حلول تصميم التخزين البارد

يُعدّ التخزين البارد من الصناعات كثيفة استهلاك الطاقة في قطاعي معالجة الأغذية بالتبريد وحفظها. ويُمثّل استهلاك الطاقة لهيكل التخزين البارد حوالي 30% من إجمالي استهلاك الطاقة في التخزين البارد. تصل قدرة التبريد في بعض هياكل التخزين البارد منخفضة الحرارة إلى حوالي 50% من إجمالي حمل معدات التبريد. وللحدّ من فقدان قدرة التبريد في هيكل التخزين البارد، يكمن الحلّ الأمثل في اختيار طبقة العزل المناسبة لهيكل التخزين.

1. تصميم معقول لطبقة العزل في هيكل حاوية التخزين البارد

تُعدّ المادة المستخدمة في طبقة العزل وسُمكها من أهم العوامل المؤثرة على كمية الحرارة المُدخلة، ويُشكّل تصميم مشروع العزل مفتاحًا أساسيًا للتأثير على تكلفة الهندسة المدنية. ورغم ضرورة تحليل تصميم طبقة عزل غرف التبريد وتحديده من منظورين فني واقتصادي، فقد أثبتت التجارب العملية ضرورة إعطاء الأولوية لجودة مادة العزل، ثم لسعرها المنخفض. فلا ينبغي الاقتصار على النظر إلى الفوائد الفورية لتوفير الاستثمار الأولي، بل يجب أيضًا مراعاة توفير الطاقة وخفض الاستهلاك على المدى الطويل.

في السنوات الأخيرة، اعتمدت معظم مخازن التبريد الجاهزة المصممة والمبنية على البولي يوريثان الصلب (PUR) والبوليسترين المبثوق (XPS) كطبقات عازلة [2]. وبالجمع بين مزايا الأداء الحراري الفائق للبولي يوريثان والبوليسترين المبثوق، وقيمة D العالية لمؤشر القصور الحراري لهيكل الطوب والخرسانة، يُعدّ هيكل طبقة العزل الحراري الداخلية المركبة من صفائح فولاذية ملونة أحادية الجانب، والمستخدم في الهندسة المدنية، طريقة بناء موصى بها لطبقة العزل في هيكل مخزن التبريد.

تتمثل الطريقة المحددة في استخدام جدار خارجي مبني من الطوب والخرسانة، ثم وضع طبقة عازلة للبخار والرطوبة بعد تسوية الملاط الإسمنتي، ثم وضع طبقة عازلة من البولي يوريثان من الداخل. يُعد هذا حلاً موفراً للطاقة يستحق التحسين، خاصةً عند تجديد مخزن التبريد القديم بشكل جذري.

02. تصميم وتخطيط خطوط أنابيب العمليات:

لا مفر من مرور أنابيب التبريد وأنابيب الطاقة الكهربائية عبر الجدار الخارجي المعزول. كل نقطة عبور إضافية تُحدث فجوة إضافية في الجدار، مما يُعقّد عملية المعالجة ويُصعّب عملية الإنشاء، بل وقد يُخلّف مخاطر خفية على جودة المشروع. لذا، يجب تقليل عدد الفتحات التي تخترق الجدار الخارجي المعزول قدر الإمكان عند تصميم وتخطيط مسارات الأنابيب، مع الحرص الشديد على سلامة هيكل العزل عند نقاط اختراق الجدار.

3. توفير الطاقة في تصميم وإدارة أبواب غرف التبريد:

يُعد باب غرفة التبريد أحد المرافق الداعمة لها، وهو الجزء الأكثر عرضةً لتسرب البرودة من هيكلها. تشير المعلومات المتوفرة إلى أن باب غرفة التبريد في مستودع التخزين ذي درجة الحرارة المنخفضة يُفتح لمدة أربع ساعات في ظل ظروف حرارة خارجية تبلغ 34 درجة مئوية وداخلية تبلغ -20 درجة مئوية، مما يُحقق قدرة تبريد تصل إلى 1088 كيلو كالوري/ساعة.

تقع غرفة التبريد في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة ورطوبة عالية، وتشهد تغيرات متكررة في درجة الحرارة والرطوبة على مدار العام. يتراوح فرق درجة الحرارة بين داخل وخارج غرفة التبريد عادةً بين 40 و60 درجة مئوية. عند فتح الباب، يتدفق الهواء من خارج الغرفة إلى داخلها نظرًا لارتفاع درجة حرارة الهواء الخارجي وضغط بخار الماء فيه، بينما تكون درجة حرارة الهواء داخل الغرفة منخفضة وضغط بخار الماء فيها منخفضًا.

عندما يدخل الهواء الساخن ذو درجة الحرارة العالية والرطوبة العالية من خارج المستودع إلى المستودع عبر باب التخزين البارد، فإن كمية كبيرة من تبادل الحرارة والرطوبة ستؤدي إلى تفاقم تجمد مبرد الهواء أو أنبوب عادم التبخر، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة التبخر، وبالتالي التسبب في تقلبات في درجة الحرارة في المستودع والتأثير على جودة المنتجات المخزنة.

تشمل تدابير توفير الطاقة لأبواب غرف التبريد بشكل رئيسي ما يلي:

① يجب تقليل مساحة باب غرفة التبريد أثناء التصميم، وخاصةً تقليل ارتفاعه، لأن فقدان البرودة في اتجاه الارتفاع أكبر بكثير من فقدانها في اتجاه العرض. مع ضمان ارتفاع البضائع الواردة، يجب اختيار النسبة المناسبة بين ارتفاع فتحة الباب وعرضها، وتقليل مساحة فتحة باب غرفة التبريد لتحقيق كفاءة أفضل في توفير الطاقة.

٢- عند فتح باب غرفة التبريد، تتناسب كمية فقدان البرودة طرديًا مع مساحة فتحة الباب. وبشرط تلبية حجم تدفق البضائع الداخلة والخارجة، ينبغي تحسين درجة أتمتة باب غرفة التبريد وإغلاقه في الوقت المناسب.

③ قم بتركيب ستارة هواء بارد، وابدأ تشغيل ستارة الهواء البارد عند فتح باب المخزن البارد باستخدام مفتاح الحركة؛

④ تركيب ستارة باب مرنة من شرائح PVC في باب منزلق معدني ذي أداء عزل حراري جيد. وتتلخص الطريقة في: عندما يكون ارتفاع فتحة الباب أقل من 2.2 متر، ويُستخدم الأشخاص والعربات للمرور، يمكن استخدام شرائح PVC مرنة بعرض 200 مم وسماكة 3 مم. كلما زادت نسبة التداخل بين الشرائح، كان ذلك أفضل، لتقليل الفجوات بينها. أما بالنسبة لفتحات الأبواب التي يزيد ارتفاعها عن 3.5 متر، فيمكن أن يتراوح عرض الشريحة بين 300 و400 مم.