Устройство помещения для хранения портящейся продукции

Изобретение относится к области инженерного оборудования общественных и промышленных зданий, и может быть использовано в изолированных от внешней среды складах и хранилищах портящейся и разлагающейся продукции.

Известно устройство помещения для хранения портящейся продукции, содержащее ограждающие стены, напольное и потолочное перекрытия, систему вытяжной вентиляции со встроенными в потолочном перекрытии окнами и сбросными воздуховодами, а также систему нагрева-охлаждения приточного воздуха (патент РФ №2102659, «Склад для хранения продуктов», МПК F25Д 3/02, опубликовано 20.01.1998 г.)

Недостаток устройства-несовершенство аэродинамики помещения при наличии большого количества застойных непроточных-источников окисления-гниения продукции.

Известно устройство помещения, используемого для хранения портящейся продукции, в частности, картофеля, содержащие ограждающие стены, потолочное и напольное перекрытия, систему вентиляции с рециркуляцией инертной газовой среды внутри помещения, газоходами и вентиляторами вне границ помещения (патент РФ №2444175, «Способ хранения картофеля в регулируемой газовой среде и устройство для его осуществления», МПК A01F 25/14, опубликовано 10.03.2012).

При работе устройства включена система вентиляции, по газоходам которой в атмосферу сбрасывается газовая среда из помещения, а в помещение вводят свежие порции инертного газа. Недостаток устройства-наличие в помещении непроточных застойных (циркуляционных) зон-источников активного окисления-гниения продукции.

Известно устройство изолированного от окружающей среды помещения, содержание ограждения от стен, потолочного и напольного перекрытий, систему вентиляции с рециркуляцией и регенерацией газовых компонентов в помещении (Рымаров А.Г. Система вентиляции с регенерацией и рециркуляцией воздуха. Журнал «Сантехника. Отопление. Конденционирование. №4, 2013).

При работе устройства из помещения с людьми постоянно выводят часть продуктов дыхания-оксидов углерода СО_х и подают их на восстановление кислорода О₂, который вновь вводят в помещение с людьми. В качестве регенерационного устройства используют соседнее помещение с естественными поглотителями СО_х и восстановителями О₂-расстениями. Недостаток устройства-малоэффективность системы регенерации при хранении в помещении портящейся продукции, наличие большого количества непроточных зон-источников ее окисления-гниения.

Известно устройство изолированного от окружающей среды помещения, содержащего ограждения из стен, потолочного и напольного перекрытий, систему вентиляции с рециркуляцией и регенирацией заполняющего помещение воздуха (патент РФ 2464056, «Система регенерации воздуха», МПК А62В 11/60, А61L 9/00, опубликовано 20.10.2012).

При работе устройства из помещения отсасывают воздух, прокачивают его через специальные патроны-фильтры, в которых улавливают оксиды углерода СО_х, а из баллонов производят подпитку кислорода О₂. Однако в среде с кислородом нельзя хранить портящуюся продукцию.

Известно устройство помещения с избыточным влаговыделением, содержащее ограждающие стены, напольное и потолочное перекрытия, вытяжную систему вентиляции воздуха, имеющую встроенные в потолочные перекрытие окна с установленными в них вентиляционно-вытяжными установками, окна для притока свежего воздуха из окружающей атмосферы, встроенные в верхние участки стен (патент РФ №2285868, «Способ вентиляции помещения» МПК F24F 7/06 от 15.04.2005 г.; опубликован в Б.И. от 20.10.2006 г.)

Недостаток устройства помещения связан с его не изолированностью от внешней окислительной среды, что препятствует организации хранения портящейся продукции, влечет ее большие потери.

Известно также устройство помещения, содержащее ограждающие стены, напольное и потолочное перекрытия, приточно-вытяжную систему вентиляции воздуха, имеющую встроенные в ограждения окна для ввода свежего воздуха, подключенные через воздуховоды к напорным патрубкам вентиляционных установок, и окна для вывода загрязненного воздуха, подключенные через воздуховоды к вытяжным патрубкам собственных вентиляционных установок, а также системы глубокого охлаждения и электронагрева отводимых и вводимых в помещение воздушных потоков (патент РФ №2539668, «Приточно-вытяжная установка с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха и косвенным адиабатическим охлаждением приточного воздуха», МПК F24F 7/08, опубликован 20.01.2015 г.).

