تصميم ثلاجات تبريد وتجميد يلعب دورًا حيويًا في مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك حالات استخدام تخزين المواد الغذائية والأدوية والمختبرات، وتوفر هذه المساحات التي يتم التحكم في درجة حرارتها بيئة يمكن التحكم فيها، مما يضمن بقاء منتجات أو مواد معينة في درجات الحرارة المنخفضة المطلوبة.
وغرف التبريد هي مساحات متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق يمكنها استيعاب مجموعة واسعة من العناصر، اعتمادًا على تصميمها ومتطلبات درجة الحرارة، وتُستخدم عادةً لتخزين العناصر القابلة للتلف أو العينات المخبرية أو المواد التي تتطلب نطاقًا محددًا من درجات الحرارة لتظل طازجة وقابلة للحياة.
ما المقصود بتصميم ثلاجات تبريد وتجميد ؟
تصميم ثلاجات تبريد وتجميد ومنشآتها يشمل مجموعة واسعة من العناصر، بدءاً من التخطيط العام للمنشأة إلى اختيار المعدات والمواد المستخدمة، وفيما يلي أهم العناصر التي تشملها عملية التصميم:
- التخطيط العام
تحديد موقع المنشأة: يجب أن يكون الموقع مناسبًا من حيث سهولة الوصول إليه ووجود الخدمات الأساسية مثل الماء والكهرباء والصرف الصحي.
تحديد مساحة المنشأة: تعتمد مساحة المنشأة على حجم ونوع المنتجات التي سيتم تخزينها، بالإضافة إلى احتياجات التشغيل مثل أماكن العمل والممرات.
تصميم الغرف: يجب تصميم الغرف المختلفة داخل المنشأة وفقًا لاحتياجات كل منها، مثل غرف التبريد وغرف التجميد وغرف التحضير والتعبئة.
- اختيار المعدات
وحدات التبريد والتجميد: يجب اختيار وحدات التبريد والتجميد المناسبة لحجم ونوع المنتجات التي سيتم تخزينها، بالإضافة إلى ظروف التشغيل مثل درجة الحرارة والرطوبة.
أنظمة التحكم: يجب تركيب أنظمة تحكم مناسبة لضمان استقرار درجة الحرارة والرطوبة داخل غرف التخزين.
أنظمة الإنذار: يجب تركيب أنظمة إنذار مناسبة للتنبيه في حال حدوث أي خلل في أنظمة التبريد أو التجميد.
- اختيار المواد
مواد البناء: يجب اختيار مواد البناء التي تتميز بالعزل الحراري الجيد لمنع تسرب الحرارة والبرودة من وإلى غرف التخزين.
مواد الأرضيات والجدران: يجب أن تكون مواد الأرضيات والجدران سهلة التنظيف ومقاومة للتآكل.
مواد الأبواب والنوافذ: يجب أن تكون مواد الأبواب والنوافذ عازلة للحرارة والبرودة.
- كفاءة الطاقة
يجب تصميم المنشأة بشكل يضمن كفاءة استخدام الطاقة.
5.السلامة والصحة
يجب أن تتوافق المنشأة مع جميع معايير السلامة والصحة المهنية.
6.التأثيرات البيئية
يجب أن يتم تصميم المنشأة بشكل يقلل من التأثيرات البيئية السلبية.
التصميم وأنظمة التبريد والتجمبد
تصميم ثلاجات تبريد وتجميد يوفر مجموعة متنوعة من المعدات وغازات التبريد المتاحة، ولكن قبل اختيار النظام الأنسب، يجب عليك مراعاة متطلبات منشأتك ومتطلبات المعالجة، بالإضافة إلى أهداف العملية الخاصة بك، حيث تؤثر متطلبات السعة واحتياجات الاستخدام أيضًا على اختيارك لأنظمة التبريد.
