احداث سردخانه و ساخت ساختمان آن

چکیده :

از زمانهاي بسيار دور ، بشر همواره سعي در پيدا كردن روش هايي داشته كه بتواند محصولات كشاورزي را براي مدتي نسبتاً طولاني نگهداري نمايد. كه از آنجمله مي توان به خشك كردن، شور انداختن، ترش گرفتن، نمك زدن و دودي كردن اشاره نمود. اما يكي از روش هايي كه براي نگهداري محصولاتي از قبيل ميوه جات، گوشت، سيب زميني، سير، پياز و ... متداول بوده است. نگهداري اين مواد غذايي در سرمايي بود كه از به تعادل رسيدن دماي محيط خنك تر و اين مواد غذايي حاصل مي شد.

چيني ها اولين كساني بودند كه به ماهيت سرما براي نگهداري مواد غذايي پي بردند و يوناني ها و ايراني ها هم پس از چيني به اين خاصيت پي بردند. در اوايل قرن نوزدهم، يخدان هايي عرضه شدند كه داراي دو جداره بودند و مابين دو جدار از خاك اره و كاه پر مي شد و در داخل آن يخ و گوشت قرار مي گرفت كه به اين روش، مي توانستند تا يك هفته، گوشت را نگه داري كنند. در سال 1915، سيستم يخچال هاي امروزي تا حدي شكل گرفت كه از گاز ازت و كمپرسور براي خنك كردن مواد غذايي استفاده مي شد. كه به اين روش تا مدت 1.5 تا 2 سال، مي شد از مواد غذايي نگهداري نمود.

مقدمه :

سردخانه ها مكان ها يا اتاقك هاي ساكن يا سياري براي نگهداري مواد غذايي هستند كه مكانيزم آن ها مشابه يخچال مي باشد و موجب برودت هوا مي شوند.

مكانيزم سردخانه، بطور كلي تشكيل شده است از موتور، كمپرسور، كندانسور، ذخيرۀ ازت، شير انبساط، اوپراتور، دمنده (فن) و لوله هاي ارتباطي.

موتور محرك كمپرسور سردخانه مي باشد و انرژي آن را تأمين مي كند كه معمولاً برقي است.

كمپرسور وظيفۀ متراكم نمودن گاز را دارد كه به اين ترتيب بيشترين فشار را در گاز ايجاد كرده كه منجر به بالا رفتن حرارت گاز مي شود.

كندانسور وظيفۀ خنك نمودن گاز حاصل از كمپرسور را برعهده دارد.

ماده اي كه در سيستم گردش مي كند و هادي گرماي مواد داخل سردخانه به كندانسور و ايجاد خنكي در آن است؛ مي تواند گاز ازت يا فرئون باشد. با وجود اينكه از گاز ازت در سيستم هاي قديمي استفاده مي شد اما امروزه بيشتر از گاز فرئون استفاده مي شود كه دچار مشكلات مخرب زيست محيطي مخصوصاً سوراخ شدن لايۀ ازن مي باشد. البته گاز موجود در سيستم خنك كاري اين سردخانه گاز ازت است. كه اين گاز تا 20 سال بخوبي از پس مسئوليت خود بر مي آيد.

اوپراتور ها خنك كننده هاي داخل اتاقك هاي سردخانه هستند كه گاز سرد حاصل از كندانسور و شير انبساط را در محيط بستۀ داخل شبكه هاي خود، وارد اتاقك نموده و اين سرما توسط دمند ها در محيط اتاقك پخش مي شود.

لوله هاي ارتباطي هم وظيفۀ انتقال گاز سردخانه به بخش هاي مختلف سيستم خنك كاري را بر عهده دارند.

انواع سردخانه

سردخانۀ گمركي: از اين گونه سردخانه ها براي نگهداري موقت محصولات و مواد غذايي استفاده مي شود.

سردخانۀ ذخيره اي: اين گونه سردخانه ها مخصوص نگهداري مواد غذايي است كه دولت براي شكستن قيمت هاي بازار يا اعمال سياست هاي ديگر از آن استفاده مي كند و بطور كل، براي نگهداري مواد غذايي اي كه مالكيت آن ها متعلق به دولت است، استفاده مي شود.

