كيفية توفير الطاقة في التخزين البارد؟

1. تقليل الحمل الحراري للتخزين البارد

1. هيكل المغلف للتخزين البارد
تبلغ درجة حرارة التخزين البارد منخفض الحرارة عادةً حوالي -25 درجة مئوية، بينما تتجاوز درجة الحرارة الخارجية خلال النهار في الصيف 30 درجة مئوية، أي أن فرق درجة الحرارة بين جانبي هيكل التخزين البارد يبلغ حوالي 60 درجة مئوية. تُسهم الحرارة الشمسية المشعة العالية في زيادة الحمل الحراري الناتج عن انتقال الحرارة من الجدران والسقف إلى المستودع، وهو جزء مهم من الحمل الحراري للمستودع بأكمله. يتم تحسين أداء العزل الحراري لهيكل الغلاف بشكل رئيسي من خلال زيادة سماكة طبقة العزل، واستخدام طبقة عزل عالية الجودة، وتطبيق مخططات تصميم معقولة.

2. سمك طبقة العزل

وبطبيعة الحال، فإن زيادة سماكة طبقة العزل الحراري لهيكل الغلاف سوف تزيد من تكلفة الاستثمار لمرة واحدة، ولكن بالمقارنة مع خفض تكلفة التشغيل المنتظمة للتخزين البارد، فإنها أكثر منطقية من وجهة نظر اقتصادية أو وجهة نظر الإدارة الفنية.
تُستخدم طريقتان بشكل شائع لتقليل امتصاص الحرارة للسطح الخارجي
الأول هو أن يكون السطح الخارجي للجدار أبيض أو فاتح اللون لتعزيز انعكاس الضوء. تحت أشعة الشمس القوية في الصيف، تكون درجة حرارة السطح الأبيض أقل من درجة حرارة السطح الأسود بمقدار ٢٥ إلى ٣٠ درجة مئوية.
الطريقة الثانية هي تركيب حاجز شمسي أو طبقة تهوية بينية على سطح الجدار الخارجي. هذه الطريقة أكثر تعقيدًا في البناء الفعلي وأقل استخدامًا. تعتمد الطريقة على تركيب هيكل الحاجز الخارجي بعيدًا عن جدار العزل لتشكيل طبقة شطيرة، ثم وضع فتحات تهوية فوق وأسفل الطبقة البينية لتكوين تهوية طبيعية، مما يمتص حرارة الإشعاع الشمسي التي يمتصها الحاجز الخارجي.

3. باب التخزين البارد

لأن مخازن التبريد تتطلب غالبًا دخول وخروج الموظفين، وتحميل وتفريغ البضائع، فإن باب المستودع يحتاج إلى فتح وإغلاق متكرر. في حال عدم تنفيذ أعمال العزل الحراري عند باب المستودع، سيُولّد أيضًا حمل حراري مُحدد نتيجةً لتسرب الهواء عالي الحرارة خارج المستودع وحرارة الموظفين. لذلك، يُعد تصميم باب مخازن التبريد بالغ الأهمية.
4. بناء منصة مغلقة
استخدم مبرد هواء للتبريد، حيث تتراوح درجة الحرارة بين 1 و10 درجات مئوية، وهو مزود بباب تبريد منزلق ومفاصل مانعة للتسرب. لا يتأثر هذا الباب بدرجة الحرارة الخارجية. يمكن تركيب دلو باب عند المدخل في مخزن تبريد صغير.

5. باب تبريد كهربائي (ستارة هواء بارد إضافية)
كانت سرعة فتح باب الثلاجة المفردة في البداية تتراوح بين 0.3 و0.6 متر/ثانية. حاليًا، تصل سرعة فتح أبواب الثلاجة الكهربائية عالية السرعة إلى متر/ثانية واحد، بينما تصل سرعة فتح أبواب الثلاجة ثنائية الأجنحة إلى مترين/ثانية. لتجنب المخاطر، يتم التحكم في سرعة الإغلاق عند نصف سرعة الفتح تقريبًا. تم تركيب مفتاح استشعار أوتوماتيكي أمام الباب. صُممت هذه الأجهزة لتقصير وقت الفتح والإغلاق، وتحسين كفاءة التحميل والتفريغ، وتقليل وقت انتظار المشغل.

6. الإضاءة في المستودع
استخدم مصابيح عالية الكفاءة، منخفضة الحرارة والطاقة والسطوع، مثل مصابيح الصوديوم. كفاءتها أعلى بعشرة أضعاف من كفاءة المصابيح المتوهجة العادية، بينما استهلاكها للطاقة لا يتجاوز عُشر استهلاك المصابيح غير الكفؤة. حاليًا، تُستخدم مصابيح LED الجديدة للإضاءة في بعض مخازن التبريد المتطورة، مما يُقلل من توليد الحرارة واستهلاك الطاقة.

2. تحسين كفاءة عمل نظام التبريد

1. استخدم ضاغطًا مزودًا بموفر للطاقة
يمكن تعديل ضاغط الهواء اللولبي بسلاسة ضمن نطاق طاقة يتراوح بين 20% و100% ليناسب تغير الحمل. وتشير التقديرات إلى أن وحدة لولبية مزودة بموفر طاقة بقدرة تبريد تبلغ 233 كيلوواط يمكنها توفير 100,000 كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنويًا، بناءً على 4,000 ساعة تشغيل سنوية.

