پروژه های اجرا شده پروژه های در حال اجرا
خرید فروش اجاره

بار برودتی


محاسبه بار برودتی اولین قدم در طراحی سیستم های تبرید و انتخاب تجهیزات مربوط است. از نتایج مربوط هم می توان برای طراحی سیستم و هم در مواردی برای عیب یابی عملکرد استفاده کرد. با آنکه امروزه نرم افزارهای متعددی برای انجام این محاسبات در دسترس هستند، لیکن هدف اصلی از این مفاله برداشت شده از کتاب تبرید آشنائی با اصول اولیه بار برودتی است.

بار برودتی یا سرمایی بسته به کار برد مورد نظر می تواند به شکل های مختلف محاسبه شود، برای مثال در مورد یک محفظه سرد مثل یخچال ، فریزر یا یک سردخانه، میزان حرارتی است که باید از آن محفظه سرد گرفته شود تا در دمای مورد نظر (که کمتر از دمای محیط بیرون است ) حفظ شود. در مورد یک فرایند که در آن دمای مایع یا گازی به میزان مشخص کاهش داده می شود، بار برودتی با صرف نظر کردن از تلفات حرارتی به محیط، برابر میزان کاهش انرژی آن مایع یا گاز است معمولا از اصطلاح بار برودتی در مورد تجهیزات برودتی مانند : سردخانه و یخچال و از اصطلاح بار سرمایی برای کاربردهایی مانند: تهویه مطبوع استفاده می شود.

ظرفیت برودتی یا ظرفیت سرمایی یک دستگاه برودتی در واقع نشان دهنده توانایی آن سیستم و بیان کننده میزان بار برودتی است که می تواند از محیط سرد انتقال دهد. به طور یقین میزان ظرفیت برودتی دستگاه باید بیشتر یا مساوی بار برودتی سیستم باشد. البته نظر طراح می تواند در این تصمیم دخیل باشد.توجه کنید که هم بار برودتی و هم ظرفیت برودتی در شرایط ثابت و معینی تعریف یا محاسبه می شوند. با تعقیر آن شرایط معین مقادیر بار برودتی و ظرفیت برودتی نیز تغییر می کنند.
اصول کلی طراحی و جزئیات اجرای سردخانه ها و روش محاسبه بار برودتی سردخانه موارد غذایی به ترتیب در استانداردهای ملی ایران به شماره های 16-1899 و 2720 آمده است. استانداردهای ملی متعدد دیگری نیز در خصوصآیین کار نحوه نگهداری مواد غذایی مختلف، آیین کار محاسبه ظرفیت وزنی، چیدمان کالا در سردخانه و حمل و نقل مواد غذایی سرد شده تدوین شدهاند که علاقه مندان برای آگاهی از آنها می توانند به سایت موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مراجعه کنند.

برای محاسبه بار برودتی سردخانه در حالت کلی پارامترهای زیر دخیل هستند:

1) انتقال حرارت از طریق جداره محفظه سرد یا بار جداره
منظور از بار جداره ها، حرارتی است که از طریق جداره های محفظه سرد به داخل آن منتقل می شود. به طور یقین قبل از محاسبه این بخش از بار برودتی طرح کلی سردخانه و جزئیات ساخت آن باید مشخص باشد. مهمترین این جزئیات عبارت اند از : پلان کلی سردخانه، حجم یا ابعاد فضا های نگهداری مواد و جزئیات ساخت دیوار،سقف و کف آن.البته باید توجه داشت که برای محاسبه دقیق باید اثر همه اجزای تشکیل دهنده دیوار را به حساب آورد. مقادیر ضریب انتقال حرارت عایق ها و مصالح ساختمانی مرسوم در جداول ارائه شده است.دمای داخل در صورتی که کاربرد یک محفظه سرد مانند سردخانه باشد به نوع محصول نگهداری شده و مدت زمان نگهداری بستگی دارد. در انتخاب دمای نگهداری مناسب برای محصول مانند:میوه، توجه به واریته ( نوع ) آن و محل کشت نیز باید مورد توجه قرار گیرد، بنابراین ممکن است دمایی که برای نگهداری یک نوع خاص از میوه در ایالت فلوریدا مناسب است، قطعا مناسب ترین دما برای نگهداری نوع دیگر از میوه به عمل آمده در تنکابن نباشد.

