Эффективность систем обеспечения параметров микроклимата овощекартофелехранилищ

Общеобменная механическая вентиляция применяется при контейнерном хранении картофеля и овощей. Охлаждение продукции осуществляется за счет теплообмена при обтекания воздухом штабеля контейнеров, что является основным недостатком такой схемы воздухораспределения. Формирование параметров микроклимата в контейнерах осуществляется за счет естественной конвекции и теплопроводности, температура продукции в контейнерах выше на 1,1…2,0 °С окружающего воздуха, относительная влажность воздуха φ в ≈ 100 %. Движения воздуха в контейнерах, вызванного общеобменной вентиляцией, или не наблюдается, или 85…90 % его проходит между контейнерами [1].

В настоящее время отсутствуют методики оптимизации удельных расходов воздуха для систем общеобменной вентиляции контейнерных картофелехранилищ. Рекомендуемые значения L m , м³/(т ч), лежат от 15 в Германии [2] до 100 м³/(т ч) в Голландии [3]. В нашей стране за основу расчета принята кратность воздухообмена [4]: n = 8…12 ч^-1 – в период охлаждения; n = 4…6 ч^-1– в основной период хранения – при непрерывном режиме работы общеобменной вентиляции безотносительно к виду хранимой продукции.

По отечественным нормам в полностью заполненном контейнерном хранилище объемом 36 х 12 х 6 м производительность систем вентиляции составит при n = 10 ч^-1 около 20 000 м³/ч, при n = 5 ч^-1 в пределах 10 000 м³/ч. В первом случае скорость воздуха между контейнерами равна 0,15 м/с, во втором – около 0,075 м/с, а скорость в межклубневом пространстве контейнеров, соответственно, около 0,012 м/с и 0,006 м/с, т.е. устойчивое движение воздуха в контейнерах отсутствует.

Распространенная в нашей стране схема воздухораспределения приточного воздуха в верхнюю зону «сверху вверх» при естественной вытяжной вентиляции имеет существенный недостаток – неравномерное обдувание контейнеров воздухом. В настоящее время получает практическое применение для контейнерных хранилищ вентиляция с подачей воздуха по схемам «снизу вверх» или «сверху вниз» при механической приточной и вытяжной вентиляции. Один из воздуховодов (приточный или вытяжной) находится внизу (у пола), другой под перекрытием. Имеется опыт вентилирования хранилищ путем подачи воздуха из подпольных каналов, который сдерживается высокими требованиями к механической прочности полов. При массовом хранении СРС в контейнерах принципиально возможно применение горизонтальных схем продувки.

Приведенные выше скорости воздуха в контейнерах при общеобменной механической вентиляции меньше необходимых для поддержания температурных параметров среды в контейнерах. Даже по несколько завышенным оценкам скоростей воздуха можно сделать вывод о практической неэффективности управления параметрами микроклимата в массе продукции контейнеров путем регулирования ско- рости фильтрации и увеличения кратности воздухообмена. Частичное преодоление этого недостатка может быть достигнуто за счет специального ажурного штабелирования контейнеров с продукцией или разработки контейнеров специальной конструкции. В нашей стране контейнеры имеют практически одинаковую высоту (0,74…0,87 м) и форму квадрата. Расстояние между деревянными планками в боковых стенках назначается в пределах 15…25 мм. Количество рядов контейнеров по высоте обычно составляет 5…6.

Для рационального использования подаваемого воздуха в хранилищах контейнерного типа при раздаче воздуха «снизу вверх» или «сверху вниз» под воздухораспределителем в штабеле должен быть колодец или технический проезд (рис. 1).

