polaris
Jesteś tutaj: Strona główna Meble chłodnicze

Wybrane zagadnienia z badań mebli chłodniczych

 



Publikację niniejszą poświęcono wybranym zagadnieniom dotyczącym badania mebli chłodniczych na przykładzie przeprowadzanego w Centralnym Ośrodku Chłodnictwa "COCH" w Krakowie badania otwartego regału wielopółkowego z wymuszonym obiegiem powietrza ziębiącego.

Omówiono fazę rozruchu mebla i stwierdzone w jej trakcie nieprawidłowości, a także wprowadzone poprawki w konstrukcji mebla, przebieg badania właściwego oraz przedstawiono jego wyniki. Zaprezentowano i omówiono szczegółowo wnioski wynikające z badania, które dotyczą takich zagadnień jak napełnienie parownika, działanie zaworu rozprężnego, odszranianie parowacza, rola kurtyny powietrznej oraz wpływ oświetlenia mebla.

     Meble chłodnicze są coraz powszechniej wykorzystywane przy sprzedaży i ekspozycji żywności we wszelkiego rodzaju działających i powstających w szybkim tempie sklepach branży spożywczej, a liczba ich różnorodnych zastosowań ciągle rośnie. Rosnące wymagania ekologiczne i ekonomiczne, zaostrzające się przepisy, a także znaczna konkurencja międzynarodowa i krajowa wymuszają wzrost zainteresowania badaniami tych urządzeń.

     Wychodząc naprzeciw tym potrzebom w Centralnym Ośrodku Chłodnictwa "COCH" w Krakowie opracowano procedury badawcze służące do określania warunków pomiarów parametrów mebli chłodniczych. Procedury te obejmują badania wszelkiego rodzaju mebli chłodniczych w normalnych warunkach ich użytkowania, ze sprężarkowymi bezpośrednimi lub pośrednimi systemami ziębienia oraz zespołami skraplającymi dołączanymi lub wbudowanymi, w tym również mebli zamkniętych, przeznaczonych do wyłączania na noc, a także wyposażonych w oświetlenie i w zasłony nocne.

      Opracowane procedury określają wymagania i sposób ich spełnienia dla następujących faz badania mebli:

przygotowanie pomieszczenia badawczego, w tym sprawdzenie zgodności i charakterystyki pomieszczenia z wymaganiami normy,

przygotowanie mebli do badań,

sposób usytuowania mebla w pomieszczeniu,

wyposażenie pomieszczenia do badań i mebla w przyrządy i aparaturę pomiarową,

rozruch mebla,

ustalanie warunków pomiaru,

próba temperaturowa (wraz z próbą odszraniania),

próba kondensacji pary wodnej,

próba zużycia energii elektrycznej,

pomiar wydajności instalacji ziębniczej mebla.

 

     Wymienione wyżej procedury badawcze poddano weryfikacji przeprowadzając badania różnych rodzajów mebli chłodniczych. Pozwoliły one opanować szczegółową problematykę pomiarową, technikę sterowania stanowiskiem pomiarowym oraz metodykę analizy zachowania się mebla w różnych warunkach działania. W trakcie tych badań wdrożono procedury wyznaczania wszystkich parametrów mebli wymienionych w normie PN-EN ISO 23953-2:2006 Meble chłodnicze - część druga: "Klasyfikacja, wymagania i warunki badań", umożliwiających ocenę mebli i ich kwalifikację do określonych klas.

     Na podstawie wymienionych wyżej badań Laboratorium "COCH" uzyskało poszerzenie zakresu akredytacji w Polskim Centrum Akredytacji o badania mebli chłodniczych.

     Poniżej opisano szczegółowo badanie wielopółkowego pionowego, otwartego regału chłodniczego z wymuszonym przepływem powietrza ziębiącego, przeznaczonego dla delikatnych produktów spożywczych, wrażliwych na warstwowe składowanie.