Недостаток устройства помещения также связан с его не изолированностью от внешней среды, что препятствует долгосрочному хранению портящейся продукции. Кроме того внутри помещения устанавливается не благоприятный для хранения аэродинамический режим с образованием непроточных циркуляционных зон-источников потенциального окисления-гниения и потерь продукции.

Известно устройство помещения, включающее ограждения из стен, потолочного и напольного перекрытий, рециркуляционную систему вентиляции, имеющую размещенные в перекрытиях окна соответственно подачи и забора заполняющей помещения газовой среды, оснащенные соответственно предкамерами и поскамерами с направляющими вставками, основные участки в виде равноразмерных параллельных рукавов с запорной арматурой, приводные газонапорные установки, подключенные к предкамерам и поскамерам патрубки с распределительными решетками соответственно ввода и отвода газовой среды (а.с. СССР №1515011, «Система вентиляции», МПК F24F 13/06, опубликовано 15.10.89 г.).

При работе устройства в помещение непрерывно вводят свежие порции воздуха из атмосферы, а из помещения выводят такое же его количество в атмосферу; часть газовой среды постоянно циркулирует по газоходам и подмешивается к вводимым в помещение свежим порциям воздуха. При этом в помещении формируется высокая степень неравномерности полей динамических напоров, образуются непроточные циркуляционные зоны с кислородной средой, что препятствует организации хранения в помещении портящейся продукции.

Известно наиболее близкое по конструкции устройство, предлагаемое в качестве помещения для хранения портящейся продукции, включающие ограждения из стен, потолочного и напольного перекрытий, систему вентиляции, имеющую размещенные в перекрытиях окна соответственно подачи и забора заполняющей очистительное устройство газовой среды, оснащенные соответственно предкамерами и поскамерами организации тангенциально-поперечного перемещения газовой среды, газоходы рециркуляции, имеющие основные участки в виде равноразмерных параллельных рукавов с запорной арматурой, (приводные) газонапорные установки, подключенные к предкамерам и поскамерам патрубки тангенциального соответственно ввода и отвода газовой среды, выполненные из металлического листа с отверстиями диаметром d_отв = 1-3 мм и установленные по крайней мере в два последовательных ряда выравниватели динамических напоров газовой среды (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье. Под редакцией С.И. Мочана: Энергия, Л.: 1977, с. 77-79)

Недостаток устройства связан с невысокой степенью выравнивания динамических напоров газовой среды, наличием внутри устройства непроточных циркуляционных зон. Кроме того без доработки его невозможно использовать в качестве изолированного от внешней среды помещения.

Недостаток сохраняется даже при дооснащении устройства элементами с отличительными признаками приведенных выше аналогов, а именно системой регенерации газовой среды с узлами компонентной фильтрации, поверхностными электронагревателями, очистительно-подпитывающим и измерительно-регулирующим комплексами.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении степени выравнивания динамических напоров газовой среды внутри вентилируемого помещения с минимизацией количества и размеров непроточных циркуляционных зон.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве помещения для хранения портящейся продукции, содержащем ограждения из стен, потолочного и напольного перекрытий, рециркуляционную систему вентиляции, имеющую размещенные в перекрытиях окна соответственно подачи и забора заполняющей помещение газовой среды, оснащенные соответственно предкамерами и поскамерами с направляющими вставками, основные участки в виде равноразмерных параллельных рукавов с запорной арматурой, приводные газонапорные установки, подключенные к предкамерам и поскамерам патрубки с распределительными решетками соответственно ввода и отвода газовой среды, выполненные из металлического листа с отверстиями диаметром d_отв = l-3 мм, имеющими оси симметрии, и установленные, по крайней мере, в два последовательных ряда выравниватели динамических напоров газовой среды, а также систему регенерации газовой среды с узлами компонентной фильтрации, поверхностными электронагревателями и поверхностными охладителями, очистительно-подпитывающим и измерительно-регулирующим комплексами, согласно изобретению, выравниватели динамиче-ских напоров газовой среды собраны в съемные, установленные в окна, кассеты, при этом отверстия в листах выравнивателей динамических напоров выполнены в шахматном порядке с равномерным между их осями шагом b=(2,5-4,5) d_отв, межлистовое расстояние δ=(1,5-3,5) d_отв, где d_отв - диаметр отверстий, м, а оси отверстий последующего листа смещены относительно осей отвер-стий предыдущего листа на S=0,5b, м, с уменьшением диаметра до d_отв1=K⋅d_отв, где (K=0,6-0,9) - понижающий коэффициент, кроме того узлы компонентной фильтрации размещены в рукавах основных участков газоходов, поверхностные электронагреватили и поверхностные охладители встроены в узлы компонентной фильтрации, очистительно-подпитывающий комплекс оснащен собственными рукавами для отбора и подпитки газовых компонент с запорно-регулирующей арматурой и отсосно-нагнетательной аппаратурой, подключенными к рукавам основных участков газоходов.