1.اختيار النظام
الخطوة الأولى في اختيار النظام هي مراجعة تطبيق نظام التبريد: هل ستخدام التبريد أو التجميد للغرفة أم المنتج أم كليهما؟ يمكن استخدام نظام التبريد الميكانيكي لتبريد وتجميد الغرفة والمنتج، في حين أن نظام التبريد المبرد ينطبق فقط على تبريد وتجميد المنتج.
بعد ذلك، حدد احتياجات السعة التقريبية لنظام التبريد الخاص بك. يؤثر عدد الغرف وحجم المبنى وكمية المنتج ودرجة حرارة المنتج والمتطلبات الزمنية للتبريد أو التجميد على حجم نظام التبريد.
يتطلب استخدام المعدات التي من شأنها تبريد كل غرفة أو منطقة عناية فائقة. تكون غرف التبريد والتجميد عرضة للتكثيف والصقيع إذا لم يتم أخذ ظروف التشغيل والبيئة المحيطة في الاعتبار. يمكن للمبخرات ذات التصميم المناسب للملف ووحدات معالجة هواء العمليات الحرجة أن تساعد في التخفيف من مشكلات التكثيف هذه.
عند اختيار المعدات، ضع في اعتبارك أيضًا تأثير الرطوبة أو البخار المنطلق من المنتجات أو المعدات، ومشكلات التسرب، وإجراءات الصرف الصحي الرطب، وأخيرًا، فهم المتطلبات التنظيمية لتشغيل نظام التبريد. وبشكل عام، كلما كان النظام أكبر، كلما زاد التأثير التنظيمي.
2.مكونات النظام
تتكون أنظمة التبريد الميكانيكية من أربعة مكونات أساسية لاستخراج الحرارة من المبنى أو المنتج ونقلها إلى السطح الخارجي للمبنى: المبخر، والضاغط، والمكثف، وجهاز القياس.
يمكن أيضًا تصميم نظام التبريد الميكانيكي كنظام تبريد مباشر أو غير مباشر. يستخدم نظام التبريد المباشر سائل التبريد كوسيلة لتبريد الغرفة أو المنتج. يستخدم نظام التبريد غير المباشر مادة التبريد لتبريد سائل منفصل يعمل كوسيط لتبريد الغرفة أو المنتج.
نظرًا لأن جميع أنظمة التبريد الميكانيكية تتكون من نفس المكونات الأساسية الأربعة، فإن الاختيار يعتمد على نوع مادة التبريد اللازمة للتطبيق. يتم تحديد ذلك من خلال كمية التبريد المطلوبة والوسيط الذي يتم تبريده، الهواء، الماء، الغاز، السائل، المنتج، وما إلى ذلك.
3.مبردات الأمونيا
يستخدم تقليديًا في مصانع معالجة اللحوم ومنتجات الألبان وصناعة المشروبات، ومن الأفضل استخدام مبرد الأمونيا عندما تكون احتياجات التبريد كبيرة.
كقاعدة عامة، أي حاجة للتبريد تزيد عن 200 طن (1 طن = 12000 وحدة حرارية بريطانية في الساعة) تعد مرشحًا جيدًا لنظام الأمونيا. كما أن الأمونيا أكثر كفاءة لأن أنظمتها تتطلب طاقة أقل لإزالة وحدة من الطاقة الحرارية مقارنة بالأنظمة التي تستخدم المبردات الأخرى.
أنظمة الأمونيا منخفضة الشحن: يتعين على المنشآت التي تحتوي على أكثر من 10000 رطل من الأمونيا في الموقع أن يكون لديها خطة لإدارة سلامة العمليات (PSM). في حين أنه يُنصح بشدة باتباع ممارسات الصناعة القياسية وإجراء تحليل المخاطر، فقد ترغب بعض المعالجات في الحد من كمية الأمونيا في نظام التبريد لتقليل متطلبات الأعمال لخطة إدارة سلامة العمليات (PSM) واسعة النطاق.
4.مبردات الهالوكربون (الفريون).