2. معدات التبادل الحراري
من المفضل استخدام المكثف التبخيري المباشر بدلاً من المكثف الأنبوبي المبرد بالماء.
هذا لا يوفر فقط استهلاك طاقة مضخة المياه، بل يوفر أيضًا الاستثمار في أبراج التبريد والمسابح. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب المكثف التبخيري المباشر عُشر معدل تدفق المياه المُبرَّد بالماء فقط، مما يُوفر الكثير من موارد المياه.

3. في نهاية المبخر للتخزين البارد، يُفضل استخدام مروحة التبريد بدلاً من أنبوب التبخير
هذا لا يوفر المواد فحسب، بل يتميز أيضًا بكفاءة عالية في تبادل الحرارة. باستخدام مروحة تبريد ذات سرعة متغيرة، يمكن تعديل حجم الهواء للتكيف مع تغيرات الحمولة في المستودع. تعمل البضائع بأقصى سرعة فور دخولها المستودع، مما يُخفض درجة حرارتها بسرعة. بعد وصول البضائع إلى درجة الحرارة المحددة مسبقًا، تنخفض السرعة، مما يُجنّب استهلاك الطاقة وتلف الآلة الناتج عن التشغيل والإيقاف المتكرر.

4. معالجة الشوائب في معدات التبادل الحراري
فاصل الهواء: عند وجود غاز غير قابل للتكثيف في نظام التبريد، ترتفع درجة حرارة التفريغ نتيجةً لزيادة ضغط التكثيف. تشير البيانات إلى أنه عند خلط نظام التبريد بالهواء، يصل ضغطه الجزئي إلى 0.2 ميجا باسكال، مما يزيد استهلاك الطاقة للنظام بنسبة 18%، وتنخفض سعة التبريد بنسبة 8%.
فاصل الزيت: يؤثر غشاء الزيت على الجدار الداخلي للمبخر بشكل كبير على كفاءة التبادل الحراري للمبخر. عند وجود غشاء زيت بسمك 0.1 مم في أنبوب المبخر، وللحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة، تنخفض درجة حرارة التبخر بمقدار 2.5 درجة مئوية، ويزداد استهلاك الطاقة بنسبة 11%.

5. إزالة الترسبات الكلسية في المكثف
المقاومة الحرارية للتكلسات أعلى أيضًا من مقاومة جدار أنبوب المبادل الحراري، مما يؤثر على كفاءة نقل الحرارة ويزيد من ضغط التكثيف. عند تكلس جدار أنبوب الماء في المكثف بمقدار 1.5 مم، ترتفع درجة حرارة التكثيف بمقدار 2.8 درجة مئوية مقارنةً بدرجة الحرارة الأصلية، ويزداد استهلاك الطاقة بنسبة 9.7%. بالإضافة إلى ذلك، سيزيد التكلسات من مقاومة تدفق مياه التبريد، ويزيد من استهلاك مضخة الماء للطاقة.
يمكن أن تكون طرق منع وإزالة الترسبات هي إزالة الترسبات ومكافحة الترسبات باستخدام جهاز الماء المغناطيسي الإلكتروني، أو إزالة الترسبات بالتخليل الكيميائي، أو إزالة الترسبات ميكانيكيًا، وما إلى ذلك.

3. إزالة الجليد من معدات التبخير
عندما يزيد سمك طبقة الصقيع عن 10 مم، تنخفض كفاءة نقل الحرارة بأكثر من 30%، مما يدل على تأثيرها الكبير على نقل الحرارة. وقد ثبت أنه عندما يكون فرق درجة الحرارة المقاس بين داخل وخارج جدار الأنبوب 10 درجات مئوية ودرجة حرارة التخزين -18 درجة مئوية، فإن قيمة معامل نقل الحرارة K لا تتجاوز 70% من القيمة الأصلية بعد تشغيل الأنبوب لمدة شهر، وخاصةً في أضلاع مبرد الهواء. عندما تكون طبقة الصقيع على الأنبوب الورقي، تزداد المقاومة الحرارية، وتزداد مقاومة تدفق الهواء، وفي الحالات الشديدة، يُطرد الهواء دون رياح.
يُفضّل استخدام إزالة الجليد بالهواء الساخن بدلاً من التدفئة الكهربائية لتقليل استهلاك الطاقة. يمكن استخدام حرارة عادم الضاغط كمصدر حرارة لإزالة الجليد. عادةً ما تكون درجة حرارة ماء التجميد العائد أقل من درجة حرارة ماء المكثف بمقدار 7 إلى 10 درجات مئوية. بعد المعالجة، يمكن استخدامه كماء تبريد للمكثف لخفض درجة حرارة التكثيف.

4. ضبط درجة حرارة التبخر
إذا انخفض فرق درجة الحرارة بين درجة حرارة التبخر والمستودع، يمكن زيادة درجة حرارة التبخر تبعًا لذلك. في هذه الحالة، إذا ظلت درجة حرارة التكثيف ثابتة، فهذا يعني زيادة سعة التبريد لضاغط التبريد. ويمكن القول أيضًا إنه يتم الحصول على نفس سعة التبريد. في هذه الحالة، يمكن تقليل استهلاك الطاقة. وفقًا للتقديرات، عند خفض درجة حرارة التبخر بمقدار درجة مئوية واحدة، سيزداد استهلاك الطاقة بنسبة 2-3%. بالإضافة إلى ذلك، فإن تقليل فرق درجة الحرارة مفيد للغاية في تقليل استهلاك المواد الغذائية الجافة المخزنة في المستودع.