   

 

Rozruch

 

     Przed przystąpieniem do badań mebel (bez pakietów pomiarowych) włączono i utrzymywano w ruchu przez ok. 30 godzin, w warunkach klasy klimatycznej 3 (wilgotność względna 60 ±3%, temperatura powietrza 25 ±1,0oC). W tym czasie obserwowano działanie instalacji chłodniczej urzadzenia, regulatorów i systemu odszraniania. W wyniku obserwacji pracy mebla stwierdzono m.in. objawy sugerujące niewystarczającą wydajność parowacza. Przypuszczenie to zostało potwierdzone przez oględziny parowacza (patrz rys. 2A). Zaobserwowano objawy zbyt dużego przegrzania pary czynnika i brak chłodzenia w jego końcowej części. Aby ten problem rozwiązać dokonano wymiany dyszy w zaworze AKV 10 na większą (z nr 5 na 6), zwiększono średnicę przewodów doprowadzających czynnik z agregatu do mebla (z 10 do 12 mm) oraz poprzez odpowiednią organizację przebiegu przewodów z czynnikiem (złączenie na pewnym odcinku przewodu ssawnego z tłocznym i zaizolowanie całości) zrealizowano dochłodzenie ciekłego czynnika dopływającego do mebla. Oprócz korzystnego wpływu na wydajność parowacza działanie to pozwoliło spełnić formalny wymóg normy, aby temperatura czynnika ziębniczego na dopływie do mebla nie była wyższa od temperatury otoczenia o więcej niż 10oC. Aby utrudnić zasysanie do mebla powietrza z otoczenia w porze nocnej kiedy zasunięte są zasłony nocne, zmniejszono szczeliny między krawędziami tych zasłon a ścianami mebla do około 8 mm. Natomiast widoczny na rys. 2B objaw kondensacji pary wodnej na powierzchni mebla udało się wyeliminować poprzez korekty parametrów odszraniania.

   

 

Parametry pracy mebla

 

     W wyniku obserwacji pracy mebla podczas rozruchu zastosowano następujące ustawienia podstawowych parametrów sterownika definiujące tryb pracy mebla, metodę regulacji temperatury i sposób odszraniania:

termostat

- nastawa temperatury (wartość zadana regulacji) - -4oC,

- czas nadtapiania szronu - 5 min,

odszranianie

- temperatura końca odszraniania - 9oC,

- odstęp między startami kolejnych odszraniań - 3 h,

- nadtapianie szronu - co 1 h,

- maksymalny czas trwania odszraniania

- 30 min,

- czas ociekania - 2 min,

- praca wentylatorów podczas oszraniania

- tak,

zawór rozprężny AKV10

- maksymalna wartość przegrzania - 6oC,

- minimalna wartość przegrzania - 3oC,

- średni stopień otwarcia zaworu - 75,

- otwarcie zaworu podczas rozruchu - 70.

 

     Odszranianie parowacza realizowane było fabrycznie zamontowaną grzałką elektryczną o mocy 1000 [W]. Wyszczególnione powyżej nastawy sterownika wymuszały konkretny tryb pracy badanego mebla. Odszranianie rozpoczynało się po upływie zadanego (3 godz.) czasu pracy mebla i kończyło po osiągnięciu przez czujnik S5 (na lamelach parowacza) zadanej temperatury końca odtajania. Maksymalny czas trwania odszraniania wynosił 30 minut. W okresie między odszraniami co 1 godzinę następowało trwające 5 min nadtapianie szronu i lodu gromadzącego się na parowaczu.

     W przypadku gdy w okresie miedzy kolejnymi odszranianiami temperatura czujnika S4 w kanale powietrznym na plecach mebla) osiągnęła zadaną wartość następowało wyłączenie agregatu chłodniczego. Ponowne jego załączenie następowało po wzroście temperatury powietrza powyżej temperatury zadanej, z uwzględnieniem nastawialnej w granicach 0,1÷10oC tzw. różnicy załączeń.

     Wentylatory parowacza pracowały w trakcie procesu odszraniania w sposób ciągły.