В ряде стран Европы широко используются контейнеры не с решетчатыми, а с плотными воздухонепроницаемыми стенками и двойным (решетчатым и сплошным) дном. Помещение оборудуют проходными вентиляционными воздуховодами, которые размещают у стен на всю их высоту. В стенках воздуховодов устраиваются отверстия, совпадающие со щелями между сплошным и решетчатым дном контейнеров. Контейнеры устанавливаются впритык к воздуховодам. Воздух через щели в решетчатом дне поступает в контейнеры и удаляется через специальные зазоры в стенках (рис. 2), т.е. происходит активная горизонтальная вентиляция продукции в контейнере. В нашей стране все большее распространение получает использование принципа работы систем активной вентиляции при контейнерном хранении по следующей схеме. Контейнеры со сплошными боковыми стенками и решетчатым дном устанавливаются в штабель над специальным воздухораспределяющим отверстием в полу. При подаче воздуха осуществляется охлаждение всего штабеля контейнеров.

Тепловой баланс контейнерных хранилищ и необходимость подогрева наружного приточного воздуха для поддержания расчетной внутренней температуры t в определяется согласно методике как для любого производственного сельскохозяйственного здания [1] с учетом условной температуры наружного воздуха, начиная с которой необходимо нагревать приточный воздух в холодный период года.

Режимы работы общеобменной механической вентиляции в период охлаждения и основной период хранения непрерывные, круглосуточные. Режимы работы систем активной вентиляции в контейнерных хранилищах рассчитываются по методике, применяемой при навальном хранении продукции [5].

Рис. 1. Варианты размещения контейнеров: a – складирование с подачей воздуха через крупногабаритные отверстия в полу; b – П - образное складирование;

c – складирование с технологическим колодцем; d – П - образное встречное складирование;

1 – крупногабаритное отверстие;

2 – воздухораспределитель; 3 – технологический проход (колодец); 4 - контейнер

Рис. 2. Движение воздуха в контейнерах при активной вентиляции: 1 – вентиляционный канал;

2 – отверстие в контейнерах для прохода воздуха;

3 – щель для выхода воздуха;

4 – решетка; 5 – сплошное днище

Соотношение статей затрат на хранение картофеля показывает на необходимость снижения удельной стоимости здания (амортизационные затраты), потерь от естественной убыли и гниения.

Удельные капитальные затраты К хр , руб./т, снижаются с увеличением вместимости хранилищ [6]:

^К хр    AG ^0,26.                                        (1)

Формула (1) согласуется с выводами [7], что с увеличением вместимости в 3 раза величина К хр сокращается на 30 % ( 3 ^0,26   1,33 , или 33 %).

Количественные показатели эффективности хранения зависят от конкретных условий и имеют широкий диапазон, что иллюстрируется, например, следующими данными [8]: стоимость хранения картофеля в Англии в 1970-1971 гг. составляла 14,5 ф.ст./т, в 1971-1972 гг. – 15,0, а в неблагоприятных 1975-1976 гг. и 1976-1977 гг., соответственно, 105 и 150 ф.ст./т, т.е. – отличалась в 7…10 раз.

Оценка удельного годового экономического эффекта строительства контейнерных и навальных хранилищ, оборудованных САВ, основывается на составлении приведенных затрат:

Пхр  Cхр + Eхр K хр , где Схр – удельные эксплуатационные расходы, руб./(т∙год); Ен = 0,10…0,12 – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, 1/год.

Удельные эксплуатационные затраты С хр включают стоимость естественной убыли и абсолютного отхода сочного растительного сырья в процессе хранения. Повышение сохранности продукции способствует, помимо уменьшения потерь, другим положительным социальным эффектам, величину которых учтем величиной удельного суммарного социально-экономического эффекта Э п , руб./(т∙год):

П хр   C хр   Э п + E н K хр .

Расчет удельного годового экономического эффекта от реконструкции, если она направлена только на повышение качества хранения (дополнительная вместимость хранилища не может быть получена), ведется сравнением с показателями хранилища до реконструкции:

^Э 2   ^A 2 ^{[( C} хр1   ^C хр2⁾ + ( Э п2   Э п1 )   E н К рек ] ,

где А 2 – удельная масса сохраненной продукции относительно базового варианта, т/т; Э п2 и Э п1 – соответственно, удельный экономический эффект после реконструкции и по базовому варианту, руб./(т∙год); К рек – удельные капитальные затраты на реконструкцию, руб./т.

