يمكن لاثنين من المشترين أن يطلبا "غرفة باردة سعة 300 طن" ويعنيان أشياء مختلفة تمامًا. يهتم المرء بعدد المنصات التي تحملها الغرفة؛ والآخر يهتم بكمية الحرارة التي يجب على محطة التبريد إزالتها كل يوم. من الناحية العملية، تكون سعة غرفة التبريد دائمًا رقمين: حمولة التخزين بالأطنان وحمل التبريد بالكيلووات. إن التحقق من كلتا الصيغتين بنفسك قبل التوقيع على أمر الشراء يحميك من أغلى خطأين في هذه التجارة - غرفة لا تصل درجة حرارتها أبدًا، ونبتة تعمل نصف فارغة. تغطي الأقسام أدناه معادلة حمولة التخزين، وصيغ الحمل الحراري وراء رقم كيلوواط، ومثال عملي، وكيفية ترجمة النتائج إلى معدات حقيقية.
سعة التخزين أولاً: صيغة الحمولة
يجيب جانب التخزين في الحساب على "ما هو حجم المنتج المناسب؟" الصيغة المستخدمة في جميع أنحاء الصناعة بسيطة:
حمولة التخزين = الحجم الداخلي × عامل الاستفادة من الحجم × وزن وحدة المنتج
يتم قياس الحجم الداخلي من لوحة إلى لوحة داخل الغرفة، وليس من الرسم الخارجي. تأخذ لوحة الساندويتش مقاس 100 مم 100 مم من كل جدار، وفي الغرف الصغيرة يؤدي هذا الخطأ وحده إلى تغيير نتيجة الحمولة بشكل ملحوظ. يأخذ عامل استخدام الحجم في الاعتبار الممرات، ومساحة تأرجح الباب، ومساحة دوران الهواء أسفل السقف وحول المبخرات، وطريقة التراص. وزن وحدة المنتج هو كثافة السلعة الفعلية في عبواتها - عادة ما تصل البضائع المجمدة المعبأة في كرتون إلى 400-500 كجم/م3، واللحوم المجمدة السائبة 550-650 كجم/م3، والفواكه في الصناديق عند 250-350 كجم/م3.
| ترتيب التخزين | عامل الاستخدام النموذجي |
|---|---|
| تكديس كميات كبيرة من السائبة، وتحميلها يدويًا | 0.60-0.70 |
| أرفف البليت مع الممرات القياسية | 0.40-0.50 |
| أرفف ذات ممر مزدوج أو ضيق | 0.50-0.60 |
| رفوف مختلطة وأكوام أرضية | 0.45-0.55 |
تم العمل بسرعة: غرفة بأبعاد 10 م × 8 م × 3.5 م تحتوي على 280 م3. مع البضائع المجمدة المعبأة في كرتون بوزن 450 كجم/م3 وعامل استخدام 0.5، تبلغ السعة 280 × 0.5 × 450 = 63000 كجم، أي حوالي 63 طنًا. قم بالتبديل إلى التراص المجمع عند 0.65 ونفس الغلاف يحمل حوالي 82 طنًا - ولهذا السبب تستحق قرارات التخطيط نفس القدر من الاهتمام الذي يستحقه المبنى نفسه.
حمل التبريد: الصيغ وراء الكيلووات
يجيب جانب التبريد "ما مقدار الحرارة التي يجب إزالتها؟" يجمع المهندسون أربعة مصادر للحرارة، ثم يطبقون عامل الأمان:
Q المجموع = (س انتقال Q المنتج Q داخلي Q تسلل ) × عامل الأمان
حمل النقل من خلال المغلف
س = يو × أ × ΔT. هنا U هو معامل نقل الحرارة الإجمالي للألواح — حوالي 0.23 واط/م² · كلفن لـ 100 مم PUR، و0.15–0.17 لـ 150 مم، وتقريبًا 0.12 لـ 200 مم. A هي مساحة سطح المغلف وΔT هي الفجوة بين درجة الحرارة المحيطة ودرجة حرارة تصميم الغرفة. وبضرب 24 وتقسيمها على 1000، فإن نفس الصيغة تعطي حمل النقل بالكيلوواط ساعة يوميًا. تستخدم الأرضيات الملامسة للأرض ΔT أصغر، حيث تظل درجة حرارة الأرض بالقرب من 10-16 درجة مئوية.