 

 

 

Ustalanie warunków pracy mebla

 

     Po zakończeniu rozruchu mebla i dokonaniu opisanych wcześniej czynności oraz ustawieniu regulatorów nastawnych urządzenia zgodnie z wnioskami wynikającymi z obserwacji jego pracy podczas rozruchu, załadowano go tzw. pakietami pomiarowymi w kształcie równoległościanów spełniających wymagania w/w normy PN-EN ISO 23953-2.

    

     Materiał wypełniający pakiet stanowi mieszaninę następujących substancji i zawiera:

76,42% wody,

23,00% oksyetylometylocelulozy,

0,50% chlorku sodowego,

0,08% para-chlorometa-krezolu.

 

     Temperatura zamarzania tego materiału wynosi -1oC (jego charakterystyka cieplna odpowiada charakterystyce chudej wołowiny). Wartość entalpii wynosząca 285 kJ/kg powinna odpowiadać temperaturze (-1±0,5)oC.

     Opakowanie pakietu stanowi folia z tworzywa sztucznego powstała z zespolenia łatwego do uszczelnienia wysokociśnieniowego polietylenu o grubości 120 µm i pokrywającej go z zewnątrz folii politereftalanowej o grubości około12,5 µm. Może to być także inny materiał posiadający właściwości zapewniające jak najmniejszą wymianę wilgoci z otoczeniem.

     Emisyjność powierzchni w temperaturze 25oC powinna wynosić 0,9±0,05.

     Niektóre z pakietów o masie 500 g (50 mm x 100 mm x 100 mm) są przystosowane do pomiaru temperatury poprzez wyposażenie ich w czujniki temperatury umieszczone w środku geometrycznym i posiadające bezpośredni kontakt z materiałem wypełniającym. Należy przedsięwziąć wszelkie środki pozwalające zminimalizować przewodzenie ciepła z zewnątrz i uniknąć możliwości przedostawania się powietrza poprzez otwór w opakowaniu służący do wprowadzenia czujnika temperatury do wnętrza pakietu. Powietrze to może bowiem spowodować utlenienie się materiału wypełniającego pakiet i ubytek jego wagi. Pakiety z czujnikami temperatury nazywane są pakietami-M (patrz rys. 3).

     W wyniku częstego używania i nacisku wywieranego przez ładunek mebla chłodniczego pakiety pomiarowe i pakiety M mogą zmieniać swoje wymiary i masę. Dlatego należy je przechowywać w odpowiednich warunkach, w schłodzonym pomieszczeniu i raz w roku sprawdzać, czy mieszczą się w podanych poni-żej tolerancjach wymiarowo-wagowych.

a) zmiana wymiarów liniowych w granicach:

1) ± 4 mm dla wymiarów w zakresie od 25 do 50 mm;

2) ± 8 mm dla wymiarów w zakresie od 100 do 200 mm;

b) ubytek masy nie większy niż 5%,

c) brak widocznych uszkodzeń (otworów) w opakowaniu.

 

     Jeżeli parametry pakietów nie mieszczą się w w/w granicach oznacza to, że ich "żywotność" dobiegła końca i należy je wymienić.

     Niezbędna do przeprowadzenia badań liczba pakietów wyniosła: 432 szt. pakietów 1000 g, 136 szt. pakietów 500 g oraz 54 szt. pakietówM.

 

 

 

Funkcjonowanie mebli chłodniczych - wnioski z badań

 

     Głównymi zagadnieniami, którym producent i użytkownik mebla chłodniczego powinien poświęcić szczególną uwagę są:

właściwa eksploatacja mebla,

wydajność parowacza,

jakość kurtyny powietrznej,

wpływ oświetlenia mebla.

 

     Jeśli przyjmiemy założenie, że mebel jest dobrze zaprojektowany i wykonany a jego praca jest należycie nadzorowana, pozostanie rozważenie zagadnienia jego "regulacji".