При реализации отличительных признаков заявленного изобретения, а именно, при сборке выравнивателей динамических напоров газовой среды в съемные кассеты с установкой последних в окнах, выполнении отверстий в листах выравнивателей в шахматном порядке с равномерным шагом между их центрами b=(2,5-4,5)d_отв, межлистового расстояния δ=(1,5-3,5) d_отв, где d_отв - диаметр отверстий, м, смещении осей отверстий последующего листа относительно осей отверстий предыдущего листа на S=0,5b, м, с уменьшением диаметра до d_отв1 = K⋅d_отв, где (K=0,6-0,9) - понижающий коэффициент, размещении в рукавах основных участков газоходов узлов компонентной фильтрации, встраивании в эти узлы поверхностных электронагревателей и поверхностных охладителей, оснащении очистительно-подпитывающего комплекса собственными рукавами для сбора и подпитки газовых компонент с запорно-регулирующей арматурой и отсосно-нагревательной аппаратурой, подключенными к рукавам основных участков газоходов, решается поставленная техническая задача изобретения, а именно, повышается степень выравнивания динамических напоров газовой среды внутри вентилируемого помещения с минимизацией количества и размеров непроточных циркуляционных зон.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная упрощенная технологическая схема устройства помещения для хранения портящейся продукции в инертной среде с рециркуляционной системой вентиляции; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - увеличенный участок I на фиг.1; на фиг.5 - увеличенный участок II на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 5.

Устройство помещения для хранения портящейся продукции в инертной среде, с рециркуляционной системой вентиляции, представленное на фиг. 1-7, содержит ограждения 1 из стен 2, потолочного 3 и напольного 4 перекрытий, в которых размещены окна подачи 5 и забора 6 заполняющей помещение газовой среды с предкамерой 7 и поскамерой 8 организации равномерно-поперечного перемещения газовой среды. Устройство также содержит газоходы рециркуляции 9 (см. фиг.1, 2), имеющие основные участки 10 в виде равно-размерных параллельных рукавов 11 с перекрывающей их арматурой 12, электроприводные газонапорные установки 13, подключенные к предкамере 7 и поскамере 8, патрубки 14 и 15 соответственно ввода и отвода газовой среды, выравниватели 16 и 17 динамических напоров газовой среды (см. фиг.4, 5, 6, 7), выполненные из металлического листа 18 с отверстиями 19, имеющими оси симметрии 20, и установленные, по крайней мере, в два последовательных ряда, а также систему регенирации газовой среды 21 с узлами компонентной фильтрации 22, поверхностными электронагревателями 23 и поверхностными охладителями 24, очистительно-подпитывающим и измерительно-регулирующим комплексами 25 и 26 соответственно. В задачу измерительно-регулирующего комплекса 26 входит контроль и управление компонентным составом, давлением, температурой в помещении, для чего он оснащен соответствующими датчиками, в позиционном обозначении которых на чертежах нет необходимости.

Отличительными признаками устройства на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 является сборка выравнивателей 16 и 17 в съемные кассеты 27 и 28, устанавливаемые в окна 5 и 6, выполнение отверстий 19 в листах 18 (см. фиг. 6, 7) в шахматном порядке с равномерным между их осями 20 шагом b=(2,5-4,5) d_отв, межлистового расстояния δ=(1,5-3,5) d_отв, где d_отв - диаметр отверстий в листах со стороны предкамер 7 и поскамер 8, смещения осей 20 отверстий 19 каждого последующего листа относительно осей отверстий предыдущего листа на S=0,5b, м, с уменьшением диаметра этих отверстий до d_отв1 = Kd_отв, где - К=0,6-0,9 - понижающий коэффициент, размещение узлов компонентной фильтрации 22 в рукавах 11 основных участков 10 газоходов рециркуляции 9, встраивание в узлы компонентной фильтрации 22 поверхностных электронагревателей 23 и поверхностных охладителей 24, оснащение очистительно-подпитывающего комплекса 25 собственными рукавами 29 и 30 для отбора и подпитки газовых компонент с запорно-регулирующей арматурой и отсосно-нагнетательной аппаратурой, подключенными к рукавам 11 основных участков 10 газоходов рециркуляции 9. Рукава 30 очистительно-подпитывающего комплекса подключены, например, к баллонам с подпитывающим газом, находящимся там под давлением; в позиционном обозначении этих баллонов на чертежах нет необходимости.