تحميل المنتج
س = م × ج p × ΔT ÷ 3,600، حيث m هي كتلة المنتج الذي يدخل في الساعة وc p هي حرارة نوعية - حوالي 1.5 كيلو جول/كجم · كلفن للأغذية المجمدة و3.2-3.8 للسلع المبردة. تولد الفواكه والخضروات الطازجة أيضًا حرارة التنفس. في غرف التخزين النقية، يكون حمل المنتج متواضعًا؛ وهي تهيمن على غرف التجميد الانفجاري أو غرف الاستقبال المزدحمة، لأن التجميد يحمل بالإضافة إلى ذلك الحرارة الكامنة للانصهار، والتي تبلغ حوالي 330 كيلوجول لكل كيلوغرام من محتوى الماء.
الأحمال الداخلية
الأشخاص (حوالي 250-400 واط لكل منهم اعتمادًا على درجة حرارة الغرفة وكثافة العمل)، والإضاءة (تركيبات LED تسمح عادةً بـ 5-10 واط / متر مربع)، ومحركات مروحة المبخر، وسخانات إطار الباب، وتذويب الحرارة، كلها تنتهي داخل الغرفة. تستحق حرارة المروحة الاحترام: في متجر ذي درجة حرارة منخفضة، يمكن لمحركات المروحة وحدها إضافة 1 كيلو واط أو أكثر تعمل على مدار الساعة.
حمولة التسلل
تقوم كل فتحة باب باستبدال الهواء البارد بهواء دافئ ورطب. تعتمد الحمولة على حجم الباب وتكرار حركة المرور وما إذا كانت الستائر الشريطية أو ستائر الهواء مثبتة. يمكن لفريزر التوزيع ذو الرصيف المزدحم أن يحمل حمولة تسرب أعلى بكثير من غرفة مماثلة يتم فتحها مرتين في اليوم.
عامل الأمان
يتم ضرب المجموع الفرعي بـ 1.1-1.3، مع 1.15-1.2 الشائع في الممارسة العملية، لتغطية السحب للأسفل بعد إزالة الصقيع، وتثليج الملف، وإساءة استخدام الأبواب، والنمو المتواضع في معدل الدوران.
مثال عملي: مخزن مجمد بمساحة 280 مترًا مكعبًا عند -18 درجة مئوية
خذ نفس الغرفة مقاس 10 × 8 × 3.5 م: ألواح PUR مقاس 150 مم (U ~ 0.17 واط/م² · كلفن)، درجة حرارة محيطة 32 درجة مئوية، ظرف بمساحة 286 مترًا مربعًا، 2000 كجم من البضائع الكرتونية التي يتم استلامها يوميًا عند -10 درجة مئوية، عاملان لمدة ساعة واحدة، إضاءة LED، مراوح مبخر تبلغ حوالي 1.0 كيلووات، وحركة مرور معتدلة على الباب.
| مصدر الحرارة | الأساس | تحميل |
|---|---|---|
| انتقال | 0.17 × 286 م² × 50 ك | ~2.4 كيلو واط |
| المنتج | 2000 كجم × 1.5 كيلوجول/كجم · كلفن × 8 كيلو يوميًا | ~0.3 كيلو واط |
| داخلي (الناس، الأضواء، المراوح) | تم تركيب 0.8 0.8 1.0 كيلو واط | ~2.6 كيلو واط |
| تسلل | فتحات أبواب معتدلة | ~1.5 كيلو واط |
| المجموع الفرعي | — | ~6.8 كيلو واط |
| مع عامل أمان 15% | 6.8 × 1.15 | ~7.8 كيلو واط |
إذا كان من المقرر أن تعمل محطة الضاغط لمدة 18 ساعة يوميًا بدلاً من 24 ساعة، فيجب توصيل نفس الطاقة اليومية في ساعات أقل، مما يدفع نقطة التشغيل نحو 9-10 كيلووات. غالبًا ما يفسر هذا القرار الفردي - وقت التشغيل المخطط له - سبب الاختلاف الكبير بين عرضي أسعار للغرفة "نفسها".
