Портовые холодильники служат для краткосрочного хранения грузов при их перегрузке с одного вида транспорта на другой, например с водного на железнодорожный транспорт и т, п. Строятся такие холодильники в речных или морвких портах. Для них характерны большие объемы грузовых операций, операций по осмотру и сортировке продуктов, для чего предусматриваются специальные помещения. Особенно высока должна быть степень механизации грузовых работ, в частности для погрузки и разгрузки судов.
Распределительные холодильники предназначены для равномерного обеспечения городов и промышленных центров сезонными продуктами питания в течение всего года. Так же, как и базисные холодильники, характеризуются относительно большой вместимостью помещений для хранения продуктов.
Торговые холодильники служат для кратковременного хранения продуктов на торговых базах, в магазинах, столовых, ресторанах и т. п. Характерными для этого типа холодильников являются повышенные температуры хранения и менее строгие требования в отношении поддержания постоянных условий хранения. К этой же группе холодильных установок относятся также устройства для текущего хранения продуктов в торговой сети.
Транспортные холодильники предназначены для создания необходимых низкотемпературных условий перевозки продуктов на разнообразных средствах транспорта. Различают железнодорожный, водный, автомобильный и авиационный холодильный транспорт, а также холодильные контейнеры. Все эти виды холодильных устройств являются связующими элементами между отдельными звеньями непрерывной холодильной цепи. Транспортные холодильники могут предназначаться и для производственных или заготовительных целей. Так, например, имеются промысловые суда, на которых производится замораживание рыбы, передвижные устройства на автомобилях для замораживания ягод и т. п.
Домашние (бытовые) холодильники служат для кратковременного хранения продуктов в домашних условия и для производства небольшого количества льда. Они являются последним звеном непрерывной холодильной цепи.
Приведенная классификация холодильников в определенной степени условна, так как иногда функции холодильников могут меняться или сочетаться.
Различные холодильники могут сравниваться друг с другом по объему или емкости камер хранения, а также по производительности помещений или устройств для термической обработки (охлаждения или замораживания). В зарубежной практике размер холодильников обычно характеризуют объемом камер хранения в кубических метрах. В странах СНГ размер холодильников принято оценивать емкостью в тоннах (кроме домашних холодильников, размер которых определяют по полезному объему в кубических дециметрах, а также торгового холодильного оборудования и других малых установок, объем которых измеряют в кубических метрах). Емкость холодильника определяется количеством груза в тоннах, которое может одновременно храниться в грузовом объеме холодильника. Так как в одном и том же объеме помещения можно разместить неодинаковое количество различных продуктов (в соответствии с их объемной массой), то для сравнения холодильников между собой приходится вводить понятие об условной емкости помещений (или емкости по условному грузу), под которой понимают емкость холодильника при загрузке его мороженым мясом. По величине условной емкости холодильники подразделяются на малые, имеющие емкость до 500 т, средние — до 5000 т и крупные — свыше 5000т.
Другой характеристикой величины холодильника является производительность оборудования для осуществления основных технологических процессов: охлаждения и замораживания (а иногда и размораживания).
Холодильные установки любой отрасли промышленности в зависимости от характера технологического процесса могут быть двух видов: 1) технологический процесс предусматривает непрерывное понижение температуры охлаждаемого объекта от начальной температуры до необходимой конечной; 2) технологический процесс требует поддержания постоянных параметров охлаждаемой среды, такие установки работают в условиях стационарного теплового состояния.
Так, в охлаждаемых помещениях холодильных установок второго вида должны устанавливаться и длительное время поддерживаться определенные параметры воздушной среды. К таким параметрам состояния воздуха внутри охлаждаемого помещения относятся прежде всего температура и влажность воздуха.
Третьим параметром воздушной среды является скорость движения воздуха. Кроме этого, в ряде случаев приходится очищать воздух помещения от механических и бактериальных загрязнений, запаха, а также поддерживать определенный состав газовой среды.