يتم عادةً تطبيق أنظمة التبريد بالهالوكربون في شكلين أساسيين: أحادي ومثبت على حامل. بالنسبة لسعة التبريد التي تقل عن 200 طن، عادةً ما يكون نظام الهالوكربون (أي الفريون) هو الخيار الأقل تكلفة مقارنةً بالأمونيا. كما أن الهالوكربون عديم الرائحة ويمكن أن يحل محل الأكسجين في حالة حدوث تسرب، لذلك يلزم وجود مستشعرات الأكسجين في المواقع الرئيسية خلال بعض التطبيقات.
الأنظمة الأحادية: يشار إليها أيضًا بالأنظمة المعبأة، تحتوي على ضاغط ومكثف مدمجين داخل خزانة معدنية. تُستخدم هذه الأنظمة عادةً لتبريد الغرفة وتحتوي على مبخر داخل الغرفة متصل بضاغط/مكثف موجود بالخارج. يحتوي المبخر على مراوح دورانية تعمل على نفخ الهواء عبر ملفاته، وبالتالي تبريد الهواء في الغرفة. يمكن وضع المبخرات في غرف المعالجة، أو غرف التخزين، أو صناديق التبريد والتجميد.
الأنظمة المثبتة على حامل: تجمع الأنظمة المثبتة على حامل بين عدة ضواغط صغيرة مثبتة على حامل واحد. يتم تركيب الضواغط معًا حتى تتمكن من مشاركة نظام أنابيب مشترك. يتم توصيل جميع جوانب الشفط لكل ضاغط بأنبوب شفط واحد.
يتم توصيل تفريغ كل ضاغط أيضًا بأنبوب تفريغ واحد. يتم توجيه هذه الأنابيب المشتركة عبر المنشأة وتوصيلها بمبخرات متعددة. يوجد حامل الضاغط عادة داخل المنشأة، ويتم وضع مكثف مبرد بالهواء عن بعد على سطح المنشأة أو خارجها لتوزيع الحرارة إلى البيئة الخارجية.
- أنظمة الشيلر
أنظمة غير مباشرة تستخدم الماء أو خليط الماء والجليكول كوسيلة لنقل الحرارة. يتم استخدام المبرد (عادةً الهالوكربون) لتبريد الماء أو محلول الماء-جليكول في مبادل حراري. يتم بعد ذلك توزيع (ضخ) الماء المبرد أو محلول الجليكول إلى المواقع التي يتم استخدامه فيها لإزالة الحرارة من البيئة.
يمكن تطبيق هذه الأنظمة في أماكن عديدة في مصنع الأغذية. تُستخدم أنظمة التبريد لتبريد مياه مكونات المخابز، ومياه معالجة الخضروات، ورؤوس القوالب في معدات التعبئة والتغليف، وخزانات تخزين الحليب، وأنظمة الطهي/التبريد، والبراميل الخاصة بأجهزة البثق، ونظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) للغرف.
- الأنظمة المبردة Cryogenic systems
تقوم هذه الأنظمة المبردة بضخ باتجاه المنتجات الغذائية مباشرة بسائل مبرد إما النيتروجين السائل أو ثاني أكسيد الكربون، لخلق تأثير التبريد. تنطبق هذه الأنظمة فقط على منتجات التبريد والتجميد من خلال الاتصال المباشر بالسائل المبرد، ولا يمكن استخدام هذا النظام لتبريد الغرفة.
ويعتبر السائل المبرد أيضًا منتجًا مستهلكًا، ويجب استنفاد البخار المستهلك من تبريد المنتج أو غرفة التجميد. لا يمكن للبخار المستهلك أن يدخل الغرفة لأنه قد يسبب الاختناق عن طريق إزاحة الأكسجين. تُستخدم الأنظمة المبردة عادةً بدلاً من التجميد الميكانيكي عندما لا يحتاج نظام التجميد إلى العمل بشكل مستمر طوال يوم أو أسبوع.