 

Napełnienie parowacza

     Od napełnienia parowacza, o bezpośrednim odparowaniu czynnika ziębniczego, zależy jego wydajność i zdolność odbierania przewidzianej dla niego ilości ciepła i w związku z tym uzyskanie właściwej temperatury produktów, z uwzględnieniem górnej i dolnej jej granicy.

     Dopasowaniem wymiennika zajmuje się zwykle producent mebla, wymaga to sporej ilości badań i testów kontrolnych, laboratoryjnych i fabrycznych. Natomiast raz opracowany, przetestowany i dobrany przez producenta wymiennik powinien rozwiązywać większość występujących problemów.

     W bieżącym użytkowaniu, na działanie mebla duży wpływ mają:

strumień powietrza przepływający przez parowacz,

strumień czynnika ziębniczego.

 

     Strumień powietrza przepływającego przez parowacz może mieć różną (zmienną) temperaturę zależną m.in. od temperatury otoczenia zewnętrznego, zaburzeń pracy lub kształtu kurtyny powietrznej oraz wydajności samego parowacza. Strumień ten może być mniej lub bardziej wilgotny - w zależności od pory roku, od funkcjonowania klimatyzacji w miejscu funkcjonowania mebla. Może być także mniej lub bardziej regularny - w zależności od stopnia oszronienia parowacza, zanieczyszczenia kanałów powietrznych, prawidłowego ponownego montażu obudowy parowacza po naprawach i konserwacji mebla, od dobrego uszczelnienia przepustów przewodów ziębniczych i elektrycznych, a także syfonów odpływu wody.

 

 

Zawór rozprężny

 

     Do podstawowych zadań zaworu rozprężnego należy właściwe napełnienie parowacza. Przegrzanie par czynnika chłodniczego opuszczającego parowacz jest parametrem w rzeczywistości decydującym o przepływie czynnika przez zawór. Umiejętność właściwego regulowania niewielkiego przegrzania pozwala na uzyskanie maksymalnego napełnienia parowacza, a w związku z tym, na jego optymalne wykorzystanie. Zastosowany w opisywanym meblu elektroniczny zawór rozprężny działa na identycznej zasadzie jak powszechnie stosowane zawory termostatyczne, działanie to można w skrócie określić jako "sterowanie przegrzaniem". Czujnik "zwykłego" zaworu zastąpiony jest sondami, a aspekt mechaniczny działania sił wewnętrznych czujnika termostatycznego realizowany jest przez silniki (cewki) sterowane regulatorem elektronicznym. Zawór taki działa na zasadzie dwupołożeniowej to znaczy, że zasilanie parowacza jest 100% lub 0%, natomiast okresy wtrysku cieczy są bardzo krótkie. Jak już wspomniano, sterowanie takim zaworem odbywa się poprzez regulator, który otrzymuje sygnał od co najmniej 2 czujników. Pierwszy czujnik przekazuje ciśnienie w kontrolowanym parowaczu, drugi zaś wskazuje przegrzanie, jest więc czujnikiem temperatury umieszczonym na wyjściu z parowacza (z zasady w tym samym miejscu co czujnik klasycznego termostatycznego zaworu rozprężnego). Parametry przekazywane do regulatora pozwalają na utrzymanie przegrzania przewidzianego przez producenta mebla w celu zapewnienia pełnej mocy parowacza. Reakcja tego typu zaworu może być o wiele szybsza, ponieważ manipuluje się wyłącznie czasem otwarcia (nie ma żadnych przekładni mechanicznych). Właściwość ta jak również niezależność pracy zaworu od rodzaju czynnika chłodniczego w urządzeniu, uważane są za podstawowe jego zalety.