Общий годовой экономический эффект Э 2общ , руб./год, от повышения степени сохранности продукции равен:

^Э 2общ   ^Э 2 ^{G .}

Когда реконструкция сопровождается увеличением вместимости хранилищ, удельная эффективность Э 1 , руб./(т∙год), определяется по формуле:

Э 1   ( C хр1   A C хр.н )  (1+ А ₁ ) A ₂ C _хр2 + (1 + А 1 ) ( Э п2   Э п1) + E н ( А 1 К хр.н + К рек ),   (6)

где А 1 = Δ G / G – удельный прирост емкости при реконструкции, т/т; С хр.н – удельная себестоимость хранения в реконструированных хранилищах, руб./ (т∙год); К хр.н – удельные капитальные затраты на строительство новых хранилищ удельной емкостью Δ G , руб./т.

Общий годовой экономический эффект Э 1общ , руб./год, от повышения надежности хранения картофеля и овощей и увеличения вместимости хранилищ в результате реконструкции составляет:

Э 2общ   Э 1 G .

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, Т , лет, на реконструкцию хранилищ при отсутствии и наличии увеличения емкостей хранилищ, соответственно:

T  K д / А 2 G С _зак ;      T K д /(1+ А 1 ) А 2 G С зак .

Здесь К д – сумма дополнительных капитальных вложений на реконструкцию, руб. Закупочная цена С зак , руб./т, на хранящуюся продукцию повышается в течение периода хранения.

Широкое использование критерия приведенных П обусловлено простой и наглядной формой его представления. В плановой экономике он был единственным критерием, в основу которого был заложен нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений Т или обратная величина Е 1/ Т . В рыночных условиях при замене понятия «капиталовложения» на более широкое «инвестиции» использование критерия приведенных затрат оправданно [9] при условии замены коэффициента эффективности капитальных вложений Е в прежнем понимании на коэффициент бездисконтной эффективности Е _э 1/ Т _э .

В зависимости от использования дохода, полученного после окупаемости инвестиций, величина коэффициента эффективности определяется по следующим формулам:

Е _э1    r /(1   e ^{( r T ок)} ) ;

в случае капитализации дохода, т.е. изъятия его из оборота и наращивания:

Е э2    r /(1   e ^{( r T ок)}    1) ;                                         (10)

где r – расчетная норма дисконта, 1/год; Т ок – предельный срок окупаемости инвестиций, год.

В таблице приведены величины Е э , 1/год, при различных значениях r и предельного срока окупаемости Т ок , год.

Значения коэффициента эффективности Е э1

r	Значения Е э1 для различных величин с					ока окупаемости Т ок , год.
	1	2	3	4	5	7	9	11	13
0,05	1,03	0,53	0,36	0,28	0,23	0,17	0,14	0,12	0,11
0,10	1,05	0,55	0,39	0,30	0,25	0,20	0,17	0,15	0,14
0,15	1,08	0,58	0,41	0,33	0,28	0,23	0,20	0,19	0,158

Как видно из таблицы, при разумных сроках окупаемости производственных сельскохозяйственных зданий (более 9…10 лет) методика расчета по зависимости (2) пригодна как по понятию «капиталовложения», так и по понятию «инвестиции».

Перспективным путем повышения эффективности систем обеспечения параметров микроклимата при контейнерном и навальном хранении сочного растительного сырья является переход от систем общеобменной механической к системам активной вентиляции продукции. Показана однозначность оценки удельной годовой экономической эффективности при строительстве, реконструкции и эксплуатации хранилищ, оборудованных системами активной вентиляции, по приведенным затратам и с использованием понятия чистого дисконтного дохода.