Оборудование очистительно-подпитывающего комплекса 25 размещено в примыкающем вспомогательном помещении 31. Щит 32 с оборудованием ручного и автоматического управления измерительно-регулирующего комплекса 26 вынесен в щитовую 33; аппаратура 34 измерительно-регулирующего комплекса 26 включает в себя радио, цифровое, видео наблюдение, защиту, сигнализацию оборудования помещения. Помещение заполнено продукцией, условно обозначенной на фиг. 1 поз. 35. Для загрузки-выгрузки продукции 35 в стенах 2 предусмотрены двери 36.

Продукция 35 внутри вентилируемого помещения размещается на продуваемых стеллажах, в открытых ящиках и контейнерах на фиг. 1-7 они показаны. Для равномерности обтекания продукции 35 инертным газом эти беспозиционные стеллажи, ящики и контейнеры размещают в шахматном порядке с определенным шагом как по высоте, так и в горизонтальных сечениях помещения. Способ размещения и устройство стеллажей, ящиков и контейнеров -предмет иного изобретения, в настоящей заявке не рассматриваются. Подробное описание очистительно-подпитывающего и измерительно-регулирующего комплексов 25 и 26 не приводится, поскольку они также являются предметами собственных изобретений.

Установку выравнивателей динамических напоров газовой среды 16 и 17 в съемных кассетах 27 и 28 осуществляют фиксаторами межлистового расстояния «δ» 37, а съемные кассеты 27 и 28 в окнах подачи и забора 5 и 6 устанавливают в каркасе 38 с помощью поворотных фиксаторов 39, размещаемых на стенах 2, поскамере 8, и на самом каркасе 38. Боковины листов 18 закрепляют в пористом уплотнителе 40. Предкамера и поскамера 7, 8 оснащены направляющими вставками 41 и распределительными решетками 42, например, листовыми дырчатыми, устанавливаемыми в патрубках ввода и отвода газовой среды 14 и 15.

Работа устройства на фиг. 1-7 связана с реализацией технологии хранения портящейся продукции 35 в инертной среде, осуществляется путем заполне-ния помещения с продукцией 35 инертным газом типа СО₂ или N₂, с вытеснением избыточного количества газовых компонент СО, О₂, Н₂, СН₄ и удалением водяных паров Н₂О. Компоненты СО, О₂ и Н₂О постоянно выделяются из продукции в следствии ее естественного высушивания и гниения и провоцируют (особенно Н₂О) активизацию этих негативных процессов. Изначальное заполнение помещения инертным газом СО₂ или N₂ осуществляют с помощью аппаратуры и арматуры очистительно-подпитывающего комплекса 25, например, из указанных выше его беспозиционных баллонов. Для этого производят отсасывание воздуха из помещения с помощью отсасывающей аппаратуры, размещаемой в рукавах 29 для отбора газовых компонент очистительно-подпитывающего комплекса 25 и основных газонапорных (в частности, вентиляторных) установок 13. При этом воздух из помещения сбрасывают в окружаюшую помещение атмосферу, добиваясь разряжения в самом помещение. По окончании этого этапа по рукавам подпитки газовых компонент 30 нагнетают инертный газ СО₂ или N₂, забирая его, например, из баллонов очистительно-подпитывающего комплекса 25 и направляя его в рукава 11 основных участков 10 газоходов рециркуляции 9 и далее в патрубки 14, окна подачи 5 в потолочном перекрытии 3 с предкамерами 7, заполняя помещение через съемные кассеты 27 с листовыми выравнивателями 16 динамических напоров. При появлении в помещении необходимого уровня давления, фиксируемого беспозиционными датчиками измерительно-регулирующего комплекса 26, в работу вновь вступают электроприводные газонапорные установки 13, просасывая газовую среду с инертными компонентами через окна забора 6 с поскамерами 8 в напольном перекрытии 4 и патрубки отвода газовой среды 15. В окнах забора 6 с поскамерами 8 газы перетекают из помещения в патрубки отвода газовой среды 15 через съемные кассеты 28 с металлолистовыми выравнивателями 17 динамических напоров и заполняют газоходы рециркуляции 9 газовой средой с равноэквивалентным по всему газовому тракту составом. После отключения аппаратуры подачи инертного газа в рукава 30 очистительно-подпитывающего комплекса 25 помещение переводят в основной «дежурный» режим эксплуатации с периодической или постоянной рециркуляцией газовой среды через окна подачи и забора 5 и 6. При этом согласно фиг. 2, в частности, газы циркулируют по одному из двух рукавов 11 основного участка 10 газохода рециркуляции 9. Второй рукав 11 перекрыт арматурой 12. Газы в открытом рукаве 11 проходят узлы компонентной фильтрации 22 системы регенирации 21, где включен поверхностный охладитель 24, имеющий трубы с циркулирующим хладоагентом и понижающий температуру своих рабочих элементов до температуры замерзания водяных паров (≤273 К). По мере забивания узлов 22 льдом из паров Н₂О (что определяют по повышению разности, давлений перед и за узлами компонентной фильтрации 22) производят переключения рукавов 11 с отключением рукавов с забитым льдом узлами и включением в работу резервных рукавов. Одновременно включают электронагреватели 23 в отключенных узлах компонентной фильтрации 22, отсосные установки рукавов для отбора газовых компонент 29 очистительно-подпитывающего комплекса 25, выводящие после прогрева узлов компонентной фильтрации 22 электронагревателями 23 образующие вновь пары Н₂О в атмосферу. Электронагреватели 23 и отсосную систему рукавов для отбора газовых компонент 29 отключают по мере размораживания и перевода в паровую фазу льда в забитых узлах компонентной фильтрации 22, а технологический цикл с дежурным режимом повторяют. Загрузку и выгрузку продукции осуществляют через герметичные двери 36 в стенах 2 помещения. При необходимости поддерживать температуру в помещении выше 273 К в патрубках ввода газовой среды 14 предкамеры 7 устанавливают дополнительные электроподогреватели с автоматическими терморегуляторами, на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 они не показаны.