     Do wad zaliczyć można powstające przy wtrysku czynnika na zasadzie "100 lub 0%" uderzenia cieczy w instalacji chłodniczej mogące przyczynić się w pewnych przypadkach do uszkodzeń lub szybszego starzenia się materiałów. Producenci zaworów proponują w celu ograniczenia tego zjawiska lekkie przewymiarowanie przewodów doprowadzających czynnik ciekły ze skraplacza do zaworu rozprężnego. W meblach chłodniczych obciążenie parowacza charakteryzuje się dużą zmiennością: osiąga maksimum przy uruchamianiu sprężarki, po odszronieniu lub wstawieniu nowego towaru w celu schłodzenia. Po fazie dochodzenia do właściwego stanu pracy mebel osiąga temperaturę przechowywania, obciążenie ziębnicze parowacza jest na poziomie minimalnym i mebel osiąga tzw. normalny cykl funkcjonowania. Obciążenie ziębnicze w fazie dochodzenia do stanu eksploatacyjnego może być 2-3 razy wyższe od obciążenia minimalnego. Stąd prawidłowy dobór zaworu rozprężnego stanowi duże wyzwanie dla producentów mebli, a pewne kompromisy są nieuniknione.

 

 

Odszranianie

 

     Stabilność pracy parowacza uważana jest za podstawowy warunek prawidłowej pracy mebla chłodniczego. Uzyskanie tej stabilności jest bardzo trudne. Oprócz opisanych wcześniej problemów z prawidłowym zasilaniem parowacza czynnikiem chłodniczym pojawia się oszronienie wymiennika. Szron i lód osadzający się na parowaczu szybko tworzy warstwę izolującą, która może znacznie obniżyć jego wydajność. Oczywiście spada wtedy także stopień schłodzenia powietrza. Szron zakłóca również przepływ powietrza przez wymiennik stwarzając dodatkowe opory na jego drodze. Natężenie przepływu powietrza maleje. Ten poważny problem można rozwiązać tylko poprzez stopienie szronu czyli odszranianie.

     W nowoczesnych meblach chłodniczych widoczna jest tendencja do zwiększania liczby odszronień, nawet jeśli w zamian czas trwania każdego z nich się skraca. Należy jednak pamiętać, że mimo iż odszranianie powoduje poprawę pracy instalacji chłodniczej to jednak podczas odszraniania nie ma chłodzenia. Efekty braku chłodzenia w tym czasie, skumulowane dodatkowo z włączaniem się grzałek wspomagających odszranianie widać natychmiast na wykresach temperatur pakietów-M jako charakterystyczne falowanie krzywych.

 

 

Kurtyna powietrzna

 

     Kurtyna powietrzna ma pierwszorzędne znaczenie głównie dla pionowych, otwartych mebli chłodniczych. Im większy jest obszar otwarty, tym trudniejsze jest sterowanie takim meblem. Od jakości kurtyny powietrznej zależy stopień mieszania się powietrza z otoczenia i powietrza o temperaturze, w której przechowywane są produkty w meblu chłodniczym. Wymiana ta powinna być jak najsłabsza. Przedostawanie się ciepłego i wilgotnego powietrza z otoczenia do wnętrza mebla powoduje wzrost obciążenia parowacza jak również szybsze pokrywanie się go szronem. Bezpośrednią konsekwencją tego zjawiska jest obniżenie wydajności mebla i zwiększone zużycie energii elektrycznej.

 

 

Oświetlenie

 

     Kolejnym zagadnieniem wymagającym rozważenia jest oddziaływanie zainstalowanego w meblu oświetlenia, bowiem oświetlanie produktów spożywczych przechowywanych w meblach powoduje możliwość ogrzania ich otoczenia oraz pojawienie się promieniowania.

     Problem jest tym trudniejszy do pokonania, że produkty wystawione są na działanie światła w różny sposób, a często zdarza się tak, że te, które są silniej oświetlone znajdują się w części mebla w której najtrudniej jest utrzymać wymaganą temperaturę (np. w pobliżu krawędzi półek). Promieniowanie jest problemem, którego nie da się całkowicie wyeliminować. Należy sporo uwagi poświęcić wyborowi sposobu oświetlenia mebli chłodniczych, zarówno pod względem ilościowym jak i jakościowym. Powszechna jest też opinia, że aby produkty spożywcze były mniej wrażliwe na światło i promieniowanie trzeba jeszcze wiele zrobić w dziedzinie opakowań.