- انتقال — 35%
- المنتج — 5%
- الأحمال الداخلية — 38%
- تسلل — 22%
حصة كل مصدر حرارة في المجموع الفرعي للمثال، قبل عامل الأمان.
لماذا تحرك درجة حرارة نقطة الضبط الأرقام كثيرًا؟
يتم قياس حمل ناقل الحركة مباشرة باستخدام ΔT، وبالتالي فإن نفس الغلاف يحمل أحمالًا مختلفة جدًا عند نقاط ضبط مختلفة. باستخدام U × A لغرفة المثال، حوالي 48.6 واط/ك:
حمل النقل لنفس الغرفة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 32 درجة مئوية؛ ΔT 30 K، 50 K، 57 K.
تدفع الغرف الأكثر برودة أيضًا ضعفًا على جانب الماكينة: حيث تقلل نسب الضغط الأعلى من كفاءة الضاغط، وتزيد الألواح السميكة من تكلفة البناء، وتستهلك عملية إزالة الجليد حصة أكبر من الطاقة اليومية. بالإضافة إلى ذلك، تحمل مهمة التجميد حرارة كامنة للمنتج، وبالتالي فإن الفجوة الحقيقية بين غرفة التبريد ومخزن -25 درجة مئوية تكون أوسع مما توحي به القضبان وحدها.
من الكيلووات إلى الأجهزة: مطابقة المبخرات ووحدات التكثيف والضواغط
يصبح الحمل المحسوب مفيدًا فقط عندما يتم تحويله إلى معدات مختارة في ظروف التشغيل المناسبة. تتوافق المبخرات مع فئة درجة حرارة الغرفة: تخدم مبردات سلسلة DL غرف التبريد والمعالجة عند حوالي 0 درجة مئوية، وتغطي وحدات سلسلة DD المخازن ذات درجة الحرارة المتوسطة، ويتم تصميم وحدات سلسلة DJ لـ -18 درجة مئوية أو أقل، مع تباعد أوسع للزعانف للتعامل مع الصقيع. يتم بعد ذلك تحديد حجم كل مبخر عند اختلاف في درجة حرارة التصميم يبلغ حوالي 6-10 كلفن بين هواء الغرفة ودرجة حرارة التبخر - يؤدي خفض TD إلى النصف إلى مضاعفة سطح الملف المطلوب تقريبًا، وهو مصدر شائع للاقتباسات غير المحددة.
مبخر ذو درجة حرارة عالية من نوع DL لغرف التبريد تم تصميم سلسلة DL للغرف الباردة لحفظ الأطعمة الطازجة عند درجة حرارة 0 درجة مئوية تقريبًا، وهي مناسبة لتخزين البيض والخضروات. وهو يطابق واجبات غرفة التبريد التي تمت مناقشتها هنا، بشرط أن يكون حجم سطح الملف مناسبًا لاختلاف درجة حرارة التصميم الصحيح. عرض المنتج → 
مبخر من النوع DJ ذو درجة حرارة منخفضة للتخزين في الفريزر مصمم للتجميد السريع والمخازن ذات درجات الحرارة المنخفضة التي تقل عن -25 درجة مئوية، لحفظ اللحوم والأسماك والأطعمة المجمدة والسلع الأخرى. يساعد التباعد الأوسع للزعانف على التعامل مع الصقيع، ومعالجة شروط تشغيل الفريزر الموضحة في هذا القسم. عرض المنتج → على جانب الآلة، يجب قراءة وحدة التكثيف بقدرتها لدرجات حرارة التبخر والتكثيف الفعلية، وليس من القدرة الحصانية للوحة الاسم. قد توفر وحدة "5 حصان" 8 كيلووات عند درجة حرارة متوسطة وبالكاد 4 كيلووات عند -25 درجة مئوية للتبخر. وحدات التكثيف من النوع الصندوقي تناسب الغرف الباردة المدمجة حيث تكون مساحة التركيب ووقت الأسلاك محدودًا؛ تتولى الوحدات المفتوحة والمتوازية المهمة مع نمو متطلبات التحميل والتكرار.
