W artykule przedstawiono zagadnienia występujące w komorach chłodniczych wysokiego składowania związane z konwekcją wymuszoną oraz swobodną.

Obiekty chłodnicze są dzisiaj w coraz większym stopniu zautomatyzowane. Chłodnie do wysokości 14 metrów do nie-dawna były nazywane wysokimi, dziś to obiekty średniowysokie. Takie obiekty posiadają zwykle system regałów przesuwnych obsługiwanych przez operatora na wózku widłowym. Obiekty w pełni zautomatyzowane to chłodnie bardzo wysokie o wysokości sięgającej 40 metrów. Takie obiekty wymagały ponownego spojrzenia na obieg powietrza w chłodni. Wpływ ruchu powietrza wewnątrz komory chłodniczej ma olbrzymie znaczenie na jakość przechowywanych towarów i koszty eksploatacyjne obiektu. Podczas projektowania tych obiektów należy starannie przemyśleć rozmieszczenie wentylatorowych chłodnic powietrza, gdyż w wysokich obiektach chłodniczych część ruchu powietrza zawsze odbywa się na drodze konwekcji swobodnej. Obieg powietrza w średniowysokich komorach chłodniczych

Chłodnie półautomatyczne o średniej wysokości są wyposażane w chłodnice wentylatorowe zapewniające wymuszony obieg powietrza. Chłodnice są umieszczone pod stropem chłodni. Wentylatory chłodnic powinny zapewnić odpowiedni zasięg strugi powietrza. Nie przekracza on 50 metrów. W takich obiektach straty przez bramy i zyski ciepła od „ciepłego” produktu mają istotny wpływ na wielkość chłodnic i urządzenia chłodniczego. Zapotrzebowanie wydajności chłodniczej dla takich obiektów waha się między 10 a 20 W/m3. Z tego powodu bardzo istotne dla kosztów eksploatacji i jakości składowanego produktu jest wykonanie doków załadunkowych. Chłodzony przedsionek, kurtyny powietrzne czy podajniki rolkowe dla palet z automatyczną śluzą to metody na ograniczenie tych strat.

Każde miejsce paletowe w chłodniach z regałami przesuwnymi jest bardzo cenne. Z tego powodu coraz częściej umieszcza się chłodnice powietrza w zabudowie umieszczonej po-za obrysem chłodni. Takie rozwiązanie pozwala na nawiew powietrza nad regałami w środkowej części chłodni. Dostęp do chłodnicy jest ułatwiony. Zabudowa zewnętrzna ma zwykle osobne drzwi. Istnieją rozwiązania (choć dość kosztowne), w których na czas odtajania cała zabudowa chłodnicy jest oddzielana od chłodni.

Rys. 1. System nawiewny dostarczania zimnego powietrza od góry

Rys. 2. System wyciągowy dostarczania powietrza od góry

Obieg powietrza w bardzo wysokich komorach chłodniczych

Rys. 3. System dostarczania powietrza zimnego od dołu „cold lake”

Bardzo wysokie chłodnie z racji wymagań związanych z niskimi kosztami eksploatacji mogą być dość długie (nawet do 120 m). Dodatkowym poważnym utrudnieniem dla pro-wadzenia instalacji w wysokich chłodniach jest wewnętrzna konstrukcja stalowa chłodni, co utrudnia mocowanie rurociągów i stacji zaworowych. Jednym ze sposobów na ograniczenie ilości chłodnic, zapewnienie właściwego zasięgu powietrza oraz skrócenie i uproszczenie instalacji jest rozwiązanie pokazane na rysunku 2. Jest to proste, pewne rozwiązanie stosowane w chłodniach już wiek temu. Wadą takiego rozwiązania jest jednak zwiększone zużycie energii pobieranej przez wentylatory. Innym rozwiązaniem dla obiegu powietrza w bardzo wysokich chłodniach jest metoda łącząca wymuszony pracą wentylatorów ruch powietrza z konwekcją naturalną. Ten sposób pokazano na rysunku 3. W rozwiązaniu tym chłodnice są umieszczone na podeście nad regałami z reguły na jednym z krótszych boku chłodni. Zadaniem wentylatorów chłodnic jest tylko doprowadzić powietrze do poziomu podłogi chłodni. Reszta pracy jest pozostawiona naturze. Powietrze nagrzewa się od produktu, podłogi i ścian i unosi w wyniku konwekcji naturalnej. W fazie projektowania należy wziąć pod uwagę wszelkie przeszkody na drodze strugi powietrza. Taki naturalny ruch powietrza łatwo zaburzyć, a tym samym skrócić zasięg działania i zwiększyć miejscowe różnice tempera-tury. W wysokich chłodniach w fazie projektowania doświadczeni wykonawcy stosują metody numeryczne modelowania ruchu powietrza i rozkładu temperatury. Obieg powietrza typu „cold lake”, bo tak przyjęło się go nazywać, jest już dziś stosowany powszechnie w wysokich mroźniach. Osiąga się wówczas różnicę temperatury w chłodni o wysokości 25÷40 m na poziomie 2÷3 K. Obieg powietrza wymuszany jest za pomocą chłodnic wentylatorowych (rys. 4.), które mogą być umieszczane, w zależności od objętości komory: pod sufitem, lub przy podłodze komory chłodniczej.

Rys. 4. Systemy chłodnic wentylatorowych; a) chłodnice wentylatorowo-podsufi towe; b) chłodnice wentylatorowe przypodłogowe

Modelowanie konwekcji swobodnej i konwekcji wymuszonej (…)

Obliczenia numeryczne dla wysokiej komory chłodniczej pod obciążeniem (..)

Podsumowanie

Rys. 10. Widok numerycznie wyznaczanej komory chłodniczej

Wysokie chłodnie to nowoczesne zautomatyzowane obiekty pozwalające na obniżenie kosztów eksploatacji przypadających na składowaną paletę produktu. Obiekty te stanowią nowe wyzwanie dla konstruktorów i wykonawców instalacji chłodniczych. Jedną z ważniejszych kwestii jest wybór czynnika chłodniczego i usytuowanie maszynowni chłodniczej, a ko-lejnym zagadnieniem jest sposób obiegu powietrza omawiany w tym artykule. Metody numeryczne przychodzą z pomocą projektantom i użytkownikom takich obiektów.