سردخانۀ كوچك: اين سردخانه ها، كارخانه هاي كوچك يخ سازي هستند و براي توليد يخ از آن ها استفاده مي شود.

سردخانۀ عمومي: در اينگونه سردخانه، مردم، توليد كنندگان و متصديان بخش خصوصي، مواد غذايي توليدي خود يا موادي كه در فصول ارزاني خريداري نموده اند را نگهداري مي كنند و بدين ترتيب سود عظيمي را شامل خود كرده و از دور ريز محصول تا حدي جلوگيري مي كنند. بطوريكه به ازاي هر كيلوگرم محصولي از قبيل سيب به ازاي هر 6 ماه، 440 ريال از مشتري دريافت مي شود؛ درحاليكه ممكن است اين محصول از شهريور ماه (= فصل برداشت محصول = فصل ارزاني محصول) تا اسفند ماه (= بازار عيد) به ازاي هر كيلوگرم از اين محصول هزاران ريال افزايش قيمت پيدا كند.

ساختمان سردخانه

اولين قسمتي كه بمحض ورود به محوطۀ سردخانه با آن روبرو مي شويم اتاقك نگهباني است كه وظيفۀ اين بخش ايجاد امنيت براي محيط سردخانه مي باشد. سپس با محوطۀ سردخانه مواجه مي شويم كه محل بارگيري، تخليۀ بار، پاركينگ خودروها و ... مي باشد در داخل محوطه ساختمان سوله مانند نسبتاً عظيمي در مقابل ما قرار مي گيرد كه بخش جلويي آن كه حدود 1 تا 1.2 متر از سطح زمين ارتفاع دارد و فقط داراي سقف بوده و محل ورود به ساختمان اصلي سردخانه است و اين بخش از سردخانه سكو نام دارد كه محل انتقال بار به سردخانه است.

ساختمان اصلي سردخانه، كه تشكيل شده است از سالن نگهداري 0+ درجۀ سانتيگراد (سمت راست راهرو) و سالن نگهداري 0- درجۀ سانتيگراد (سمت چپ راهرو)؛ با يك آماده گاه آغاز مي شود كه محلي است كه دمايي بيشتر از اتاقك هاي داخل سالن ها و كمتر از محصول دارد و براي مواردي از قبيل ميوه جات است. چراكه اگر با دماي طبيعي خود (30+ درجۀ سانتيگراد) وارد اتاقك سردخانه شوند، شروع به تعرق مي كنند كه بهترين محيط براي كشت و ازدياد كپك ها و قارچ ها را فراهم مي آورد و منجر به از بين رفتن محصول مي شود. لذا اين محصولات براي مدت معيني در اين آماده گاه باقي مي مانند تا به حد دمايي مطلوب برسند.

در سمت راست سردخانه و قبل از شروع سالن بالاي صفر درجۀ سانتيگراد، اتاقكي بنام تونل انجماد وجود دارد كه دمايي معادل 35- درجۀ سانتيگراد دارد و براي انجماد پياز و سيري كه مورد استفادۀ كارخانجات كالباس سازي است؛ بكار مي رود. اين دماي پايين موجب از بين رفتن لايه هاي نازكي كه بين لايه هاي گوشتي (فلس هاي) پياز قرار دارند، مي شود كه بر بازار پسندي كالباس حاصله، مي افزايد.

هر سالن اين سردخانه داراي ده (10) اتاق است كه هركدام حداكثر ظرفيت خنك نمودن 500 تن محصول را دارد و 360 = 18×20 متر مربع مساحت و 6 متر ارتفاع دارد (البته اين اندازه ها از سردخانه اي به سردخانۀ ديگري متفاوت است). هر اتاقك بطور مستقل داراي دماي خاصي است كه براي نگهداري محصول موجود در آن لازم است، مي باشد و از اتاقك مجاور، راهرو و محيط ايزوله مي شود. اين ايزولاسيون از اين قرار است كه كف چيني آن از پي، داراي ساختار خاصِ گربه رو، قلوه سنگ، ايزولاسيون، قيرگوني، آجرچيني و عايق حرارتي مي باشد كه هرگونه تبادل حرارتي با كف را از بين مي برد و در عين حال، كف سردخانه حدود 1 تا 1.2 متر از سطح زمين بالاتر است.