وحدة تكثيف من النوع الصندوقي للغرف الباردة المدمجة تقوم هذه الوحدة بإغلاق الضاغط والمكثف في حاوية واحدة، مما يناسب المساحات الصغيرة مع التثبيت السريع. يجب قراءة السعة عند درجات حرارة التبخر والتكثيف الفعلية بدلاً من القدرة الحصانية للوحة عند تحديدها. عرض المنتج → يتم بعد ذلك اختيار الضواغط النصف مغلقة والضواغط اللولبية من نفس نقطة التشغيل، مع توفير عامل الأمان المدمج بالفعل في الحمل للهامش. عندما يبدأ نظام غير متطابق في دورة قصيرة، أو فقدان درجة الحرارة في الطقس الرطب أو التعثر في الضغط العالي، فإن السبب الجذري غالبًا ما يكون خطوة التحجيم هذه - يتم تغطية الأعراض والإصلاحات النموذجية في دليلنا إلى تحليل أخطاء نظام التبريد للتخزين البارد .
خمسة أخطاء حسابية تكلف أموالاً لاحقًا
- قياس الأبعاد الخارجية. تعمل سماكة اللوحة على إزالة الحجم بهدوء من كل جدار وسقف وأرضية، مما يؤدي إلى تفاقم الأخطاء في الغرف الصغيرة.
- اختيار الآلات من القدرة الحصانية الاسمية بدلاً من القدرة عند درجات حرارة التبخر والتكثيف الحقيقية.
- التقليل من حركة الباب. في مجمد التوزيع المزدحم، يمكن أن يتجاوز التسلل حمل النقل، وتغير الستائر الشريطية أو الهوائية الحسابات.
- ننسى حرارة المروحة، وإزالة الصقيع، وسخانات الأبواب في الغرف ذات درجة الحرارة المنخفضة، والتي تعمل جميعها على مدار الساعة.
- تطبيق عامل كبير جدًا "للاحتياط" بنسبة 30-50%. والنتيجة هي ضاغط كبير الحجم بدورات قصيرة، ويواجه صعوبة في التحكم في الرطوبة، ويحرق طاقة أكثر من الضاغط ذي الحجم الدقيق.
الأسئلة المتداولة
كم واط من التبريد أحتاج لكل متر مكعب؟
تصل أرقام التخطيط السريع للغرف المعزولة جيدًا إلى ما يقرب من 50-80 وات/م3 لغرف التبريد و75-110 وات/م3 للمجمدات، ولكن هذه فحوصات سلامة فقط. تعمل حركة المرور على الباب ومعدل دوران المنتج اليومي بشكل روتيني على دفع الأحمال الحقيقية خارج هذا النطاق، لذا تعامل مع حساب كل مكون على حدة باعتباره الإجابة الحقيقية.
هل عامل الأمان الأكبر يجعل النظام أفضل؟
لا. فأكثر من 1.2 إلى 1.3 تقريبًا، تشتري السعة الإضافية في الغالب دورات قصيرة، وضعف التحكم في الرطوبة، وارتفاع فواتير الكهرباء. الدقة في توزيع الأحمال تحميك بشكل أفضل من المضاعف المتضخم.
ما الذي يجب أن أرسله للمورد للحصول على عرض أسعار دقيق؟
الأبعاد الداخلية، ونوع اللوحة وسمكها، ودرجة حرارة نقطة الضبط، ودرجة حرارة التصميم المحيط، وتناول المنتج اليومي مع درجة حرارة الدخول، وحجم الباب وحركة المرور، وساعات تشغيل الضاغط المخطط لها. باستخدام هذه الأسطر السبعة، يمكن للمورد التحقق من الحمولة والكيلووات بدلاً من التخمين من الحجم وحده.
قم بتشغيل كلا الصيغتين قبل الشراء، وأعد تشغيلهما كلما تغير التخطيط أو مزيج المنتج أو حركة المرور على الباب. عندما تقوم بإبلاغ أحد الموردين، قم بتسليم ورقة التحميل بدلاً من الحمولة المستهدفة؛ الشركات المصنعة للضواغط ووحدات التكثيف والمبخرات - مثل فريقنا الهندسي في مقاطعة تشجيانغ، الذي يقوم بالشحن إلى أكثر من 80 دولة - لا يمكنهم تحديد حجم المعدات بدقة إلا عندما تكون الحسابات أمامهم صادقة.
