Tính toán tải và dung lượng kho lạnh trữ đông

Bài toán sau đây chưa hẳn hoàn chỉnh nhưng cũng đáp ứng được hai mục đích. Nó giúp người đọc có thể lập một bài toán tương tự cho kho đông lạnh thực phẩm của riêng mình. Nó cũng giúp người đọc đánh giá một số yếu tố cần xem xét để tính nhiệt tải và suy xét một số điểm quan trọng có liên quan.

Tải lạnh kho trữ đông

Trong bài toán có bỏ qua lượng nhiệt tải quan trọng, đó là nhiệt bức xạ mặt trời, yếu tố này tùy thuộc vào một số điều kiện liên quan đến vị trí kho và phương pháp xây dựng kho. Tải nhiệt bức xạ thường không đáng kể, nhưng trong một vài trường hợp cũng cần có biện pháp để làm giảm tác dụng đó.

Dữ kiện:

• Thể tích 20m x 10m x 5m = 1000m³
• Bề dày cách nhiệt (0,25m lớp bần, lớp lie)
• Tổng diện tích bề mặt kho = 771,5m²
• Nhiệt độ bên ngoài theo tối đa = 35°C
• Nhiệt độ kho = -18°C

Bài toán

Lượng nhiệt xuyên qua vách, trần và sàn kho

Độ dẫn nhiệt của lie 0,037 Kcal/h m°C

Hiệu số nhiệt độ giữa trong và ngoài 53^oC

Bề dày lớp lie 0,25m

Diện tích bề mặt kho 771,5m²

Vậy:

Trao đổi không khí

Bình quân 2,7 lần trao đổi không khí trong 24 giờ

Thế tích kho: 1000m³

Định mức nhiệt tải (35^oC, 60% độ ẩm): 40Kcal/m³

Nhiệt tiếp nhận qua trao đổi không khí:

Ánh sáng: 1000W = 860 (Kcal/h)

Người làm việc (ví dụ năm người làm việc)

• Một người làm việc trong kho cho 400Kcal/h
• Hai người làm việc trong kho cho 800Kcal/h

Nhiệt tải của sản phẩm

Nhiệt tải của sản phẩm ở nhiệt độ kho (-18°C): 5,5Kcal/kg

Lượng cá chất vào mỗi ngày: 35,000kg

Nhiệt tải của sản phẩm:

Nhiệt tải của quạt:

Nhiệt xả đá:

1 lần xả đá x 8440W/lh = 1209Kcal/h

Vậy tổng lượng nhiệt tải (tổng số từ 1 – 7):

6051,65 + 4500 + 860 + 2000 + 8020 + 923 + 1209 = 23563Kcal/h

Nếu dùng một bơm nước để lưu chuyển lãnh chất, lượng nhiệt tương đương phải thêm vào công suất của bộ ngưng tụ chứ không đưa vào công suất máy lạnh của kho.

Nhu cầu làm lạnh tối thiểu khi tính nhiệt tải lớp cách nhiệt và các quạt đang hoạt động (tương ứng với 30% công suất lạnh). Yếu tố nhiệt tải biến thiên rất lớn tùy vào loại kho và cách làm việc, nhưng cũng cần xem xét nhiệt tải giữa nhu cầu lạnh tối đa và tối thiểu.

Dung lượng khi trữ đông

Hiện vẫn chưa có một phương pháp nào rõ rệt để xác định dung lượng kho trữ đông. Dung lượng trữ dựa vào trọng lượng sản phẩm, cũng tùy thuộc vào mật độ trữ của sản phẩm và phương pháp bảo quản. Vì vậy chỉ tính được dung lượng kho trữ đông khi xác định được điều kiện bảo quản.

Khi tính dung lượng của kho, phải biết thể tích kho và một vài thuật ngữ sau đây:

• Thể tích thô: là thể tích của khoảng không gian làm lạnh
• Thể tích tịnh: là thể tích có khả năng dùng để bảo quản; đó là thể tích thô trừ thể tích máy lạnh, cột kèo, cửa ra vào…
• Thể tích hiệu quả: là khoảng không gian thực sự dùng để bảo quản; cần xem xét tới nhu cầu lối di chuyển máy bốc dỡ, mật độ sản phẩm, liên quan giữa kích thước kiện hàng và pallet, giữa pallet và khoảng trống sẵn có.