ثاني أكسيد الكربون: يستخدم عادةً في معدات التبريد أو التجميد التي تستخدم نفقًا خطيًا أو حزامًا حلزونيًا. يتم رش ثاني أكسيد الكربون مباشرة على المنتج أثناء نقله على الحزام. عادةً ما يتم وضع الفوهات على طول مسار سير المنتج بالكامل في غرفة التبريد.
النيتروجين السائل: في مبرد أو تجميد النيتروجين السائل، يتم رش النيتروجين السائل من الفوهات داخل غرفة التبريد للمعدات ويتحول إلى سائل وبخار. عندما تلامس قطرات السائل سطح المنتج، فإنها تتبخر، مما يزيل الحرارة من المنتج.
تقوم أنظمة النيتروجين السائل عادة بحقن السائل في منطقة واحدة من غرفة التبريد بالقرب من مخرج المعدات. يتم دمج السائل المتبخر الناتج عن ملامسة المنتج مع بخار النيتروجين المنبعث من الفوهات. يتم توزيع البخار الناتج في المعدات باستخدام مراوح داخلية. يتم بعد ذلك توجيه الغازات المستهلكة إلى مدخل المبرد أو الفريزر حيث يتم تصريفها إلى الجزء الخارجي من المبنى.
اهمية تصميم غرف تبريد وتجميد :
تصميم ثلاجات تبريد وتجميد توفر غرف التبريد العديد من المزايا في مختلف الصناعات، مما يجعلها لا غنى عنها.
تخزين المواد الغذائية: الغرف الباردة ضرورية لتخزين المواد الغذائية القابلة للتلف، وإطالة مدة صلاحيتها ومنع تلفها.
الأدوية: في صناعة الأدوية، تعتبر غرف التبريد ضرورية لتخزين الأدوية واللقاحات الحساسة للحرارة، مما يضمن فعاليتها وسلامتها.
الاستخدام المختبري: غالبًا ما تتطلب المختبرات غرفًا باردة للحفاظ على ظروف خاضعة للرقابة للتجارب وتخزين العينات.
المواد الكيميائية: يجب تخزين بعض المواد الكيميائية في درجات حرارة منخفضة من أجل السلامة والاستقرار.
مستحضرات التجميل: تستفيد بعض مستحضرات التجميل من التخزين البارد لإطالة عمرها الافتراضي.
تخزين الزهور: يستخدم باعة الزهور غرفًا باردة للحفاظ على نضارة الزهور المقطوفة وطول عمرها.
مواصفات غرف التبريد والتجميد :
تصميم ثلاجات تبريد وتجميد يعد خطوة حاسمة في ضمان فعاليتها. يجب أن تأخذ عملية التصميم في الاعتبار عدة عوامل رئيسية لتلبية متطلباتك المحددة وتوفير التشغيل الفعال.
العزل: العزل الصحيح ضروري للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة داخل الغرفة الباردة، ويمكن أن ترتفع تكاليف الطاقة إذا لم يتم عزلها بشكل صحيح. تشمل مواد العزل الشائعة البولي يوريثين أو البوليسترين أو الصوف المعدني.
الأرضيات: يجب أن تكون أرضيات الغرفة الباردة مصممة بحيث تتحمل درجات الحرارة المنخفضة والرطوبة. عادة ما تكون مصنوعة من مواد مثل الخرسانة المسلحة، والتي يسهل تنظيفها وصيانتها.
نظام التبريد: قلب الغرفة الباردة هو نظام التبريد الخاص بها. يجب أن يتم تصميم هذا النظام لتلبية نطاق درجة الحرارة المطلوبة وتوفير تبريد ثابت. من الضروري مراعاة كفاءة الطاقة والموثوقية عند اختيار النظام.
الأرفف والحوامل: يجب تصميم التصميم الداخلي، بما في ذلك الأرفف والأرفف، لزيادة سعة التخزين إلى أقصى حد مع السماح بالوصول الفعال إلى العناصر المخزنة.