ديوارهاي داخلي سردخانه از دو جدارۀ فلزي در دو طرف ديواره تشكيل شده است (كه اين دو جداره 20 تا 25 سانتيمتر از هم فاصله دارند.) و عايق تزريقي كه (بصورت مايع) در بين اين دوجداره ريخته شده (و سپس (بطوريكه هيچ گونه منغذي باقي نگذارد؛) سخت شده است)؛ تشكيل مي يابد. سقف هم به همين ترتيب ايزوله مي شود و در ها هم، مانند ديوارها و از همان جنس ايزوله مي شوند.

 هر اتاقك بطور مستقلي داراي سيستم كنترل دما مي باشد؛ بطوريكه دما همواره در مقدار مشخصي ثابت مي شود. بدين ترتيب كه نيتروژن كه داراي نقطه جوش 196- درجۀ سانتيگراد است از بين شبكه هايي حركت مي كند و سرماي آن توسط دمنده وارد محيط مي شود (اوپراتور) و نيتروژن كه گرماي اتاقك را گرفته به اتاق كنترل برگشت داده مي شود (با لوله هاي قرمز رنگ) و پس از خنك شدن با لوله هاي آبي رنگ مجدداً بين اوپراتورها تقسيم مي شود. در عين حال سيستم ديگري نيز براي تعيين رطوبت وجود دارد. بدين ترتيب كه براي نگهداري محصولات باغي، رطوبت خاصي مطلوب است تا از چروك شدن ميوه جلوگيري كند. بمحض اينكه رطوبت از حد مورد نظر و تعيين شده براي سنسور كمتر باشد، اين سنسورها كه رطوبت را اندازه مي گيرند بطور خودكار، لوله هاي بخار آبي كه در تمامي محيط اتاقك وجود دارد و داراي نازل هايي براي پخش بخار آب مي باشد را فعال مي سازند.

دماي اتاقك ها هم در درجۀ معيني گذاشته شده و در همان دما تثبيت مي شود بطوريكه با افزايش دما، سنسورهاي دمايي دستور به فعال شدن دمنده ها مي دهند.

در عين حال بعلت وجود بخارات آب در داخل سردخانه؛ بر روي شبكه هاي اوپراتور برفك مي نشيند كه اين برفك توسط المنت هايي آب شده و مي ريزد تا از ايجاد عايقي كه برفك بين اوپراتور و محيط ايجاد مي كند كه موجب افزايش مصرف انرژي و هزينه مي شود، جلوگيري نمايد.

از راهروي بين دو سالن هم پس از پر شدن اتاقك هاي سالن ها، براي نگهداري محصول استفاده مي گردد.

نكات قابل توجه اينكه:

سردخانۀ زير صفر را مي توان براي نگهداري نگهداري محصولاتي كه نياز به سردخانه با دماي بالاي صفر دارند؛ تنظيم نمود. اما اينكه بخواهيم دماي يك سردخانۀبالاي صفر را به زير صفر برسانيم ، امري بسيار دشوار است و ريسك زيادي مي طلبد و شايد هم ناممكن باشد؛ چراكه كمپرسور، فشار زيادي را متحمل مي شود.

كندانسور وظيفۀ خنك كردن نيتروژن برگشتي از اتاقك ها كه گرماي اتاقك را گرفته اند؛ بر عهده دارند. لذا بايد در نماي شمالي سردخانه كه در معرض تابش كمتر خورشيد قرار دارد؛ ساخته شود. اما كندانسور، براي خنك كردن نيتروژن نياز به آب دارد كه اين آب در تماس با نيتروژن داغ، بخار شده و همين بخار به سمت اتاقك هاي سردخانه هدايت مي شود و رطوبت مورد نياز داخل سالن ها را تأمين مي كند.

