Режимы работы систем кондиционирования микроклимата плодоовощехранилищ в условиях резкоконтинентального климата

Для обеспечения сохранности плодоовощной продукции (картофеля, моркови, свеклы, капусты и т.д.) в загруженных помещениях (хранилищах) первостепенное значение имеет поддержание жестких требований по допустимым отклонениям температуры ( ± 1 ° С) и относительной влажности внутреннего воздуха ( ± 3 %) от задаваемых значений. Естественно, что для обеспечения столь жестких требований для поддержания оптимальных температурновлажностных параметров микроклимата в массе продукции хранилища должны иметь не только наружные ограждения с соответствующим сопротивлением теплопередаче (R тр ), но и энергоэффективное инженерное оборудование [1].

Основным элементом инженерного оборудования является система активного воздухо-распределения (САВ), которая должна создать принудительную равномерную подачу в массу хранящейся продукции определенного количества вентиляционного воздуха (L пр ) с заданными параметрами (t пр , v пр , w пр ), обеспечить поддержание требуемых технологией хранения требуемых параметров микроклимата, удалить избытки углекислого газа и этилена. В период круглогодичного хранения плодоовощной продукции необходимо обеспечивать определенные режимы функционирования системы вентиляции (сушка, лечение, охлаждение или обогрев, длительное хранение).

Таблица

Режимы работы активной вентиляции при хранении плодоовощной продукции

№	Период хранения	Режимы активного вентилирования плодоовощной продукции
		картофель	морковь	свекла
I	Осушка поверхности плодоовощной продукции	непрерывный 1.    При t „ = +10 ОС и относ. вл. ф н < 70%; L пр = 50 м3/(т ч), то вентилирование картофеля осуществляется подачей наружного воздуха. 2.    При t н = +10oС и относ. влажности ф н < 90% и L np = 150 м3/(т-ч), применяется полная рециркуляция воздуха с включением ВОА с 2..3-кратной сменой воздуха в хранилище	непрерывный	непрерывный
II	Лечебный	САВ работает: 1.    Прямоточно только на наружном воздухе L пр = 50 м3/(т∙ч), включается когда t в выше t н на 1оС; 2.    С частичной рециркуляцией внутреннего воздуха, обеспечивая температуру t в , подаваемого в массу картофеля, не ниже 1оС. 4…7 циклов в сутки по 18…35 мин	4…7 циклов в сутки по 16…32 мин	4…7 циклов в сутки по 15…33 мин
III	Охлаждение	Надо постепенно снижать температуру в насыпи клубней с t в. мас. = 12...18 оС до t в. мас. = 2...4оС. Темп снижения температуры равен 0,5 и 1оС в сутки в течение 20-40 сут непрерывный – САВ включается, если t н или подогреваемого t пр воздуха на 3 0С и более ниже t мас. картофеля Продолжительность 1-го цикла непрерывной работы САВ составляет 9...10 ч	непрерывный – САВ включается, если t н или подогреваемого t пр воздуха на 3 ° С и более ниже t мас. моркови	непрерывный - САВ включается, если t н или подогреваемого t пр воздуха на 3 ° С и более ниже t мас
IV	Основной период длительного хранения	Режим включения САВ периодический 5…9 циклов в сутки по 20…35 мин. Интенсивность вен-я L пр =50% ∙ L норм р.о. а) при t н < -1 ° С: САВ наружным воздухом; б)    при t н = -1,1..15 ° С: САВ с частичной рециркуляцией; в)    при t н < -15 ° С полная рециркуляция с подогревом воздуха и утилизацией теплоты L уд .	4…8 циклов по 20…32 мин. Воздухообмен  равен 50% от нормативного: L пр =50% L норм р.о	4…8 циклов по 20…33 мин. Воздухообмен равен 50% от нормативного: L пр =50% L норм р.о
V	Предреализационный период	Особое внимание обращают на температуру внутреннего воздуха в хранилище не ниже t e = 10 ° С. Нельзя допускать резких перепадов температуры, предусматривается подача подогретого L пр до тех пор, пока t Mic картофеля не будет на 3...4 ° С ниже температуры t н воздуха. При этом осуществляется подача наружного воздуха L пр с тепловой обработкой и частичной утилизацией внутреннего удаляемого воздуха

Анализ существующих отечественных и зарубежных методов обсушки поверхности картофеля показал, что в настоящее время наиболее рациональной является осушка картофеля непосредственно в помещениях хранения. В хранилищах контейнерного типа предусматривают осушку влажной поверхности картофеля в течение 2...3 сут согласно технологии, приведенной в таблице.