Có hai loại dung lượng kho lạnh:

1. Dung lượng thô: Là ước tính sơ bộ về dung lượng kho, chủ yếu dùng để thống kê.
2. Dung lượng tịnh: Được tính toán chính xác hơn dựa trên sơ đồ kho và điều kiện bảo quản cụ thể.

Khi tính toán dung lượng kho, cần lưu ý:

• Dung lượng thô chỉ là ước lượng, không nên dùng quá cứng nhắc.
• Dung lượng tịnh chỉ nên tính cho từng trường hợp cụ thể, có đầy đủ số liệu.
• Khi đặt hàng kho lạnh, cần cung cấp đầy đủ thông tin về sản phẩm và hoạt động kho cho người xây dựng. Điều này giúp họ hiểu rõ yêu cầu để tối ưu dung lượng.

Cách tính dung lượng kho:

• Diện tích để hàng = Diện tích kiến trúc – Diện tích các trụ, ống, thiết bị, lối đi
• Trừ thêm khoảng cách giữa sản phẩm với trần, tường, thiết bị
• Dựa trên độ cao sắp xếp sản phẩm

Diện tích để hàng (A_đh) của kho tính toán theo công thức sau đây:

A_đh = 0,9 A_kt – [(a₂ x n) + (k x 1) + d(c + M)]

Trong đó:

• A_đh – là diện tích để hàng của kho (m²)
• A_kt = Diện tích kiến trúc (m²)
• 0,9 – là hệ số diện tích 10% của lối đi chiếm mất
• a – cạnh của trụ
• n – số trụ trong kho
• k, M – khoảng cách sản phẩm với trần, giàn bốc hơi (2dm và 3dm)
• l – tổng độ dài của tường không có giàn bốc hơi
• c – khoảng cách giữa giàn bốc hơi
• d – tổng số độ dài giàn bốc hơi ở tường

Bảng- Cho thấy phương pháp tính toán

Độ cao xếp hàng là khoảng cách đường thẳng đứng từ trên mặt hàng đến đỉnh hàng. Ống thông gió, đỉnh của trần nhà hoặc những chỗ thừa dưới trần nhà (đầm, đà…) được tính toán trừ khi, đảm bảo cách đỉnh hàng là 20cm. Khi tính toán dung lượng kho bảo quản lạnh cần căn cứ tải trọng của diện tích kiến trúc, không được vượt tải trọng thiết kế của sàn.

Dung lượng (tấn) của kho lạnh (cột 9) là tích của dung tích xếp hàng (cột 5) và đinh mức xếp hàng (cột 6):

1476 x 450 = 664,2

Tải trọng kho là 1192,5kg (cột 7) thấp hơn tiêu chuẩn thiết kế là 1250kg (cột 8), cho nên dung tích xếp hàng tính theo phương pháp quy định là 1476m³ (cột 5) có thể đảm bảo không thay đổi.

Bảng – Định mức trọng lượng sản phẩm cho 1m³ dung tích kho lạnh

Đối với các kho lạnh bảo quản tôm có thể tích dung lượng kho lạnh bằng cách đơn giản là dựa vào số tụ hàng có thể xếp hợp lý trong kho và số lớp thùng sản phẩm có thể chất đến mức cao nhất.

Ví dụ: Chiều cao xếp kho là 16 lớp thùng. Khi có những tụ sau: 10 tụ 5,5 tụ 7,5 tụ 8,2 tụ 10

Dung lượng kho:

(10 x 5 x 16) + (5 x 7 x 16) + (2 x 10 x 16) = 2320 thùng
2320 x 12kg/thùng = 27,84 tấn

Diện tích chất kho (theo diện tích của tụ hàng):

(0,7m² x 10) + (0,72 x 5) + (0,84 x 5) + (1075 x 2) = 15,95m²

Chiều cao chất hàng (mỗi thùng cao 2,2dm)

2,2 x 16 = 35,2dm = 3,52m

 Thể tích hiệu quả (chất kho) 

1m³ x 15,92 x 3,52 = 56m³

Vậy định mức thể tích hiệu quả của kho lạnh: 27,840/56 = 497 (kG/m³)

*Nguồn tham khảo: Công nghệ lạnh thủy sản – Trần Đức Ba