اتاقك كنترل داراي دستگاههاي ترموگرافي است كه وضعيت دمايي اتاقك ها را بطور لحظه اي   ثبت مي كنند تا مورد نظارت مسئولين ذيربط قرار گيرند. درضمن، كمپرسورها هم در اين اتاقك قرار دارند.

 از آنجاكه، براي خنك كردن هر متر مكعب از حجم هواي سردخانه به اندازۀ يك درجۀ سانتيگراد، بطور متوسط حدود Btu25000 انرژي لازم است و بعلت حساس بودن كار؛ در صورت قطع ناگهاني برق، برق اضطراري بايد بلافاصله برقرار شود. برق اضطراري معمولاً از ژنراتورها تأمين مي شود كه ژنراتور اين سردخانه 480 كيلو وات توان توليد مي كند و در محوطۀ سردخانه و نزديك به اتاقك كنترل قرار دارد.

هر دورۀ انبار داري سردخانه 6 ماه است كه پس از اتمام هر دوره و تخليۀ محصولات، از مواد ضد عفوني كننده از قبيل اكسي كلرور مس براي مبارزه با قارچ و كپك (آفت سردخانه) استفاده مي شود و بلافاصله بارگيري بعدي انجام مي گيرد.

نكتۀ قابل توجه اينكه، در مورد محصولات حساس از قبيل گوشت كنترل هاي سختگيرانه اي انجام مي گيرد. بطوريكه سازمان هاي نظارتي، دامپزشكي و ... بطور مستقيم بر اين موضوع نظارت دارند. لذا از يك ماه قبل از تاريخ منقضي شدن اينگونه محصولات، سردخانه موظف است به صاحب كالاي داخل سردخانه و اين سازمان هاي اعلام كند كه يك ماه تا تاريخ انقضاي اين محصولات وقت باقي است كه اگر صاحب كالا تا تاريخ انقضاي محصول اقدامي نكند؛ طبق مقررات، اين محصول بايد معدوم شود.

یخچالهای موجود

هم اكنون وسايل خنك كننده كاربرد وسيعي در زندگي روزمره دارند. علاوه بر يخچال‌هاي خانگي و سردخانه‌ها، خنك كننده‌ها در موارد گوناگون ديگري از جمله وسايل الكترونيكي و صنايع بيوتكنولوژي كاربرد فراواني دارند. همچنين استفاده از يخچال براي خنک نگه‌داشتن مواد غذايي از ضروريات زندگي امروز است. يخچال‌هاي تجاري موجود به سه دسته تقسيم مي‌شوند:

1.      سيستم‌هاي تبخير- تراکمي

2.      سيستم‌هاي جذبي

3.      سيستم‌هاي ترموالکتريک

3-2- سيستم تبخير- تراکمي

در سيکل تبخير-تراکمي ايده‌آل از سيال عامل به عنوان ماده خنک‌کننده براي جذب و
باز پس دادن انرژي گرمايي استفاده مي‌شود. انتقال انرژي باعث مي‌شود سيکل
تبخير- تراکمي يک محيط بسته را خنک کند. در سيکل تبخير- تراکمي ايده‌آل از هر گونه اتلافي صرف‌نظر مي‌شود. نحوه کار سيکل تبخير- تراکمي در شکل (3-1) ديده مي‌شود. در اين سيکل، سيال عامل به صورت بخار اشباع وارد کمپرسور مي‌شود. هنگاميکه سيال عامل فشرده مي‌شود، دما و فشار آن افزايش مي‌يابد (نقطه 2-1). پس از فشرده شدن سيال وارد چگالنده (Condenser) مي‌شود. در اين قسمت انرژي گرمايي با محيط مبادله مي‌شود که در نتيجه سيال عامل خنک شده و به مايع اشباع تبديل مي‌شود (نقاط 3-2). سپس
سيال از درون شير انبساط (Expansion valve) عبور مي‌کند و فشار و حرارت آن در طي يک فرآيند آنتالپي ثابت کاهش مي‌يابد (نقاط 4-3). به دليل کاهش فشار و حرارت، سيال عامل به صورت مخلوطي از مايع و گاز وارد تبخيرکن(Evaporator) مي‌شود. در اين قسمت، سيال به بخار اشباع تبديل شده است و دوباره وارد کمپرسور شده و سيکل تکرار مي‌شود .