Холодильные установки работают при переменных внешних условиях, т. е. неизменно выводятся из состояния равновесия. Если теплоприток QT становится больше теплоотвода Q0, то это вызывает повышение температуры. Если же теплоприток оказывается меньше теплоотвода, то результатом такого неравенства будет понижение температуры в помещении.
2. СВОЙСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изоляция ограждений холодильных сооружений оказывается в трудных условиях прежде всего из-за непрерывных изменений температуры и влажности наружного воздуха, переменного воздействия солнечной радиации и ветра. Потоки теплоты и влаги не только меняются по величине, но иногда (при относительно высоких температурах в помещениях) и по направлению. Особенностью работы холодильной изоляции является возможность конденсации водяного пара на поверхностях ограждения или внутри изоляции, а в некоторых случаях и замерзания выпавшей влаги. В этих условиях необходимо, чтобы теплоизоляционные материалы не только имели хорошие первоначальные свойства, но и по возможности сохраняли их в условиях длительной эксплуатации. По этой причине теплоизоляционные материалы должны обладать определенными свойствами, позволяющими изолированным ограждениям успешно выполнять свои функции в течение значительного срока.
1. Основное свойство, которым должен обладать теплоизоляционный материал, — это низкая способность проводить теплоту, характеризуемая соответственно малой величиной коэффициента теплопроводности λ [Вт/(мК). В определенной степени указанное свойство предполагает малую объемную массу материала (кг/м3). Связь между двумя этими величинами объясняется тем, что характерной особенностью структуры теплоизоляционных материалов является высокая пористость. Можно сказать, что каждый теплоизоляционный материал состоит из каркаса твердого вещества, образующего оболочку пор (ячеек, капилляров), и воздуха (или другого газа), заполняющего объем пор. В связи с такой неоднородностью структуры теплоизоляционных материалов характеристикой их массы является не плотность, а объемная масса, представляющая собой массу единицы объема системы.
Благодаря пористой структуре изоляционных материалов их коэффициент теплопроводности определяется соотношением между количеством воздуха (или газа) внутри пор, обладающего весьма низким коэффициентом теплопроводности, и вещества в твердой оболочке. Так, сухой неподвижный воздух при 0°С имеет коэффициент теплопроводности λ= 0,023 Вт/(мК), У газообразной двуокиси углерода λ = 0,014 Вт/(мК), у перегретого пара хладона-11 λ = 0,008 Вт/(м-К), а хладона-12 λ = 0,009 Вт/(мК); коэффициент теплопроводности оболочек пор находится в интервале от 2,3—5,8 Вт/(мК) для естественных минералов и растительных волокон до 10,5—419Вт/(мК) для металлов. Коэффициент теплопроводности материалов, применяемых для тепловой изоляции, в зависимости от вышеуказанного соотношения находится в пределах 0,015—0,35 Вт/(мК).
2. Теплоизоляционные материалы должны обладать малой гигроскопичностью и малым водопоглощением. Гигроскопичностью называется свойство материалов поглощать (сорбировать) водяной пар, а водопоглощением — поглощать капельно-жидкую воду. Этими свойствами различные материалы обладают в разной степени, но в результате их проявления влажность материалов возрастает.
Влажность материала характеризуется содержанием в нем свободной, т. е. химически не связанной воды. Численное значение влажности зависит от выбора количественной единицы измерения. Различают массовую и объемную влажность материала. Массовая влажность может быть отнесена к массе сухого или к массе влажного материала.
Объемной влажностью материала называется отношение объема влаги, содержащейся в образце материала, к объему самого образца. В этом определении вся влага независимо от того, в каком агрегатном состоянии она находится в материале, считается по объему капельной водой. Кроме того, предполагается, что при, поглощении воды объем материала не изменяется.
Содержащий влагу изоляционный материал может подвергаться гниению, в нем могут образовываться грибки и плесени, что приводит к разрушению материала и сокращению срока его службы.
3. Теплоизоляционные материалы должны быть температуростойкими и морозостойкими. Это значит, что материалы не должны становиться хрупкими при низких температурах и, кроме того, должны сохранять прочность и эластичность каркаса, подвергаясь многократному замораживанию и оттаиванию в увлажненном состоянии, т. е. при наличии воды в порах. Увеличение объема воды при ее замерзании в порах материала не должно вызывать образования трещин в материале или его разрушения.
