مقدمه
بار برودتی سردخانه در واقع نشانگر میزان گرمایی است که می بایست، در مدت زمان معینی از سردخانه خارج شود تا محیط درون آن به برودت مورد نظر ما برسد. جهت برآورد این شاخص می بایست به مواردی از قبیل؛ حجم و ظرفیت سردخانه، نوع عایق، تعداد درها و … توجه شود. هدف از محاسبه ی بار برودتی در سردخانه ها این است که بتوان با دستیابی به برخی اطلاعات به خصوص بهترین انواع کمپرسور، اواپراتور، کندانسور و … را برای سردخانه انتخاب نمود. در صورت انتخاب نامناسب این تجهیزات، احتمال آنکه محصولات غذایی در سردخانه فاسد شوند زیاد است. از این رو با توجه به نقش مهم اندازه گیری این پارامتر در سلامت تجهیزات و کارکرد بهینه سردخانه، در ادامه راهنمای جامعی را جهت محاسبه بار برودتی سردخانه به شما ارائه خواهیم کرد.
بار برودتی سردخانه و اهمیت محاسبه ی آن
جهت نگهداری کالاهایی که بر اثر گرما دچار فساد میشوند مانند سبزیجات، میوه، گوشت و … از سردخانه ها استفاده میشود. از آنجایی که گرما فرآیند فساد مواد غذایی را تسریع میکند، در سردخانه ها گرما را حذف و به این وسیله برودت محیط را افزایش می دهند. این امر توسط سیستم تبرید انجام میشود و کالاها تا زمانی که این سیستم به نحو موثری کار کند، سالم خواهند ماند. حال برای حذف موثر گرما، در ابتدا باید بدانیم بار برودتی سردخانه به چه اندازه است.
این پارامتر ثابت نبوده و در بازه های زمانی متفاوت و شرایط مختلف، متغیر خواهد بود. به این منظور بار برودتی را در زمانهای متفاوتی از سال اندازه گیری کرده و میانگین آن را در طول سال مبنا قرار می دهد. به سبب اهمیت بالای این موضوع بهتر است به هنگام راه اندازی سردخانه، از یک کارشناس متخصص و آشنا به نحوه محاسبه بار برودتی سردخانه بخواهید این پارامتر را به دقت بررسی و گزارش کند. در محاسبه ی این پارامتر بارهایی از جمله؛ بار ناشی از روشنایی، بار فن اواپراتور، بار نفرات، بار دیوارها و … مورد سنجش قرار می گیرند. بر اساس نتایج حاصل از برآورد این بارها میتوان در مورد انتخاب مدل تجهیزاتی همچون؛ کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و … تصمیمات درستی اتخاذ کرد.
مواردی که در محاسبه بار برودتی سردخانه باید مد نظر قرار گیرند:
بار برودتی سردخانه با توجه به شرایط اقلیمی محل و به صورت تجربی محاسبه میشود. جهت محاسبه ی این شاخص، می بایست مجموعه ای از بارها را اندازه گیری و با یکدیگر جمع بست. بارهایی که در این خصوص باید مورد اندازه گیری قرار گیرند عبارتند از:
- بار برودتی ناشی از اتلاف انرژی از سطوح مختلف سردخانه (سقف، کف، دیواره ها)، این بار در واقع به دلیل اختلاف دمای سطوح، تشعشع گرما از دیواره ها و انتقال حرارت ایجاد میگردد.
- بار ناشی از ورود هوای محیط بیرون به داخل سالن سردخانه، این امر به دلیل باز و بسته شدن درهای سردخانه و هدر رفت انرژی گرمایی ایجاد میشود.
- بار برودتی ناشی از اختلاف دمای میان محصول و محیط سردخانه، این بار به علت ورود محصولات از محیط بیرون به درون سالن سردخانه با دمایی متفاوت به وجود می آید.
- بار ناشی از تنفس محصولات موجود در سردخانه های با دمای بالای صفر
- بار برودتی حاصل از کارکرد فن ها، دستگاه ها، لیفتراک ها، رفت و آمد کارکنان، تجهیزات روشنایی
نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبه بار برودتی سردخانه
علاوه بر استفاده از فرمولهای ریاضی به خصوص، از نرم افزارهای اختصاصی همچون coolcalc، Refrig و koldpro جهت محاسبه بار برودتی سردخانه استفاده میشود.
روش محاسبه انواع بار برودتی سردخانه با استفاده از فرمولهای ریاضی
محاسبه ی اتلاف انرژی از سطوح و دیوارها
با وجود آنکه دیواره ها، کف و سقف سردخانه ها با استفاده از ساندویچ پانل ها و یا فوم های تزریقی عایق بندی میشود اما، باز هم گرما از بیرون وارد محیط سردخانه شده و تا حد زیادی موجب هدر رفت سرمای تولید شده میگردد. اگر در ساخت سردخانه تنها از یک نوع دیوار استفاده شده باشد، تنها نیاز هست که از یک نوع ضریب انتقال حرارتی جهت محاسبه ی این پارامتر استفاده گردد. در این شرایط بار برودتی سردخانه از طریق فرمول زیر محاسبه میشود:
Q = A×U×∆T
راهنمای فرمول:
- A: مساحت دیواره
- U: ضریب انتقال حرارت دیواره
- T∆: اختلاف دمای میان محیط بیرون و درون سردخانه
اگر در ساخت سالن سردخانه از چند مدل دیوار مختلف استفاده شده باشد باید به ازای هر نوع، ضریب انتقال حرارت مخصوص به آن را در فرمول قرار داد. سپس ضرایب انتقال مختلف را طبق فرمول زیر با هم جمع کرد و مجموع آنها را به جای U در فرمول اصلی جایگذاری کرد.