انحراف چرخه تبخير- تراکمي واقعي از چرخه ايده‌آل

-مقايسه چيلرهاي جذبي و تراکمي

چيلرهاي جذبي از بعضي لحاظ شبيه چيلرهاي تراکمي عمل مي کنند که مهمترين اين شباهتها عبارتند از:

الف - در اواپراتور از گرماي آب تهويه ساختمان براي تبخير يک مبرد فرار در فشار پايين استفاده مي گردد.

ب - گاز مبرد فشار پايين از اواپراتور گرفته شده و گاز مبرد فشار بالا به کندانسور فرستاده مي شود.

ج - گاز مبرد در کندانسور تقطير مي گردد.

د - مبرد در يک سيکل همواره در گردش است.

تفاوتهاي اصلي چيلرهاي جذبي وتراکمي عبارتند از :

الف - چيلرهاي تراکمي براي گردش مبرد از کمپرسور استفاده مي کنند در حالي که چيلرهاي جذبي فاقد کمپرسور بوده و به جاي آن از انرژي گرمايي منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغيير مي دهند ، همچنان که غلظت تغيير مي کند ، فشار نيز در اجزاي مختلف چيلر تغيير مي کند. اين اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سيستم مي گردد.

ب - ژنراتور و جذب کننده در چيلرهاي جذبي جانشين کمپرسور در چيلرهاي تراکمي شده است.

ج - در چيلرهاي جذبي از يک جاذب استفاده مي شود که عموماً آب يا نمک ليتيوم برومايد است.

د - مبرد در چيلرهاي تراکمي يکي از انواع کلروفلئوروکربن ها يا هالوکلروفلئوروکربن ها است در حالي که در چيلرهاي جذبي مبرد معمولاً آب يا آمونياک است.

ه - چيلرهاي تراکمي انرژي مورد نياز خود را از انرژي الکتريکي تأمين مي کنند در حالي که انرژي ورودي به چيلرهاي جذبي از آب گرم يا بخار وارد شده به ژنراتور تأمين مي شود. گرما ممکن است از کوره هواي گرم يا ديگ آمده باشد. در بعضي اوقات از گرماي ساير فرايندها نيز استفاده مي شود مانند بخار کم فشار يا آب داغ صنايع ، گرماي باز گرفته شده از دود خروجي توربين هاي گازي و يا بخار کم فشار از خروجي توربين هاي بخار.

مهمترين مزاياي چيلرهاي جذبي نسبت به چيلرهاي تراکمي عبارتند از:

الف - صرفه جويي در مصرف انرژي الکتريکي :

همانطور که گفته شد چيلرهاي جذبي از گاز طبيعي ، گازوئيل يا گرماي تلف شده به عنوان منبع اصلي انرژي استفاده مي کنند و مصرف برق آنها بسيار ناچيز است. به ميزان مصرف برق ، مقايسه و تحليل هاي کمي در فصول بعدي اشاره خواهد شد.

ب - صرفه جويي در هزينه خدمات برق :

هزينه نصب سيستم شبکه الکتريکي در پروژه ها بر اساس حداکثر توان برداشت قابل تعيين است. يک چيلر جذبي به دليل اينکه برق کمتري مصرف مي کند ، هزينه خدمات را نيز کاهش مي دهد. در اکثر ساختمان ها نصب چيلرهاي جذبي موجب آزاد شدن توان الکتريکي براي مصارف ديگر مي شود.