4. Теплоизоляционные материалы должны быть негорючими или обладать возможно меньшей горючестью.
5. Теплоизоляционные материалы должны быть химически инертными по отношению к материалам, с которыми они могут контактировать в изоляционной конструкции, например не вызывать коррозию стальных стенок аппарата, на наружную поверхность которого наложен теплоизоляционный слой данного материала.
6. Теплоизоляционные материалы не должны иметь запаха или воспринимать запахи. Это качество существенно для пищевых предприятий, поскольку многие скоропортящиеся пищевые продукты легко воспринимают различные запахи, что ухудшает их потребительское качество. Некоторые же продукты (например, рыба) сами обладают запахом, который может быть воспринят теплоизоляционным материалом и передан другим продуктам, которые будут затем храниться в охлаждаемом помещении.
7. Теплоизоляционные материалы должны обладать способностью противостоять грызунам и не должны привлекать их.
8. Теплоизоляционные материалы должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать воздействия, неизбежные во время транспортировки, укладки и в процессе эксплуатации (нагрузка от продуктов, удары, вибрации).
9. Теплоизоляционные материалы должны легко обрабатываться (разрезаться, пилиться и т. д.) обычными режущими инструментами.
10. Теплоизоляционные материалы должны обладать удовлетворительными экономическими показателями. При прочих удовлетворительных свойствах высокая стоимость материала или его малые ресурсы ограничивают возможности применения такого материала.
Материалов, обладающих в равной и полной степени всеми перечисленными свойствами, пока не существует. Поэтому выбор теплоизоляционных материалов производится не только с учетом их положительных и отрицательных качеств, но иногда и реальной возможности получения материала на месте строительства, а также в зависимости от значения и назначения объекта.
По внешнему виду или способу применения в изоляционной конструкции теплоизоляционные материалы классифицируются на такие группы.
1. Штучные жесткие изделия, имеющие определенные размеры и форму; при выполнении изоляционных работ форму таких изделий обычно не изменяют. Для изоляции плоских поверхностей они могут быть в виде плит, блоков и кирпичей. Для изоляции криволинейных поверхностей (сосудов цилиндрической формы, трубопроводов) штучные жесткие изделия изготовляют в виде сегментов, брусков с трапециевидным сечением, скорлуп (полуцилиндрических оболочек). Производятся и изделия сложной конфигурации, предназначенные для изоляции фасонных частей трубопроводов (вентилей, тройников, угольников и т. п.).
2. Штучные гибкие изделия, имеющие определенные размеры, но форму этих изделий можно в некоторой степени изменять. Они производятся в виде матов, листов, рулонов и шнура. Такие изделия используются для изоляции как плоских, так и криволинейных поверхностей.
3. Сыпучие или засыпные материалы, представляющие собой рыхлую бесформенную массу с произвольным расположением частиц. Материалы могут быть зернистого строения (зерна, опилки), порошкообразного и волокнистого (нити, волокна).
4. Материалы, которые в конечном виде получают в самом процессе выполнения теплоизоляционных работ, например напылением на изолируемую поверхность или заливкой исходной смеси в изолируемое пространство. Благодаря такой технологии получения теплоизоляционного слоя они могут применяться для изоляции поверхностей любой конфигурации, даже очень сложной.
Большинство высокоэффективных материалов имеет малую механическую прочность. Материалы данной группы можно разделить на несколько подгрупп.
1. Органические естественные материалы. К ним относятся различные породы растительных волосков или растительного пуха, находившие ранее применение, но теперь редко используемые.
2. Органические искусственные материалы. Очень перспективными материалами этой подгруппы являются пенопласты, получаемые путем вспенивания синтетических смол. Пенопласты имеют мелкие замкнутые поры и этим отличаются от поропластов — тоже вспененных пластмасс, но имеющих соединяющиеся (незамкнутые) поры и потому не используемых в качестве теплоизоляционных материалов.
