Wybrane zagadnienia badania mebli chłodniczych |
Data dodania: 11.10.2007 |
Publikację niniejszą poświęcono wybranym zagadnieniom dotyczącym badania mebli chłodniczych na przykładzie przeprowadzanego w Centralnym Ośrodku Chłodnictwa w Krakowie badania otwartego regału wielopółkowego z wymuszonym obiegiem powietrza ziębiącego. Meble chłodnicze są coraz powszechniej wykorzystywane przy sprzedaży i ekspozycji żywności we wszelkiego rodzaju działających i powstających w szybkim tempie sklepach branży spożywczej, a liczba ich różnorodnych zastosowań ciągle rośnie. Rosnące wymagania ekologiczne i ekonomiczne, zaostrzające się przepisy, a także znaczna konkurencja międzynarodowa i krajowa wymuszają wzrost zainteresowania badaniami tych urządzeń.
Ustalanie warunków pracy mebla Po zakończeniu rozruchu mebla i dokonaniu opisanych wcześniej czynności oraz ustawieniu regulatorów nastawnych urządzenia zgodnie z wnioskami wynikającymi z obserwacji jego pracy podczas rozruchu, załadowano go tzw. pakietami pomiarowymi w kształcie równoległościanów spełniających wymagania w/w normy PN-EN ISO 23953-2. Wymiary i masa pakietów pomiarowych powinny być zgodne z danymi wyszczególnionymi w tabeli 1. Materiał wypełniający pakiet stanowi mieszaninę następujących substancji i zawiera: ● 76,42% wody, ● 23,00% oksyetylometylocelulozy, ● 0,50% chlorku sodowego, ● 0,08% para-chlorometa-krezolu. Temperatura zamarzania tego materiału wynosi -1oC (jego charakterystyka cieplna odpowiada charakterystyce chudej wołowiny). Wartość entalpii wynosząca 285 kJ/kg powinna odpowiadać temperaturze (-1±0,5)oC. Opakowanie pakietu stanowi folia z tworzywa sztucznego powstała z zespolenia łatwego do uszczelnienia wysokociśnieniowego polietylenu o grubości 120 µm i pokrywającej go z zewnątrz folii politereftalanowej o grubości około12,5 µm. Może to być także inny materiał posiadający właściwości zapewniające jak najmniejszą wymianę wilgoci z otoczeniem. Emisyjność powierzchni w temperaturze 25oC powinna wynosić 0,9±0,05. Niektóre z pakietów o masie 500 g (50 mm x 100 mm x 100 mm) są przystosowane do pomiaru temperatury poprzez wyposażenie ich w czujniki temperatury umieszczone w środku geometrycznym i posiadające bezpośredni kontakt z materiałem wypełniającym. Należy przedsięwziąć wszelkie środki pozwalające zminimalizować przewodzenie ciepła z zewnątrz i uniknąć możliwości przedostawania się powietrza poprzez otwór w opakowaniu służący do wprowadzenia czujnika temperatury do wnętrza pakietu. Powietrze to może bowiem spowodować utlenienie się materiału wypełniającego pakiet i ubytek jego wagi. Pakiety z czujnikami temperatury nazywane są pakietami-M (patrz rys. 3). W wyniku częstego używania i nacisku wywieranego przez ładunek mebla chłodniczego pakiety pomiarowe i pakiety M mogą zmieniać swoje wymiary i masę. Dlatego należy je przechowywać w odpowiednich warunkach, w schłodzonym pomieszczeniu i raz w roku sprawdzać, czy mieszczą się w podanych poni-żej tolerancjach wymiarowo-wagowych. a) zmiana wymiarów liniowych w granicach: 1) ± 4 mm dla wymiarów w zakresie od 25 do 50 mm; 2) ± 8 mm dla wymiarów w zakresie od 100 do 200 mm; b) ubytek masy nie większy niż 5%, c) brak widocznych uszkodzeń (otworów) w opakowaniu. Jeżeli parametry pakietów nie mieszczą się w w/w granicach oznacza to, że ich "żywotność" dobiegła końca i należy je wymienić. Niezbędna do przeprowadzenia badań liczba pakietów wyniosła: 432 szt. pakietów 1000 g, 136 szt. pakietów 500 g oraz 54 szt. pakietówM. Sposób rozmieszczenia pakietów w badanym meblu w trakcie badań przedstawiono na rys. 5. (...) Funkcjonowanie mebli chłodniczych - wnioski z badań Głównymi zagadnieniami, którym producent i użytkownik mebla chłodniczego powinien poświęcić szczególną uwagę są: ● właściwa eksploatacja mebla, ● wydajność parowacza, ● jakość kurtyny powietrznej, ● wpływ oświetlenia mebla. Jeśli przyjmiemy założenie, że mebel jest dobrze zaprojektowany i wykonany a jego praca jest należycie nadzorowana, pozostanie rozważenie zagadnienia jego "regulacji". Napełnienie parowacza Od napełnienia parowacza, o bezpośrednim odparowaniu czynnika ziębniczego, zależy jego wydajność