راهنمای فرمول:
- X: ضخامت دیواره
- K: ضریب انتقال حرارت همان دیواره
- U: ضریب انتقال حرارت کلی دیواره
محاسبه ی میزان اتلاف انرژی گرمایی ناشی از باز و بسته شدن درهای سردخانه
در تمامی سردخانه ها با هر بار باز یا بسته شدن در، حجم زیادی از گرما به یکباره وارد سالن شده و برودت موجود از محیط خارج میشود. در سردخانه های بزرگ صنعتی، از پرده های هوایی به جهت جلوگیری از این نوع اتلاف انرژی استفاده میشود. میزان اتلاف گرمایی حاصل از باز و بسته شدن درهای سردخانه، از طریق فرمول زیر محاسبه میگردد.
Q = N × H
راهنمای فرمول:
- N: میزان ورود هوا
- H: مقدار گرمای ورودی به ازای یک لیتر هوا
محاسبه ی بار برودتی محصول
به منظور برآورد بار برودتی حاصل از محصول از فرمول زیر استفاده میگردد.
Q=mC1(T1-Tf) + ml + mC2(Tf –T2)
راهنمای فرمول:
- M : وزن هر محصول
- C1: انرژی گرمایی ویژه هر محصول در دماهای بالای انجماد
- C2: انرژی گرمایی ویژه هر محصول بعد از انجماد
- T1: دمای محصول به هنگام ورود آن به محیط سردخانه
- Tf: دمای مربوط به انجماد محصول
- T2: دمای پایانی محصول
- L: گرمای نهان انجماد
پس از آنکه بار برودتی سردخانه را از طریق فرمول فوق محاسبه کردید، می بایست حاصل را بر مدت زمان مورد نیاز برای انجماد محصول تقسیم نمایید. علاوه بر این، باید انرژی گرمایی ویژه بسته بندی ها را به صورت جداگانه محاسبه کنید.
محاسبه ی بار حرارتی حاصل از عوامل موثر دیگر
محاسبه بار حرارتی ناشی از سایر عوامل
عوامل دیگری از جمله گرمای حاصل از کارکرد فن، اواپراتور، روشنایی لامپ ها، رفت و آمد کارکنان و … نیز به هنگام محاسبه بار برودتی سردخانه، باید طبق فرمولهای زیر محاسبه شوند.
بار حرارتی حاصل از رفت و آمد کارکنان
این پارامتر از طریق فرمول زیر محاسبه میشود:
Q= N×T×H
راهنمای فرمول:
- N: تعداد افراد مشغول به کار
- T: میزان ساعات فعالیت
- H: انرژی گرمای ناشی از فعالیت هر نفر
بار حرارتی حاصل از کارکرد تجهیزات
Q= N×P×H
راهنمای فرمول:
- N: تعداد دستگاه ها یا تجهیزات
- P: توان حرارتی هر دستگاه
- T: زمان کارکرد تجهیزات
محاسبه ی بار برودتی جذب شده توسط محصولات درون سردخانه
زمانی که محصولات وارد سردخانه میشوند، معمولاً دمایی بالاتر از دمای سالن سردخانه دارند. در این حالت محصولات بخشی از برودت تولید شده توسط سیستم تبرید را به خود جذب میکنند. از این رو باید بار برودتی را برای این مورد نیز محاسبه نمود. در نقطه ی مقابل اگر محصولات قبل از ورود به سردخانه از تونل انجماد عبور داده شوند، دمایی کمتر از دمای سردخانه خواهند داشت. از این رو به محاسبه ی مجزای بار برودتی برای آنها نیازی نمی باشد.
جمع بندی
بار برودتی سردخانه در حقیقت نشان دهنده ی مقدار گرمایی است که می بایست، در مدت زمان مشخصی از سردخانه خارج گردد تا محیط به مقدار برودت مشخصی برسد. جهت اندازه گیری این شاخص باید مواردی از جمله؛ بار ناشی از روشنایی، بار فن اواپراتور، بار نفرات، بار دیوارها و … مورد ارزیابی قرار گیرند. این پارامتر معمولاً به صورت تجربی و با استفاده از فرمولهای ریاضی و یا با بهره گیری از نرم افزارهای تخصصی مربوطه محاسبه میگردد. هدف از برآورد و محاسبه بار برودتی سردخانه، دستیابی به اطلاعاتی است که ما را در انتخاب مناسبترین مدل تجهیزات سردخانه ای یاری نماید.