Теплоизоляционные материалы низкой эффективности включают такие материалы, которые используются главным образом как строительные, но могут выполнять также функции тепловой изоляции.
1. Органические естественные материалы. К ним относится древесина различной породы.
2. Неорганические естественные материалы. В эту подгруппу включаются естественные легкие камни: известняки, ракушечник, пемза.
3. Неорганические искусственные материалы. К ним относятся легкие, или теплые бетоны. Легкими называются бетоны, в которых в качестве крупного инертного заполнителя применены такие сравнительно легкие материалы, как шлак, пемза и др. В соответствии с видом заполнителя эти бетоны носят название шлакобетон, пемзобетон и т. п.
Таким образом, имеется большое количество теплоизоляционных материалов, из которых может осуществляться выбор в соответствии с назначением холодильной установки, с местными условиями строительства.
В настоящее время получил широкое распространение прогрессивный метод полносборного строительства холодильников из легких металлических конструкций заводского изготовления.
Традиционные методы возведения холодильников из сборного железобетона уже не в состоянии удовлетворять современным требованиям сокращения сроков и трудоемкости строительства, снижения расхода строительных материалов и облегчения массы конструкций, улучшения качества строительных работ и обеспечения максимальной заводской готовности зданий.
Указанным требованиям в наибольшей степени отвечают полносборные холодильники из легких металлических конструкций заводского изготовления. Широкое внедрение их в практику строительства стало возможно на основе достигнутого технического прогресса в области создания новых строительных и теплоизоляционных материалов, совершенствования и индустриализации методов строительства, разработки технологии и организации заводского изготовления легких металлических конструкций общепромышленных зданий.
Здания полносборных холодильников выполняют каркасными с ограждениями из трехслойных панелей типа «сэндвич», представляющих собой два облицовочных алюминиевых или стальных листа толщиной 0,8—1,0 мм, пространство между которыми заполнено теплоизоляцией чаще всего из твердого пенополиуретана, вспененного в процессе изготовления панелей. Масса таких панелей почти в 15—30 раз легче соответствующей стены из традиционных материалов (кирпича, бетона).
На рисунке показаны варианты исполнения сендвич-панелей.
 |
а)
 |
б)
 |
в)
Варианты исполнения сендвич-панелей с наполнителем из жёсткого пенополиуретана. а) обычный стык серии SC; б) со скрытым стыком; в) обычный стык серии HC;
Панели значительно превосходят традиционные строительные материалы по своим теплоизоляционным свойствам и энергосберегающим показателям. Могут использоваться для возведения объектов во всех климатических районах. Высокие теплоизоляционные свойства делают возможным значительное уменьшение толщины стен и перегородок при строительстве, увеличивая этим полезную площадь здания.
Технология монтажа панелей сэндвич позволяет собирать здания в кратчайшие сроки. Сравнительно небольшой вес панелей дает возможность снижать затраты за счет использования облегченного фундамента и простого их монтажа, не требующего использование специального подъемного оборудования и инструментов. Высокие эстетические свойства материала, которые заключаются в многообразии цветовых решений, отсутствии необходимости в дополнительной наружной отделке и возможности использовать как вертикальный, так и горизонтальный монтаж, что предоставляет безграничные архитектурные возможности. "Сухая" технология монтажа позволяет производить монтажные работы и в зимний период при любых погодных условиях. Герметичность стыковки панелей исключает возникновение "мостиков холода” и проникновение паров влаги, атмосферных осадков.
Долговечность объектов, построенных из панелей (не подвержены разложению и гниению, агрессивной промышленной среды), высокая стойкость их к действующим атмосферным факторам (не разрушаются под воздействием сезонных температурных колебаний, солнечного излучения, дождя, снега, ветра). Как результат – здания длительное время (до 50 лет) не требуют реновации. Гигиеничность поверхности и простота поддержания чистоты, что исключительно важно для пищевой промышленности.
Основные преимущества панелей сэндвич с наполнителем из пенополиуретана (ППУ) для холодильных, морозильных и термогазонепроницаемых камер перед другими панелями, имеющими данную область применения, заключаются в основном в наполнителе и конструкции замка сопряжения панелей по всей их длине.