i zdolność odbierania przewidzianej dla niego ilości ciepła i w związku z tym uzyskanie właściwej temperatury produktów, z uwzględnieniem górnej i dolnej jej granicy. Dopasowaniem wymiennika zajmuje się zwykle producent mebla, wymaga to sporej ilości badań i testów kontrolnych, laboratoryjnych i fabrycznych. Natomiast raz opracowany, przetestowany i dobrany przez producenta wymiennik powinien rozwiązywać większość występujących problemów. W bieżącym użytkowaniu, na działanie mebla duży wpływ mają: ● strumień powietrza przepływający przez parowacz, ● strumień czynnika ziębniczego. Strumień powietrza przepływającego przez parowacz może mieć różną (zmienną) temperaturę zależną m.in. od temperatury otoczenia zewnętrznego, zaburzeń pracy lub kształtu kurtyny powietrznej oraz wydajności samego parowacza. Strumień ten może być mniej lub bardziej wilgotny - w zależności od pory roku, od funkcjonowania klimatyzacji w miejscu funkcjonowania mebla. Może być także mniej lub bardziej regularny - w zależności od stopnia oszronienia parowacza, zanieczyszczenia kanałów powietrznych, prawidłowego ponownego montażu obudowy parowacza po naprawach i konserwacji mebla, od dobrego uszczelnienia przepustów przewodów ziębniczych i elektrycznych, a także syfonów odpływu wody. (...) Zawór rozprężny Do podstawowych zadań zaworu rozprężnego należy właściwe napełnienie parowacza. Przegrzanie par czynnika chłodniczego opuszczającego parowacz jest parametrem w rzeczywistości decydującym o przepływie czynnika przez zawór. Umiejętność właściwego regulowania niewielkiego przegrzania pozwala na uzyskanie maksymalnego napełnienia parowacza, a w związku z tym, na jego optymalne wykorzystanie. Zastosowany w opisywanym meblu elektroniczny zawór rozprężny działa na identycznej zasadzie jak powszechnie stosowane zawory termostatyczne, działanie to można w skrócie określić jako "sterowanie przegrzaniem". Czujnik "zwykłego" zaworu zastąpiony jest sondami, a aspekt mechaniczny działania sił wewnętrznych czujnika termostatycznego realizowany jest przez silniki (cewki) sterowane regulatorem elektronicznym. Zawór taki działa na zasadzie dwupołożeniowej to znaczy, że zasilanie parowacza jest 100% lub 0%, natomiast okresy wtrysku cieczy są bardzo krótkie. Jak już wspomniano, sterowanie takim zaworem odbywa się poprzez regulator, który otrzymuje sygnał od co najmniej 2 czujników. Pierwszy czujnik przekazuje ciśnienie w kontrolowanym parowaczu, drugi zaś wskazuje przegrzanie, jest więc czujnikiem temperatury umieszczonym na wyjściu z parowacza (z zasady w tym samym miejscu co czujnik klasycznego termostatycznego zaworu rozprężnego). Parametry przekazywane do regulatora pozwalają na utrzymanie przegrzania przewidzianego przez producenta mebla w celu zapewnienia pełnej mocy parowacza. Reakcja tego typu zaworu może być o wiele szybsza, ponieważ manipuluje się wyłącznie czasem otwarcia (nie ma żadnych przekładni mechanicznych). Właściwość ta jak również niezależność pracy zaworu od rodzaju czynnika chłodniczego w urządzeniu, uważane są za podstawowe jego zalety. Do wad zaliczyć można powstające przy wtrysku czynnika na zasadzie "100 lub 0%" uderzenia cieczy w instalacji chłodniczej mogące przyczynić się w pewnych przypadkach do uszkodzeń lub szybszego starzenia się materiałów. Producenci zaworów proponują w celu ograniczenia tego zjawiska lekkie przewymiarowanie przewodów doprowadzających czynnik ciekły ze skraplacza do zaworu rozprężnego. W meblach chłodniczych obciążenie parowacza charakteryzuje się dużą zmiennością: osiąga maksimum przy uruchamianiu sprężarki, po odszronieniu lub wstawieniu nowego towaru w celu schłodzenia. Po fazie dochodzenia do właściwego stanu pracy mebel osiąga temperaturę przechowywania, obciążenie ziębnicze parowacza jest na poziomie minimalnym i mebel osiąga tzw. normalny cykl funkcjonowania. Obciążenie ziębnicze w fazie dochodzenia do stanu eksploatacyjnego może być 2-3 razy wyższe od obciążenia minimalnego. Stąd prawidłowy dobór zaworu rozprężnego stanowi duże wyzwanie dla producentów mebli, a pewne kompromisy są nieuniknione. (...) Odszranianie Stabilność pracy parowacza uważana jest za