В качестве примера рассмотрим два варианта выбора режима работы САВ при осушке поверхности картофеля. При исходных данных: температура наружного воздуха t н = +10 ° С; относительной влажности ф н = 79 %; расход подаваемого воздуха в хранилище принят L^ = 50 м³/(т∙ч). Режим вентиляции выбирают следующим образом. Согласно таблице, определяют, что в указанных условиях влажность наружного воздуха не превышает табличное значение (70 %) для данной t н . Следовательно, вентилирование картофеля осуществляется наружным воздухом [1, 2].

При исходных данных: температура t н = +10 ° С; относительная влажность ф н = 90%; расход подаваемого воздуха L н = 50 м³/(т∙ч). Выбор режима работы САВ заключается в следующем. По рисунку определяем теоретическое значение влажности ( ф н = 76,5 %), соответствующую температуре 1 н = 7 ° С и расход L пр =50 м³/(т^ч). Так как теоретическая влажность ниже фактической (90 %), то осуществляется полная рециркуляция воздуха с включением воздушно-отопительных агрегатов с 2..3-кратной сменой воздуха в хранилище.

Рисунок – Зависимость относительной влажности воздуха от температуры наружного воздуха и удельного расхода приточного воздуха:

1 - при Ь пр = 50 м³/(т ч); 2 - Ь пр = 70 м³/(т ч); 3 - Ь пр = 100 м³/(т ч)

Таким образом, осушка поверхности клубней проводится по периодически повторяющемуся циклу: подача в хранилище наружного воздуха; работа вентиляции в режиме полной рециркуляции с подогревом воздуха.

В лечебный период вентиляционные системы работают, как правило, только на наружном воздухе. Приточная вентиляция включается в часы, когда температура внутреннего воздуха выше температуры наружного воздуха на >  1 ° С. САВ работают прямоточно или с частичной рециркуляцией внутреннего воздуха, обеспечивая температуру воздуха, подаваемого в массу картофеля, не ниже 1 ° С. Вентилирование хранилища и массы картофеля осуществляется 4...6 циклами в сутки продолжительностью 20...30 мин.

При хранении картофеля навалом в хранилищах с САВ, если температура наружного воздуха выше 10 ° С, то картофель вентилируют 3...4 раза в сутки по 15...20 мин.

В период охлаждения необходимо постепенно снижать температуру в насыпи клубней с 12...1 до 2...4 ° С. Темп снижения температуры, как показано выше, равен 0,5 и 1 ° С в сутки в течение 20-26-40 сут в зависимости от степени механической поврежденности клубней. В этот период подается наружный воздух, температура которого при ясном небе меняется синусоидально, поэтому целесообразно охлаждение вести в период снижения температуры наружного воздуха. Продолжительность одного цикла непрерывной работы систем вентиляции составляет 9...10 ч.

После охлаждения картофеля до оптимальной температуры начинается основной период длительного хранения. В установившийся период хранения режим включения систем вен-

27                    Вестник ВСГУТУ. № 2 (59). 2016

тиляции периодический - 5^9 циклов работы в сутки по 20^30 мин. Интенсивность вентилирования хранилища составляет 50% от нормативного воздухообмена. Это достигается или путем включения меньшего числа приточных систем активной вентиляции или за счет сокращения времени их работы.

Для регулирования в пределах оптимальных уровней температуры и относительной влажности воздуха в массе картофеля применяют частичную или полную рециркуляцию внутреннего воздуха. С наступлением весны температура в насыпи картофеля должна быть снижена до 1,5...2,5 ° С. Вентилирование осуществляют в наиболее холодные часы суток. Если температура наружного воздуха в это время выше, чем в насыпи картофеля, то вентилирование проводят в режиме «рециркуляция». При этом выбор режима вентилирования массы картофеля в основной период хранения взаимоувязан с изменениями температуры наружного воздуха:

• а)    при t н до -1 ° С в хранилище осуществляется подача приточного наружного воздуха;

• б)    в интервале t н от -1,1 до -15,0 ^оС используется частичная рециркуляция;

• в)    в случае значительного понижения t н < -15 ^оС системы вентиляции работают в режиме полной рециркуляции с обязательным нагреванием воздуха в калориферных установках в соответствии с тепловым балансом хранилищ. Для борьбы с конденсацией влаги на ограждениях и поверхности продукции предусматривается отопление верхней зоны помещений хранения при помощи отопительно-рециркуляционных агрегатов.