При реализации технологии хранения в инертной среде с использованием отличительных признаков устройства, а именно, при сборке выравнивателей в кассеты с установкой последних в окнах, выполнении отверстий в листах выравнивателей в шахматном порядке с равномерным шагом между их осями b=(2,5-4,5)d_отв, межлистового расстояния δ=(1,5-3,5) d_отв, где d_отв - диаметр отверстий, м, смещении осей отверстий последующего листа относительно осей отверстий предыдущего на S=0,5b, м, с уменьшением диаметра до d_отв1 = k⋅d_отв, где k=0,6-0,9-понижающий коэффициент, размещении в рукавах основных участков, газоходов узлов компонентной фильтрации, встраивании в эти узлы поверхностных электронагревателей и поверхностных охладителей, оснащении очистительно-подпитывающего комплекса собственными рукавами для сбора и подпитки газовых компонент с запорно-регулирующей арматурой и отсосно-нагревательной аппаратурой, подключенными к рукавам основных участков газоходов, решается поставленная в изобретении техническая задача организации вентиляции с повышением степени выравнивания динамических напоров газовой среды внутри вентилируемого помещения и минимизацией количества и размеров непроточных циркуляционных зон, в которых активно развиваются процессы гниения, происходит потеря продукции. При этом со снижением суммарного объема непроточных зон внутри вентилируемого помещения ΔV_H3=V'_н3-V''_н3, где V'_н3 и V''_н3 - объемы непроточных зон без использования и с использованием отличительных признаков изобретения, м³, сокращаются потери продукции (К₁-К₂)/τ, т/год, К₁, К₂ - масса пригодной продукции до и после хранения, т; τ - период хранения, год.

Активность, скорость протекания процесса гниения зависит также и от скорости циркуляции непроточной среды в отдельно взятых непроточных зонах.

Последняя тем меньше, чем меньше средняя скорость среды внутри помещения W, м/с, и расход вводимых-отводимых в него потоков G, м³/с.Это обстоятельство следует учитывать проектантам при выборе электроприводных газонапорных установок 13, добиваясь, в частности, организации вентиляции помещения при W<1,0 м/с. Газодинамическое сопротивление вводимым потокам, также как энергопотребление установками 13 при таких скоростях много меньше, чем при W>1,0 м/с.Вопросы выбора оптимальных газодинамических параметров внутри помещения в настоящей заявке не рассматриваются, являются предметом иных изобретений.

Предлагаемое устройство может быть реализовано в технологиях длительного хранения портящейся и разлагающейся продукции в помещениях, изолированных от окружающей среды и заполняемых инертным газом.