podstawowy warunek prawidłowej pracy mebla chłodniczego. Uzyskanie tej stabilności jest bardzo trudne. Oprócz opisanych wcześniej problemów z prawidłowym zasilaniem parowacza czynnikiem chłodniczym pojawia się oszronienie wymiennika. Szron i lód osadzający się na parowaczu szybko tworzy warstwę izolującą, która może znacznie obniżyć jego wydajność. Oczywiście spada wtedy także stopień schłodzenia powietrza. Szron zakłóca również przepływ powietrza przez wymiennik stwarzając dodatkowe opory na jego drodze. Natężenie przepływu powietrza maleje. Ten poważny problem można rozwiązać tylko poprzez stopienie szronu czyli odszranianie. W nowoczesnych meblach chłodniczych widoczna jest tendencja do zwiększania liczby odszronień, nawet jeśli w zamian czas trwania każdego z nich się skraca. Należy jednak pamiętać, że mimo iż odszranianie powoduje poprawę pracy instalacji chłodniczej to jednak podczas odszraniania nie ma chłodzenia. Efekty braku chłodzenia w tym czasie, skumulowane dodatkowo z włączaniem się grzałek wspomagających odszranianie widać natychmiast na wykresach temperatur pakietów-M jako charakterystyczne falowanie krzywych (patrz rys. 8 A i B). Kurtyna powietrzna Kurtyna powietrzna ma pierwszorzędne znaczenie głównie dla pionowych, otwartych mebli chłodniczych. Im większy jest obszar otwarty, tym trudniejsze jest sterowanie takim meblem. Od jakości kurtyny powietrznej zależy stopień mieszania się powietrza z otoczenia i powietrza o temperaturze, w której przechowywane są produkty w meblu chłodniczym. Wymiana ta powinna być jak najsłabsza. Przedostawanie się ciepłego i wilgotnego powietrza z otoczenia do wnętrza mebla powoduje wzrost obciążenia parowacza jak również szybsze pokrywanie się go szronem. Bezpośrednią konsekwencją tego zjawiska jest obniżenie wydajności mebla i zwiększone zużycie energii elektrycznej. Oświetlenie Kolejnym zagadnieniem wymagającym rozważenia jest oddziaływanie zainstalowanego w meblu oświetlenia, bowiem oświetlanie produktów spożywczych przechowywanych w meblach powoduje możliwość ogrzania ich otoczenia oraz pojawienie się promieniowania. Problem jest tym trudniejszy do pokonania, że produkty wystawione są na działanie światła w różny sposób, a często zdarza się tak, że te, które są silniej oświetlone znajdują się w części mebla w której najtrudniej jest utrzymać wymaganą temperaturę (np. w pobliżu krawędzi półek). Promieniowanie jest problemem, którego nie da się całkowicie wyeliminować. Należy sporo uwagi poświęcić wyborowi sposobu oświetlenia mebli chłodniczych, zarówno pod względem ilościowym jak i jakościowym. Powszechna jest też opinia, że aby produkty spożywcze były mniej wrażliwe na światło i promieniowanie trzeba jeszcze wiele zrobić w dziedzinie opakowań. Zakończenie Priorytetem w użytkowaniu sklepowych mebli chłodniczych powinno być zapewnienie właściwej temperatury produktów, a dopiero następnym celem oszczędne gospodarowanie energią. Z tą myślą sformułowano wymagania normalizacyjne odnośnie mebli chłodniczych - gdzie jeden z podstawowych wskaźników - klasa temperaturowa mebla zależy od temperatur osiąganych przez produkt (pakiety pomiaroweM) oraz warunków, w których mebel pracuje (klasy klimatycznej pomieszczenia do badań). Natomiast zużycie energii elektrycznej jest parametrem ważnym ale nie decydującym o przydatności mebla, oczywiste jest bowiem, że urządzenie, które nie chłodzi należycie produktów spożywczych, zużywa znacznie mniej energii niż nawet wysoce energooszczędne urządzenie, w którym proces chłodzenia przebiega prawidłowo. Połączenie obu wymienionych wyżej celów czyli uzyskanie odpowiednich temperatur produktu i oszczędne gospodarowanie energią nie jest łatwe lecz dzisiaj, dzięki znacznemu rozwojowi technik chłodniczych, jest w znacznej mierze możliwe. Przyczynią się do osiągnięcia tego celu głównie gruntowne badania mebli chłodniczych. Wydaje się, że pomimo iż są one kosztowne i pracochłonne, są niezbędne dla dalszego rozwoju technik przechowywania i eksponowania produktów żywnościowych.
wydanie 9/2007
CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ: |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019