الأبواب: يجب أن تكون أبواب الغرف الباردة معزولة بشكل جيد ومزودة بموانع تسرب لمنع تقلبات درجات الحرارة. كما يجب أن تكون متينة وسهلة الفتح والإغلاق. تشمل خيارات التصميم الأبواب المنزلقة أو المفصلية، ويتم تحديد ذلك حسب المساحة التي يمكنك الاستفادة منها.
الإضاءة: يجب تصميم الإضاءة داخل الغرفة الباردة لتلبية متطلبات السلامة والرؤية مع تقليل توليد الحرارة. تعد مصابيح LED الموفرة للطاقة هي الخيار الأفضل، ليس فقط بسبب انخفاض إنتاجها من الحرارة ولكن أيضًا بسبب قدرتها على العمل بكفاءة في درجات الحرارة القصوى.
يتطلب تصميم الغرفة الباردة تخطيطًا دقيقًا والاهتمام بالتفاصيل. التعاون مع الخبراء في تركيب غرف التبريد، مثل MTCSS، يمكن أن يضمن المساعدة في إنشاء نظام جيد التصميم وفعال.
مكونات غرف التبريد :
تصميم ثلاجات تبريد وتجميد يتضمن التثبيت الصحيح للمكونات، ويعد ذلك أمرًا بالغ الأهمية للأداء والموثوقية على المدى الطويل للغرفة الباردة. تضمن عملية التثبيت التي يتم تنفيذها جيدًا أن العزل والتبريد وجميع المكونات المرتبطة بها تعمل معًا بسلاسة، فيما يلي بعض الخطوات الأساسية في عملية التثبيت:
إعداد الموقع: قبل التثبيت، يجب إعداد الموقع، بما في ذلك بناء الأساس المناسب وتركيب المرافق اللازمة.
تجميع المكونات: يتم تجميع ألواح الغرفة الباردة، والأبواب، ووحدات التبريد، والمكونات الأخرى وفقًا لمواصفات التصميم.
الختم والعزل: يتم إغلاق الغرفة، ويتم تطبيق العزل لضمان بقاء درجة الحرارة ثابتة.
تركيب التبريد: يتم تركيب نظام التبريد وتوصيله بالتيار الكهربائي. تضمن المعايرة والاختبار المناسبين أن النظام يعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المطلوبة.
الاختبار والتشغيل: يتم إجراء اختبار شامل للتحقق من أن الغرفة الباردة تعمل على النحو المنشود. وهذا يشمل التحكم في درجة الحرارة، وأختام الأبواب، والكفاءة الشاملة.
مكونات غرف التبريد:
- الأجهزة الأساسية (PLC)
- لوحات التشغيل وHMIs
- نظام مراقبة
- المجسات
- مُكَمِّلات
- برامج تشغيل متغيرة السرعة
- أجهزة الإرسال
- عدادات الطاقة
- معدات المعايرة
- مسجل البيانات
- محركات ومنفاخات المروحة
أسعار غرف تبريد وتجميد :
تصميم ثلاجات تبريد وتجميد تختلف فيه الأسعار بشكل كبير اعتمادًا على عدة عوامل، أهمها:
- نوع الغرفة
غرف التبريد: تُستخدم للحفاظ على المواد الغذائية طازجة لفترة أطول.
غرف التجميد: تُستخدم لتجميد المواد الغذائية لفترة طويلة.
2.مساحة الغرفة: كلما زادت مساحة الغرفة، ارتفع سعرها.
- سمك العزل: كلما زاد سمك العزل، ارتفع سعر الغرفة، حيث يُحسّن من كفاءة الغرفة ويُقلّل من استهلاك الطاقة.
- نوع الأبواب: الأبواب المنزلقة أغلى من الأبواب المفصلية.
- إمكانيات الغرفة: بعض الغرف تأتي مع إمكانيات إضافية مثل لوحات تحكم ذكية وأنظمة إنذار، مما يرفع من سعرها.
كما يمكنكم الاطلاع ايضاً :