В предреализационный период особое внимание обращают на температуру внутреннего воздуха в помещениях хранилища. Как правило, товарную обработку проводят при температуре не ниже 10 ° С. Поскольку нельзя допускать резких перепадов температуры, то предусматривается подача подогретого вентиляционного воздуха до тех пор, пока температура массы картофеля не будет на 3...4 ° С ниже температуры наружного воздуха. При этом осуществляется подача наружного воздуха с тепловой обработкой и частичной рециркуляцией внутреннего воздуха.

В плодоовощехранилищах обслуживаемой зоной является плодоовощная продукция в контейнерах, постоянно выделяющая в процессе дыхания теплоту q v и влагу W v . В сочетании с низкой температурой 1 в = +1,5...+2,5 ° С и высокой относительной влажностью воздуха ф в = 95...98% в штабеле и в свободном объеме хранилищ 1 в ^св, ф в ^св выявляются характерные требования к СКМ, позволяющие выделить их в особый класс сооружений.

Особая значимость системы активного воздухораспределения в загруженных помещениях для сохранности плодоовощной продукции заключается в особенностях хранения картофеля и овощей, учитывающих продолжение процессов жизнедеятельности, таких как испарение, выделение тепла, дыхание в процессе их хранения. Эти процессы напрямую влияют на газовый состав воздуха в помещениях хранилища, его температуру и влажность. Помимо дыхания и испарения источниками тепла и влаги в помещениях хранилища могут являться, например, почва или тепло, выделяющееся при конденсации влаги на границе соприкосновения поднимающегося вверх более теплого воздуха хранилища с холодной крышей [2].

Нами разработана приточно-вытяжная система воздухораспределения с утилизацией теплоты удаляемого воздуха. При ее использовании в загруженных помещениях происходит распределение термодинамически обработанного воздуха по схеме «снизу вверх» вертикально установленными секционными воздуховодами-распределителями с равномерной раздачей воздуха, которые соединены с тремя продольными приточными воздуховодами-ответвлениями нагнетающего магистрального приточного воздуховода. Подача воздуха осуществляется с раздачей в межконтейнерное пространство и контейнеры с продукцией через плоские приточные отверстия с четырех сторон по периметру. Предусмотрена возможность рециркуляции, представляющей собой смешение части удаляемого воздуха с наружным через рециркуляционный клапан и возврат его вновь в хранилище, что является простым и эффективным техническим приемом, позволяющим экономить значительное количество тепловой энергии от 20 до 22%. С помощью рециркуляции обеспечивается требуемый температурный режим [3].

Это наиболее эффективная на сегодня система активной вентиляции, предполагающая периодическое интенсивное продувание с заданной скоростью воздуха с определенными параметрами температуры и влажности сквозь массу плодоовощной продукции (в зависимости от применяемой схемы вентилирования: снизу вверх или сверху вниз). Подача наружного воздуха может осуществляться как непосредственно в массу продукции без смешивания с воздухом хранилища, так и с частичной рециркуляцией, при которой происходит смешивание холодного наружного воздуха с более теплым воздухом хранилища. При очень низких температурах наружного воздуха (-20 ° С и ниже) вентилирование производится только воздухом хранилища (полная рециркуляция) [4]. Оптимальные параметры температуры и влажности могут быть достигнуты и при использовании утилизации теплоты удаляемого воздуха, что позволяет уменьшить тепловую мощность калориферов для обогрева приточного воздуха.

Выводы

• 1.    Показана возможность обеспечения поступления термодинамически обработанного наружного воздуха к контейнерам в требуемых количествах и его равномерное распределение с оптимальными нормируемыми параметирами.

• 2.    Разработаны возхдушные режимы работы системы воздухораспределения при подаче воздуха по схеме «снизу вверх» по направлению движения тепловых потоков с равномерным распределением вентиляционного воздуха в массе плодоовощной продукции в горизонтальных и вертикальных плоскостях с коэффициентом неравномерности 0,8…0,93.

• 3.    Разработана механическая приточно-вытяжная система воздухораспределения с включением установки утилизации теплоты вытяжного воздуха на нагрев приточного наружного воздуха, которая позволяет до 48…53 % сократить расход теплоты на круглогодичное функционирование системы активного воздухораспределения, уменьшает требуемое количество приточного воздуха от 20 до 22%.