 

 

Zakończenie

 

     Priorytetem w użytkowaniu sklepowych mebli chłodniczych powinno być zapewnienie właściwej temperatury produktów, a dopiero następnym celem oszczędne gospodarowanie energią. Z tą myślą sformułowano wymagania normalizacyjne odnośnie mebli chłodniczych - gdzie jeden z podstawowych wskaźników - klasa temperaturowa mebla zależy od temperatur osiąganych przez produkt (pakiety pomiaroweM) oraz warunków, w których mebel pracuje (klasy klimatycznej pomieszczenia do badań).

     Natomiast zużycie energii elektrycznej jest parametrem ważnym ale nie decydującym o przydatności mebla, oczywiste jest bowiem, że urządzenie, które nie chłodzi należycie produktów spożywczych, zużywa znacznie mniej energii niż nawet wysoce energooszczędne urządzenie, w którym proces chłodzenia przebiega prawidłowo. Połączenie obu wymienionych wyżej celów czyli uzyskanie odpowiednich temperatur produktu i oszczędne gospodarowanie energią nie jest łatwe lecz dzisiaj, dzięki znacznemu rozwojowi technik chłodniczych, jest w znacznej mierze możliwe. Przyczynią się do osiągnięcia tego celu głównie gruntowne badania mebli chłodniczych. Wydaje się, że pomimo iż są one kosztowne i pracochłonne, są niezbędne dla dalszego rozwoju technik przechowywania i eksponowania produktów żywnościowych.


 

Meble chłodnicze to istotny element wyposażenia sklepów branży spożywczej. Spośród stosowanych mebli można wyróżnić między innymi lady czy też witryny chłodnicze, szafy chłodnicze, regały chłodnicze czy też wyspy, gondole albo bonety mroźnicze.

         Dzięki czemu uzyskuje się wymaganą temperaturę powietrza wewnątrz lad? Temperaturę zapewniają agregaty chłodnicze. Istnieją dwie metody zasilania mebli chłodniczych. Stosowane są one przy użyciu agregatu zarówno wewnętrznego, jak i zewnętrznego. Czynnikami, które decydują o prawidłowym doborze mebli a co za tym idzie odpowiedniego sposobu zasilania jest między innymi wielkość danego obiektu handlowego, ilość, a także asortyment towaru, rodzaj mebli, które mają być zamontowane, ale i także ich ilość, a również wielkość kosztów inwestycyjnych. Natomiast o prawidłowym doborze, o gabarytach i również moce, jakie powinny mieć meble decyduje przede wszystkim wielkość sklepu, przy czym małe sklepy, które posiadają ograniczony asortyment wyposażone są najczęściej w pojedyncze meble różnego rodzaju. Sklepy średnie natomiast a także i duże wyposażone są już w zespół mebli, które następnie łączone są ze sobą w ciągi mebli. Ważne są również względy estetyczne, asortyment towarów, który będzie sprzedawany, również i rodzaj sprzedaży, to znaczy czy to będzie sklep samoobsługowy, czy też sklep w którym będzie obsługa tradycyjna, ale i również znaczenie ma moc chłodnicza.

         Również warto zauważyć, iż urządzenia powinny być zainstalowane energooszczędnie. Czyli tak, aby układ umożliwiał odzysk ciepła w instalacji, aby można było przesunąć wartość zadaną w sterownikach sprężarek, ale i również aby możliwe było sterowanie odszranianiem, a także żeby elementy mebli dały się podgrzewać. Zadaniem producentów mebli jest indywidualne podejście do klienta, odpowiedni dobór rodzaju a także wielkości danego mebla. Również warto zwrócić uwagę na wyposażenie dodatkowe, jakim jest na przykład półka szklana czy też lustro. Wpływa to bowiem na estetykę.



 

 

Nasza oferta

Realizacje

Galeria

Zaufali nam już:

Partnerzy handlowi

Tel. 76 842 19 56

Sprzedaż ratalna

Godziny otwarcia

Skup urządzeń

Liczba osób online

We have 105 guests online