêu cầu bằng cách chấm dứt nhiệt độ cuộn dây thay vì đồng hồ cố định. Mỗi lần rã đông không cần thiết sẽ bổ sung thêm nhiệt và nước cho căn phòng, và mỗi lần rã đông không cần thiết sẽ khiến cuộn dây bị đóng băng.

Xây dựng hệ thống lạnh như một gói

Kết luận: chọn máy nén, bình ngưng và bộ làm mát cùng nhau bằng nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ. Mã lực danh nghĩa là một nhãn hiệu; năng lực tại điểm nhiệm vụ của bạn là kỹ thuật.

Đối với các phòng vừa và nhỏ, một thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí với máy nén pittông dạng cuộn hoặc nửa kín đáp ứng hầu hết các ứng dụng về rau quả. Các dự án lớn hơn thường biện minh cho các giá đỡ song song, bình ngưng làm mát bằng nước hoặc máy nén trục vít, trong đó hiệu suất tải một phần và lượng chất làm lạnh quan trọng hơn chi phí ban đầu.

Bộ ngưng tụ làm mát bằng không khí Bộ làm mát bằng không khí là một thiết bị đạt được khả năng làm mát bằng cách tản nhiệt qua không khí. Nó bao gồm máy nén, bình ngưng, thiết bị bay hơi, bộ phận tiết lưu và bộ điều khiển ... Xem sản phẩm →

Điều chỉnh thiết bị làm mát phù hợp với dải nhiệt độ: các thiết bị nhiệt độ cao dành cho phòng chín và ủ, các thiết bị nhiệt độ trung bình dành cho phòng sản xuất 0-10 °C và các thiết bị nhiệt độ thấp chỉ dành cho sản phẩm đông lạnh nằm chung tòa nhà. Việc lựa chọn chất làm lạnh cũng tuân theo logic tương tự. R448A, R449A và R507A vẫn phổ biến cho các hệ thống nhiệt độ trung bình và thấp; propan có hiệu quả trong các thiết bị kín nhỏ nhưng cần có giới hạn điện tích và thông gió; amoniac và CO2 phù hợp với các nhà máy lớn, nơi đã có sẵn đội ngũ nhân viên được đào tạo và phát hiện rò rỉ.

Làm việc với một nhà sản xuất máy nén bán kín cũng sản xuất thiết bị ngưng tụ và bộ làm mát, giữ cho số liệu công suất nhất quán tại một điểm làm việc, thay vì để ba danh mục không thống nhất trong cùng một buổi chiều.

Lên kế hoạch loại bỏ nhiệt trước khi đổ sàn

Kết luận: quyết định nơi nhiệt bị loại bỏ trước khi bố trí được cố định, vì nó hạn chế cả địa điểm và ngân sách.

Bình ngưng làm mát bằng không khí là thiết bị mặc định cho các phòng vừa và nhỏ. Chúng cần không gian trống, xung quanh và phía trên cuộn dây khoảng 1-1,5 m, không có sự tuần hoàn giữa các thiết bị và vị trí mà bụi, lá cây và khí thải ấm không quay trở lại cửa vào. Vào ngày thiết kế ở nhiệt độ 38-40 °C, hệ thống làm mát bằng không khí có thể mất 10-15% công suất mà nó thể hiện ở điểm định mức 32 °C, do đó, bình ngưng có kích thước quá lớn hoặc chấp nhận nhiệt độ ngưng tụ cao hơn và hệ số hiệu suất thấp hơn.

Bình ngưng làm mát bằng không khí loại V V là viết tắt của cửa thoát khí đỉnh kiểu chữ V. Vỏ được làm bằng thép tấm chất lượng cao, bề mặt được phốt phát và phun sơn để chống ăn mòn. Xem sản phẩm →

Bình ngưng làm mát bằng nước với tháp giải nhiệt hoặc bộ làm mát mạch kín giải quyết các vấn đề về tiếng ồn và môi trường xung quanh cao, nhưng chúng bổ sung thêm khả năng xử lý nước, chống đóng băng và bảo trì. Chọn chúng khi môi trường xung quanh thực sự nghiêm trọng hoặc khi bình ngưng phải nằm gần ranh giới có giới hạn tiếng ồn.

Hoa hồng với dữ liệu, sau đó kiểm tra lại mỗi mùa

Kết luận: chấp nhận phòng lạnh có bản đồ nhiệt độ và đường cong kéo xuống chứ không phải nhiệt kế để gần cửa.

Đường cong ở trên thể hiện mô hình cổ điển: không khí trong phòng đạt đến điểm đặt trong vòng vài giờ, trong khi lõi sản phẩm mất gần hết thời gian trong ngày. Nếu hai đường dây ngừng hội tụ thì nhà máy thiếu công suất hoặc luồng không khí bị tắc.

• Lập bản đồ chín điểm, bao gồm hai góc gần cửa và xác nhận độ chênh lệch duy trì trong khoảng 1°C sau 24 giờ với đầy tải.
• Ghi lại đường cong kéo xuống bằng đầu dò lõi trên một pallet và giữ nó làm đường cơ sở cho các mùa trong tương lai.
• Kiểm tra quá nhiệt và làm mát phụ ở môi trường thiết kế, xác minh việc kết thúc rã đông, xác nhận cống thoát nước và đặt cảnh báo về nhiệt độ, thời gian mở cửa và mất điện.

Khi hiệu suất giảm sút, hãy tìm hiểu các dấu hiệu thay vì đoán mò; một cấu trúc phân tích lỗi hệ thống lạnh kho lạnh tiết kiệm sản phẩm hơn nhiều so với việc thay thế các bộ phận một cách ngẫu nhiên.

Câu hỏi thường gặp

Phòng lạnh rau quả cần độ dày tấm bao nhiêu?

Đối với các phòng có nhiệt độ từ 0°C đến 10°C, tấm PIR 80-100 mm bao phủ hầu hết các dự án. Các tấm dày hơn sẽ có giá thành khi căn phòng tiếp giáp với mái nhà nóng hoặc bức tường có ánh nắng hoặc khi chênh lệch nhiệt độ vượt quá 25 K.

Táo và rau lá xanh có thể ở chung một phòng được không?

Không an toàn. Táo giải phóng ethylene, còn các loại rau lá xanh, dưa chuột và cà rốt phản ứng với nó bằng cách chuyển sang màu vàng và thối rữa nhanh hơn. Nhu cầu về độ ẩm của chúng cũng khác nhau, vì vậy hai phòng nhỏ hơn với các phòng riêng biệt thường tự chi trả trong vòng một mùa.

Tôi có cần một phòng làm mát trước riêng biệt không?

Đúng là hơn vài tấn mỗi ngày. Nhiệt lượng tại hiện trường là tải đơn lớn nhất và việc loại bỏ nó trong một khoang chuyên dụng sẽ giúp phòng lưu trữ ổn định thay vì buộc nhà máy chính phải chạy ở mức cao điểm trong vài giờ mỗi ngày.

Thiết kế kho lạnh cho trái cây và rau quả chủ yếu là vấn đề về trật tự: xác định danh sách cây trồng, sau đó là tải hàng, sau đó là phong bì, sau đó là ngăn làm mát và chỉ sau đó là thiết bị. Mỗi bước phụ thuộc vào bước trước nó và một căn phòng bỏ qua việc tính toán tải không thể được sửa chữa bằng bộ điều khiển tốt hơn.