Теплосберегающие характеристики ППУ превышают характеристики пенополистирола. Пенополиуретан среди теплоизолирующих материалов обладает наиболее низким коэффициентом теплопроводности и высокими гидроизолирующими свойствами (ППУ не впитывает влагу, что обеспечивается его мелкоячеестой структурой, которая имеет не менее 98% закрытых пор).
Пенополиуретан имеет способность сохранять низкую теплопроводность в течении всего срока эксплуатации. Пенополиуретан химически нейтрален к кислотным и щелочным средам. Он обладает высокой стойкостью по отношению к химическим соединениям.
Пенополиуретан долговечный материал. Согласно исследованиям в течение 50 лет практически не происходит изменения в структуре материала. Возможно многоразовое использование панелей. Полный срок службы ограничивается только внешним механическим разрушением изоляции.
Пенополиуретан имеет более широкий диапазон рабочих температур (-180..+180) чем пенополистирол (-40..+65), что обеспечивает более широкую сферу применения.
Механическая прочность пенополиуретана превышает прочность пенополистирола. Это уменьшает потребность в дополнительных конструкциях и соответственно уменьшает стоимость объекта.
Высокая адгезионная прочность ППУ к поверхности облицовки и плотность сопряжения панелей обеспечивает прочность конструкции, исключает проникновение влаги и появление конденсата в структуре панели. ППУ не подвержен воздействию грызунов.
Каркас здания устраивают из легких стальных конструкций, защищенных от коррозии специальным покрытием. Панели крепят к каркасу с внутренней или внешней стороны здания. В зависимости от этого различают два типа зданий полносборных холодильников: с внешним или внутренним расположением каркаса.
Монтаж зданий полносборных холодильников выше уровня пола практически ограничивается установкой и болтовой связью элементов металлоконструкций (сварочные соединения, как правило, отсутствуют), установкой и креплением стеновых и кровельных панелей, подвеской панелей ложного потолка и экранирующих стеновых листов (при внешнем каркасе), заделкой и прикрытием стыков панелей, навеской дверей и ворот.
При полносборном методе строительства холодильников из легких металлических конструкций возможное многообразие объемно-планировочных и конструктивных решений зданий должно удовлетворяться ограниченным, минимальным, ассортиментом типовых конструктивных элементов и деталей, с тем чтобы организовать высокоиндустриальнопоточное производство таких элементов в заводских условиях промышленных предприятий.
Поэтому в настоящее время в ряде стран разработаны унифицированные габаритные схемы полносборных холодильников, базирующихся на едином планировочно-конструктивном модуле здания, позволяющем использовать одинаковые конструктивные элементы для строительства различных по емкости, габаритным размерам и характеру эксплуатации предприятий. Путем определенного сочетания таких модулей охватывается широкая номенклатура холодильников, начиная от предприятий вместимостью 500 т и заканчивая предприятиями вместимостью в 12 тыс. т и более. При этом принятым модулям соответствует, как правило, унифицированный тип холодильного и другого оборудования.
3. СВОЙСТВА ПАРО - И ГИДРОИЗОЛЯЦИОНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Как говорилось ранее, наличие градиента упругости водяного пара, содержащегося в окружающей среде и в охлаждаемом помещении, вызывает поток пара через ограждение. Кроме того, в ряде случаев возможно поступление влаги в ограждение при соприкосновении капельной воды с материалами. Так, в ограждение может проникать влага из грунта, влага атмосферных осадков, что требует выполнения гидрозащиты материалов, из которых сделаны ограждения.
'Защита от проникновения парообразной и капельной влаги выполняется материалами, одновременно являющимися паро - и гидроизоляционными. Пароизоляционные материалы должны отвечать следующим требованиям,
1. Иметь высокое сопротивление паропроницанию, что характеризуется малым коэффициентом паропроницаемости материала.
2. Не поглощать влагу, что предупреждает гниение материалов и обеспечивает их долговечность.
3. Быть температуроустойчивыми, т. е. не быть хрупкими при низких температурах и не размягчаться при температурах, соответствующих верхней границе рабочего температурного интервала.