ج - صرفه جويي در هزينه تجهيزات برق اضطراري :

در ساختمانهايي مانند مراکز درماني و يا سالن هاي کامپيوتر که وجود سيستمهاي برق اضطراري براي پشتيباني تجهيزات خنک کننده ضروري است ، استفاده از چيلر هاي جذبي موجب صرفه جويي قابل توجهي در هزينه اين تجهيزات خواهد شد.

د - صرفه جويي در هزينه اوليه مورد نياز براي ديگ ها :

برخي از چيلرهاي جذبي را مي توان در زمستان ها به عنوان هيتر مورد استفاده قرار داد و آب گرم لازم براي سيستم هاي گرمايشي را با دماهاي تا حد 203 تأمين نمود. در صورت استفاده از اين چيلرها نه تنها هزينه خريد ديگ کاهش مي يابد بلکه صرفه جويي قابل ملاحظه اي در فضا نيز بدست خواهد آمد.

ه - بهبود راندمان ديگ ها در تابستان :

مجموعه هايي مانند بيمارستان ها که در تمام طول سال براي سيستمهاي استريل کننده ، اتوکلاوها و ساير تجهيزات به بخار احتياج دارند مجهز به ديگ هاي بخار بزرگي هستند که عمدتاً در طول تابستان با بار کمي کار مي کنند. نصب چيلرهاي جذبي بخار در چنين مواردي موجب افزايش بار و مصرف بخار در تابستان ها شده و در نتيجه کارکرد ديگ ها و راندمان آنها بهبود قابل توجهي خواهد يافت.

و - بازگشت سرمايه گذاري اوليه :

چيلرهاي جذبي به دليل نياز کمتر به برق در مقايسه با چيلرهاي تراکمي ، هزينه هاي کارکردي را کاهش مي دهند. اگر اختلاف قيمت يک چيلر جذبي و يک چيلر تراکمي هم ظرفيت را به عنوان ميزان سرمايه گذاري و صرفه جويي سالانه از محل کاهش يافتن هزينه هاي انرژي را به عنوان بازگشت سرمايه در نظر بگيريم ، مي توان با قاطعيت گفت که بازگشت سرمايه گذاري صرف شده براي نصب چيلرهاي جذبي با شرايط بسيار خوبي صورت خواهد گرفت.

ز - کاسته شدن صدا و ارتعاشات :

ارتعاش و صداي ناشي از کارکرد چيلرهاي جذبي به مراتب کمتر از چيلرهاي تراکمي است. منبع اصلي توليد کننده صدا و ارتعاش در چيلرهاي تراکمي، کمپرسور است. چيلرهاي جذبي فاقد کمپرسور بوده و تنها منبع مولد صدا وارتعاش در آنها پمپهاي کوچکي هستند که براي به گردش درآوردن مبرد و محلول ليتيم برمايد کاربرد دارند. ميزان صدا و ارتعاش اين پمپهاي کوچک قابل صرف نظرکردن است.

ح - حذف مخاطرات زيست محيطي ناشي از مبردهاي مضر:

چيلرهاي جذبي بر خلاف چيلرهاي تراکمي از هيچ گونه ماده CFC يا HCFC که موجب تخريب لايه ازن مي شوند ، استفاده نمي کنند. لذا براي محيط زيست خطري ايجاد نمي نمايند. چيلرهاي جذبي غالباً از آب به عنوان مبرد استفاده مي کنند. يک چيلر جديد در هر شرايطي ،يک سرمايه گذاري بيست و چند ساله است. تغييرات دائمي قوانين و مقررات استفاده از مبردها موجب مي شود تا استفاده از مبردي طبيعي مانند آب در چيلرهاي جذبي گزينه اي بسيار قابل توجه به شمار آيد.

ط- کاستن از ميزان توليد گازهاي گلخانه اي و آلاينده ها : ميزان توليد گازهاي گلخانه اي (مانند دي اکسيد کربن) که تأثير قابل توجهي در گرم شدن کره زمين دارند و آلاينده ها (مانند اکسيدهاي گوگرد ، اکسيدهاي نيتروژن و ذرات معلق) توسط چيلرهاي جذبي در مقايسه با چيلرهاي تراکمي بسيار کمتر است.