با وجود آنکه توصیه می شود محصولات مختلف در یک محفظه در کنار هم قرار داده نشوند، با این حال رعایت این امر در همه حالات ممکن نیست. در این حالات باید به آثار متقابل مواد بر یکدیگر نیز توجه کافی مبذول داشت.
دمای خارجی نیز در صورتی که جداره مورد نظر در معرض محیط قرار داشته باشد برابر دمای طرح تابستانی منطقه مورد نظر است. در غیر این صورت ( برای مثال ،هنگام که سمت دیگر دیوار یا سقف سردخانه یک فضای داخلی با دمای مشخص است ) طراح باید بنا بر شرایط مورد نظر دمای فوق را انتخاب کند.همان طور که می دانید تشعشع می تواند باعث افزایش دمای سطح خارجی جداره شود. یک روش ساده برای محاسبه اثر تشعشع استفاده از یک مقدار تصحیح برای دمای محیط است. برای این منظور میتوان از جداول که برای این امرتهیه شده است استفاده نمود. در صورتی که اعداد جدول در دسترس نبود به طور تقریب می توان 5 درجه سانتی گراد به عنوان تصحیح اختلاف دما در نظر گرفت.

در مورد کف سرد خانه ، نیز از جداول تهیه شده برای محاسبه تقریبی دما زمین می توان استفاده کرد. البته در برخی سردخانه ها ( مخصوصا در دمای پایین ) به منظور جلو گیری از یخ زدن زمین در زیر سردخانه و آثار تخریبی آن بر کف سردخانه از روش هایی مانند: عبور جریان هوا، گرم کن های الکتریکی و یا عبور محلول اتیلن گلیکول گرم از درون لوله هایی که در زیر کف تعبیه شده اند استفاده می شود. در این صورت دمای زمین در حدود 10 درجه سانتی گراد فرض می شود.

2) بار محصول
بار محصول به طور عمده شامل دو بخش است.بخش اول میزان حرارتی است که باید از محصول گرفته شود تا از دمای ورودی به دمای محیط سرد برسد. بخش دوم شامل حرارتی است که از طریق محصول تولید می شود و به حرارت تنفسی موسوم است. این پارامتر برای برخی محصولات مانند میوه و سبزیجات تازه باید محاسبه شود.

3) بار ناشی از تعویض هوا
بار ناشی از تعویض هوا به طور عمده در اثر ورود هوای گرم بیرون از محیط سرد به داخل آن ایجاد می شود.هوای بیرون محفظه می تواند هوای محیط بیرون یا هوای محیطی باشد که در سردخانه به آنجا باز می شود. از آنجا که این حرارت به عوامل مختلفی چون حجم محفظه سرد،دما و رطوبت داخل و خارج محفظه سرد ، تعداد دفعات باز و بسته شدن در و نوع کاربری بستگی دارد،محاسبه دقیق آن ممکن نیست. روابط مختلفی برای محاسبه این بار مورد استفاده قرار می گیرند.

4) بار های متفرقه
بارهای متفرقه ناشی از عوامل مختلفی هستند که عمده ترین آنها عبارت اند از:
  • حرارتی ناشی از موتورفن اواپراتور
  • حرارت ناشی از افراد
  • حرارت ناشی از روشنایی

5) بار برودتی کل
برای محاسبه بارکل موارد زیر باید مد نظر قرار گیرند:
  • ضریب اطمینان : معمولا بسته به دقت محاسبات مقدار ضریب اطمینان می تواند از 5 تا 10 درصد بارهای محاسبه شده در قسمت قبل باشد.
  • مدت کارکرد دستگاه : درمحاسبات قبل ضریبی برای ساعات کارکرد دستگاه در نظر گرفته نشده بود. برای احتساب این امر باید بار برودتی کل محاسبه شده را در 24 ضرب و بر ساعت کارکرد دستگاه در شبانه روز تقسیم کرد. ساعت کار کرد معمول دستگاه برودتی در شبانه روز حدود 16 تا 20 ساعت است.برخی این ضریب را به عنوان ضریب توقف می شناسند.
  • ضریب هم زمانی : به احتمال زیاد بارهای محاسبه شده در قسمت های قبل همگی با هم اتفاق نخواهد افتاد و حتی در صورتی که هم زمان باشند، مقدار ماکزیمم آنها هم زمان نخواهد بود. از این رو بسته به تجربه طراح ممکن است از ضریبی در حدود 7/0 تا 85/0 برای احتساب این امر استفاده شود.