4. Не иметь запаха.
Основным пароизоляционным материалом является битум (асфальтовый гудрон), который находит и самостоятельное применение и является важнейшей составляющей многих пароизоляционных материалов.
Коэффициент теплопроводности битума 0,30—0,35 Вт/(м-К).
По способу производства пароизоляционных работ пароизоляционные материалы могут быть окрасочные (обмазочные) и оклеечные. Битум относится к окрасочным материалам. Его наносят на поверхность в расплавленном состоянии щетками (кистями) вручную, в один или несколько слоев общей толщиной от 1 до 5 мм.
Более производительным способом, позволяющим создать пароизоляционный слой более высокого качества, оказывается окраска поверхности битумной эмульсией или битумной мастикой. Битумная эмульсия представляет собой мелкодисперсные частицы битума, находящиеся в воде во взвешенном состоянии. В состав эмульсии входят эмульгаторы (мыло, некоторые сорта глины и др.), обволакивающие поверхности частиц битума тонкой оболочкой и тем самым препятствующие слипанию их в крупные частицы.
К оклеенным пароизоляционным материалам относятся различные битумные и не битумные рулонные и листовые материалы,,
1. Битумные материалы с органической основой. Такими материалами являются пергамин и рубероид. Пергамин — это кровельный картон, пропитанный легкоплавким битумом с толщиной листов 0,5—0,7 мм. Рубероид — кровельный картон, пропитанный легкоплавким битумом и с одной или с двух сторон покрытый слоем тугоплавкого битума, в связи с чем рубероид называют покровным рулонным материалом, а пергамин — беспокровным. Недостатком этих материалов является возможность гниения их основы и вследствие этого уменьшение долговечности пароизоляционного слоя.
2. Материалы с неорганической (негниющей) основой. К ним относятся гидроизол, фольгоизол, стеклоизол, стеклорубероид. Гидроизол — это беспокровный рулонный материал, изготовленный путем пропитки асбестового картона битумами. Толщина листов около 1мм. При изготовлении фольгоизола алюминиевая фольга толщиной 0,2—0,3 мм покрывается с одной стороны битумно-резиновым составом. Толщина листов до 4 мм. Стеклорубероид и стеклоизол имеют одинаковую основу — стекловолокнистую ткань, но стеклорубероид получают нанесением на ткань битума, а стеклоизол — битумно-резиновой массы. Толщина листов 2— 3 мм.
3. Безосновные материалы. К ним относятся изол и бризол, которые изготовляют прокатыванием через вальцы смеси нефтяных битумов с наполнителем (асбестовые волокна и тальк)и с дробленой старой резиной. Выпускаются толщиной 2,0 мм, шириной 450 мм (бризол) и 800—1000 мм (изол). Их отличает высокая пластичность при низких температурах.
Материалы последних двух групп обладают высокой паронепроницаемостью, водостойкостью, долговечностью и применяются в ответственных сооружениях. Для пароизоляции применяются и небитумные материалы, в частности полимерные пленочные материалы, например полиэтиленовые и поливинилхлоридные пленки (толщиной 0,2 мм). Их недостатком является быстрое старение и трудность наклеивания. Лучшие результаты дает применение дублированных пленок типа пленка—бумага или пленка— фольга—бумага. Хорошим средством защиты изоляции от увлажнения является облицовка поверхности стен глазурованными плитками. Идеальными пароизоляционными материалами являются металлы, которые приходится использовать в низкотемпературных малых установках.
Для приклеивания неполимерных теплоизоляционных материалов и пароизоляционных материалов к изолируемым поверхностям применяют расплавленную горячую битумную мастику. Но для приклеивания полимерных материалов она не годится из-за высокой температуры расплавления, при которой происходят необратимые изменения этих материалов. Для приклеивания пенополистирола и синтетических пленок используют битумную мастику с температурой расплавления 70—80°С, или клеи.
4. ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ ОГРАЖДЕНИЙ ХОЛОДИЛЬНИКОВ
Технология устройства теплоизоляции ограждений
стационарных холодильных камер
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |