Выбор холодильных камер

Холодильное оборудование включает десятки наименований продукции - морозильные ванны и лари, холодильные шкафы и камеры, охлаждаемые стеллажи. Также к этой категории оборудования относятся холодильные витрины, которые в не столь отдаленную эпоху разделяли продавца "прилавочной" торговли и покупателя. Одной из важнейших групп оборудования любого продовольственного магазина, супермаркета, предприятия общественного питания являются холодильные камеры, предназначенные для хранения товарного запаса. Во многом ритмичная и бесперебойная работа предприятия торговли или общественного питания, а также разнообразие ассортимента определяются вместимостью и надежностью холодильных камер.

Холодильные камеры принято разделять на средне- (-5…+10°С) и низкотемпературные (-15…-25°С). Крупные универсамы с полным ассортиментом, включающим молочные продукты, гастрономию, мороженые продукты, мясо и мясопродукты, овощи, фрукты, кондитерские изделия, имеют, как минимум, две низкотемпературные камеры (для раздельного хранения мороженой рыбы и мяса), а также несколько среднетемпературных камер.

Большинство продовольственных магазинов и предприятий общепита, построенных в 60-70 гг. прошлого века по типовым проектам, имели охлаждаемые камеры, выполненные в капитальных стенах, теплоизолированных минераловатными плитами, зачастую с бетонным полом, не имевшим теплоизоляции. Холодильное оборудование таких камер представляло собой несколько компрессорно-конденсаторных агрегатов с водяным, реже с воздушным охлаждением конденсатора, размещенных в машинном отделении, и батареи "тихого" охлаждения, расположенные в камерах.

К существенным недостаткам такого устройства холодильных камер следует отнести:

- высокий расход электроэнергии на охлаждение, который объясняется весьма посредственными теплоизоляционными свойствами минеральной ваты, малым сроком службы этой изоляции и применением в качестве испарителей неэффективных батарей "тихого" охлаждения;

- большие затраты на охлаждающую воду для агрегатов с водяными конденсаторами;

- неудобство и простои из-за ручного способа оттайки испарительных батарей;

- значительные затраты на техническое обслуживание и ремонт морально устаревшего оборудования;

- необходимость в специальном машинном помещении.

Высокие затраты на охлаждающую воду обычно устраняют переводом агрегатов на воздушное охлаждение, однако этот подход часто связан с необходимостью создания системы приточно-вытяжной вентиляции в машинном помещении, что требует значительных единовременных инвестиций. Отмеченные недостатки заставляют владельцев принимать меры к дополнительному "утеплению" камер или производить полную реконструкцию их теплоизоляции, заменять устаревшее оборудование на современное. Иногда для "утепления" используют недорогие ячеистые теплоизоляционные материалы, например, листовой пенополистирол (пенопласт), однако под воздействием многих эксплуатационных факторов такая теплоизоляция холодильных камер достаточно быстро приходит в негодность.

Кардинальным современным способом надежной и высококачественной теплоизоляции является использование трехслойных панелей типа "сэндвич" с утеплителем в виде пенополиуретана, залитого под давлением. Полиуретан легок, отличается прочностью, термостойкостью, стабильностью формы и отличными теплоизоляционными свойствами. Например, при толщине пенополиуретана 100 мм коэффициент теплопередачи панели составляет всего 0,22 Вт/м²К. В этом случае при использовании пенополистирола (пенопласта) понадобилась бы панель толщиной 150 мм, а минеральной ваты - около 170 мм. Нетрудно оценить экономию средств по сравнению с закупкой значительно более толстых пенополистирольных и минераловатных панелей или экономию электроэнергии на охлаждение при использовании пенополиуретановых панелей. Еще одним положительным качеством пенополиуретана является его высокая стойкость к воздействию воды, что выгодно отличает его, например, от минеральной ваты. Главная опасность применения минеральной ваты для теплоизоляции холодильных камер заключается в ее гигроскопичности. А при насыщении теплоизоляции водой теплопроводность значительно возрастает, вплоть до полной потери теплоизоляционных свойств. Поскольку обеспечить полную защиту минерала ватной изоляции от влаги, особенно в холодильных камерах (большая разность наружной и внутренней температуры), практически невозможно, то насыщение ее влагой неизбежно. Поэтому срок службы минерала ватной теплоизоляции невелик и в некоторых случаях не превышает двух-трех лет. Напротив, пенополиуретан благодаря своему химическому составу и закрытой пористой структуре имеет незначительное влагопоглощение (до 0,2% по объему при влажности воздуха до 100%), что гарантирует сохранение высоких теплоизоляционных свойств в условиях повышенной влажности.

Трехслойные пенополиуретановые сэндвич-панели обладают, кроме того, достаточной несущей способностью и широко применяются при сооружении как небольших холодильных камер объемом от нескольких куб. м, так и крупных холодильных складов. Толщина панелей для среднетемпературных камер в зависимости от объема - от 60 до 100 мм, для низкотемпературных - от 80 до 150 мм и более. В качестве стандартной облицовки наружной и внутренней поверхностей панели большинство российских и зарубежных изготовителей используют горячеоцинкованный стальной лист толщиной 0,5-0,6 мм с разнообразными лакокрасочными либо полимерными покрытиями, безопасными для продуктов. Панели пола выполняют, как правило, с поверхностью в виде рифленой листовой нержавеющей стали, листового алюминия, оцинкованного стального листа со специальным нескользящим пластиковым покрытием. Если в холодильной камере предполагается использовать тележки для перемещения грузов, то необходимы панели пола усиленной конструкции, либо специальное напольное покрытие. Среднетемпературные камеры с температурами выше 0^оС могут быть без панелей пола, что заметно сокращает их стоимость.

Соединение панелей при сборке, в зависимости от их конструкции, осуществляется двумя основными способами: традиционное соединение "шип-паз" с использованием монтажной пены, силиконовых герметиков, эластичных уплотнителей и крепежных уголков, а также более современное и технологичное - посредством встроенных эксцентриковых крючковых замков. Второй способ обеспечивает целый ряд преимуществ: отличную механическую прочность, жесткость, равномерное и плотное примыкание панелей, возможность монтажа изнутри камеры без применения специального инструмента, что позволяет собирать камеру вплотную к стенам помещения. Кроме того, "замковый" способ соединения панелей делает возможной неоднократную сборку-разборку камеры без повреждения крепежных элементов, что особенно важно для тех предприятий торговли и общественного питания, которые арендуют помещения. Сборные холодильные камеры из сэндвич-панелей большинство изготовителей комплектует распашными, либо, при необходимости, откатными дверями различных типоразмеров с электрообогревом проема и компенсационным клапаном для низкотемпературных режимов. По заказу в дверной проем может быть установлен ленточный занавес из ПВХ пленки, значительно снижающий теплопритоки в камеру при открывании двери. Как правило, большинство изготовителей комплектных сборных холодильных камер предлагают также в комплекте с камерами стеллажное и каркасно-крюковое оборудование.

Можно сделать вывод, что помимо прекрасных изоляционных свойств, сэндвич-панели обладают и другими не менее ценными свойствами:

панели самонесущие;
стыки элементов выполняются без металлических соединений - нет мостиков холода;
поверхность снаружи и внутри оцинкованная сталь с белым лаковым покрытием, которое не требует дальнейших отделочных работ;
поверхность сэндвич-панели отвечает высоким гигиеническим и эстетическим требованиям.
использование сэндвич-панелей позволяет изготовить холодильную камеру как внутри готового помещения, так и на улице.
использование при строительстве низкотемпературных помещение сэндвич-панелей позволяет до минимума сократить сроки проведения строительных работ. Особенностью низкотемпературных помещений, расположенных на грунте, является то, что в этом случае имитируется вечная зима под площадью, на которой расположен холодильник. Промерзание влажного грунта под низкотемпературными помещениями приводит к вспучиванию полов, появлению трещин фундамента и стен, что приводит к разрушению здания. Для одноэтажного холодильника решить эту проблему можно несколькими способами:
установка холодильника на керамзитовую подушку - данный способ применяется при строительстве холодильников на невлагосодержащих грунтах;
организация подогреваемых полов; наиболее простым вариантом является использование электрических ТЭНов, уложенных в бетонное основание холодильника. Данный метод находит применение при переоборудовании уже существующих зданий в холодильники;
отрыв пола холодильника от земли; такой холодильник строится на железобетонных столбиках, и под холодильником образуется проветриваемое подполье высотой 0,9-1 м.

Высококачественная теплоизоляция холодильной камеры является необходимой, но недостаточной для эффективного охлаждения. Надежность поддержания требуемой температуры хранения в значительной мере определяется качеством холодильного оборудования. В последние годы прочное место на рынке заняло полностью агрегатированное холодильное оборудование зарубежного производства типа моноблок и сплит-система. Наибольшую популярность приобрело оборудование производства итальянских фирм Frigostaff, Zanotti и Technoblock, которое обладает рядом преимуществ: полная заводская готовность, комплектующие от лучших европейских фирм (Bitzer, Copeland, Dorin, Frascold, Maneurop, Danfoss и др.), полностью автоматический режим работы, многоступенчатая система автоматической защиты, адаптация к условиям эксплуатации. Специалисты отмечают также удобство монтажа и технического обслуживания. Данные фирмы выпускают большую номенклатуру моделей, что облегчает выбор необходимого агрегата.

Мощность выпускаемых моноблоков и сплит-систем обеспечивает весь диапазон объемов холодильных камер: от самых малых до холодильных складов. Среднетемпературные агрегаты рассчитаны на поддержание температур хранения в диапазоне от +10 до -5^oС, низкотемпературные - для камер с температурами от -15 до -25^oC. Выпускается также оборудование для замораживания и хранения при температуре до -40^oС и ниже.

Моноблоки и сплит-системы для малых и средних холодильных камер (коммерческие агрегаты) комплектуются герметичными поршневыми компрессорами фирм Danfoss-Maneurop, Embraco Aspera, Electrolux, Tecumseh и рассчитаны на эксплуатацию внутри отапливаемых помещений либо (с дополнительным оснащением) для работы на улице. Агрегаты для камер средней и большой емкости (промышленное оборудование) выпускаются преимущественно с полугерметичными поршневыми компрессорами фирм Bitzer, Copeland, Dorin, Frascold и предназначены для монтажа, при котором компрессорно-конденсаторная часть машины размещается вне помещения, что связано с большей теплоотдачей от агрегата.

Выпускается также оборудование на базе герметичных спиральных компрессоров Copeland, более перспективных по сравнению с поршневыми машинами с точки зрения надежности, эффективности, срока службы, а также более низкого уровня шума и вибрации. Следует отметить, что промышленное холодильное оборудование, поставляемое фирмами Frigostaff, Zanotti и Technoblock на российский рынок, адаптировано к нашим климатическим условиям и надежно работает в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до +40^oС. По всей номенклатуре выпускаемого оборудования используются хладагенты R22, R404a, R124a, отвечающие современным требованиям экологической безопасности.

Напыление полиуретаном - передовая и прогрессивная технология теплоизоляции при строительстве новых и при ремонте и реконструкции старых построек. Тепло- и гидроизоляция имеет огромное значение с точки зрения экономии энергии и охраны окружающей среды. Пена для напыления представляет собой жесткий полиуретановый пеноматериал с высоким содержанием закрытых ячеек - около 95%.

Система для получения пенополиуретановой тепло- и гидроизоляции методом напыления представляет собой жидкие смеси, готовые для переработки на установках высокого давления. Система поставляется в виде двух жидких компонентов: полиольного и изоцианатного. При перемешивании этих двух компонентов образуется реакционно-способная смесь, которая вспенивается под воздействием выделяющегося тепла. В результате реакции образуется жесткий газонаполненный полиуретан. Нанесенный в несколько слоев пенополиуретан обеспечивает надежную теплоизоляцию. А так как пенополиуретан не гигроскопичен, то одновременно обеспечивается защита от атмосферных осадков.

Таблица 1.
Параметры протекания химических реакций (характеристики компонентов)
	Полиольный компонент	Изоцианатный компонент
Вязкость	950 - 1200 мПа*м	200 - 220 мПа*м
Плотность	1,15 - 1,25 кг/м3	1,2 - 1,25 кг/м3

Таблица 2.
Физико-механические характеристики
Показатель	Значение
Кажущаяся плотность	60 кг/м3
Содержание закрытых пор	95%
Разрушающее напряжение при сжатии, не менее	200 кПа
Теплопроводность, не более	0,03 Вт/мК
Водопоглащение, не более	2% об.
Теплостойкость, не менее	100°С

Физико-механические свойства пенополиуретана зависят от его плотности. Пенополиуретан с высокой плотностью, а следовательно, и с высокими прочностными показателями используют:

· Для изоляции крыш и несущих строительных конструкций.

· Для изоляции трубопроводов, в случаях, когда требуется стойкость к воздействию высоких температур и долговечность.

· Для теплоизоляции стен, потолков, внутренних поверхностей используют пенополиуретан с плотностью 40 - 45 кг/м³, физико-механические характеристики такого пенополиуретана немного ниже, однако его теплоизолирующие свойства практически не ухудшаются.

· При изготовлении сэндвич-панелей пенополиуретановый слой обычно имеет плотность около 40 кг/м³. Прочность панели определяется свойствами всех материалов, использованных в панели. Наибольшее распространение имеют панели, изготавливаемые с применением легких металлов и металлопластов, такие панели при малом весе имеют достаточную прочность и высокие теплоизолирующие свойства.

Таблица 3.
Сравнительная характеристика различных строительных материалов с точки зрения теплопроводности
Материал	Плотность кг/м3	Теплопроводность Вт/мК	Сравнительная толщина мм
Пенополиуретан	40 - 70	0,030	40
Пенополистирол	20 - 30	0,041	80
Минвата	20 - 40	0,048	100
Дерево	800 - 1000	0,130	274
Керамзит	600 - 800	0,180	320
Газобетон	800	0,220	400
Кирпич	1800	0,450	760
Бетон	2200	2,100	1720

· Разрешена органами строительного надзора

· Экономия энергии за счет отсутствия стыков, швов, тепловых мостиков

· Одновременная гидроизоляция

· Устойчивость к воздействию открытого огня

· Долговечность

· Высокая прочность, по пенополиуретановому покрытию можно ходить

· Хорошая адгезия к строительным материалам

· Химическая стойкость к слабокислотным осадкам, к промышленным углеводородам (бензины, масла, битумы, краски)

· Тепло- и морозостойкость в диапазоне температур от -30°С до +100°С

· Малый вес и отсутствие нагрузки на строительные конструкции.

При строительстве холодильной камеры серьезное внимание должно быть уделено правильному выбору толщины теплоизоляции. Неправильный подбор или плохое качество изоляции ведут к увеличению эксплуатационных расходов, проблемам с поддержанием нужного режима температуры и влажности, увеличению усушки продуктов и их порче. Увеличение теплопритоков в камеру приводит к удорожанию стоимости оборудования и, как следствие, потребления большего количества электроэнергии.

Таблица 4
Увеличение теплопритоков в камеру	Температура в камере	Увеличение стоимости оборудования	Увеличение потребления электроэнергии
на 1 КВт	0 °С	на 350 у.е.	на 0,6 КВт
	-10 °С	на 450 у.е.	на 0,75 КВт
	-30 °С	на 1500 у.е.	на 1,3 КВТ

Таблица 5.
Ориентировочная величина толщины различных материалов, обеспечивающих равные теплоизоляционные характеристики
Температурный режим	Пенополиуретан	Пенополистирол	Минвата
	Толщина, мм
+ 5°С... - 5°С	70	100	170
- 5°С... - 18°С	100	150	250
- 18°С... - 22°С в помещении	100	150	250
- 18° С... - 22°С на улице	130	200	330
ниже - 22°С	130	200	330

Таблица 6.
Характеристики теплоизоляционных материалов
	Ед. изм.	Пенополиуретан	Пенополистирол	Минвата
Коэффициент теплопроводности	Вт/м*К	0,022... 0,04	0,038... 0,05	0,05... 0,09
Диапазон температур эксплуатации	С°	- 250…+ 180	- 40 … + 65	- 60 … + 400
Паропроницаемость	мг/мчПа	0,05	0,05	0,38... 0,6
Плотность	кг/м3	30... 80	40... 150	50... 350
Расчетное массовое отношение влаги в материале	%	2... 5	1... 10	2... 5
Стабильность размеров		изменяет размеры	дает усадку	удовлетворительная
Прочность на сжатие	кгс/см2	-	2... 10	-
Сопротивление непродолжительному воздействию тепла	°С	180	100	250
Примечание. Наиболее перспективным материалом для теплоизоляции холодильных камер является пенополиуретан. Он позволяет создавать изоляционные конструкции из готовых плит и выполнять эти конструкции на месте производства работ путем заливки или напыления жидких компонентов. Пенополиуретан применяется и для производства облегченных панелей типа "сэндвич".