یکی از بخش های مهم تکمیل کننده زنجیره تولید تا مصرف محصولات فاسدشدنی از جمله مواد غذایی و دارویی، نصب و راه اندازی سردخانه ها هستند. از سردخانه ها در فرآیند تولید برخی از این محصولات و همچنین به عنوان انبار در مراحل پس از تولید استفاده می شود.
مهمترین کارکرد سردخانه آن است که با کنترل دما سرعت فاسد شدن محصولات غذایی و دارویی را به طرز چشمگیری کاهش می دهد، هرچند در سردخانه عوامل دیگری مثل رطوبت نسبی هوا نیز کنترل می شود تا ماندگاری محصولات به حداکثر برسد.
طراحی سردخانه بر اساس شرایط داخل و خارج و نوع کاربری آن انجام می گیرد. پس از طراحی، نوبت به ساخت، نصب و راه اندازی سردخانه می رسد. یک سردخانه به طور کلی از سه قسمت اصلی تشکیل می شود که هر یک خود شامل اجزاء و تجهیزات مختلفی هستند:
- ساختمان سردخانه
- سیستم سرمایشی
- سیستم های جانبی از جمله سیستم کنترل، روشنایی و …
1. ساختمان سردخانه
اولین مرحله در نصب و راه اندازی سردخانه، ساختن ساختمان آن است. در گذشته شکل مکعبی به دلیل داشتن کم ترین نسبت سطح به حجم و در نتیجه کمتر بودن ورود حرارت از محیط، مناسب ترین شکل ساختمان برای ساختمان سردخانه ها محسوب می شد، ولی با بهبود قابل توجه کیفیت عایق ها نسبت به گذشته، امروزه دیگر مکعبی بودن ساختمان سردخانه ها از نظر اتلاف انرژی اهمیت چندانی ندارد.
ساختمان یک سردخانه معمولاً طرح ساده ای دارد و بسته به اندازه، کاربرد و محل استقرار می تواند از یک اتاق تشکیل شده یا این که دارای تعدادی اتاق جداگانه باشد. در بیشتر موارد دمای تمام اتاق ها با یکدیگر برابر هستند، ولی سردخانه های بزرگی که برای نگهداری چندین نوع محصول مختلف ساخته می شوند ممکن است دارای اتاق هایی با دماهای متفاوت باشند.
بیشتر سردخانه ها، خصوصاً سردخانه های بزرگ، بالاتر از سطح زمین اطراف ساخته می شوند و در یک یا چند طرف دارای سکوی بارگیری هستند. ارتفاع سکوهای بارگیری باید متناسب با وسایل حمل و نقل بار پر کاربرد (وانت، کامیون و …) در نظر گرفته شوند. این نکته را باید در نصب و راه اندازی سردخانه در نظر گرفت.
اسکلت سردخانه
اسکلت سردخانه ممکن است از دو نوع فلزی یا بتن مصلح باشد.
- اسکلت فلزی می تواند بدون نیاز به ستون های داخلی دارای دهانه هایی به طول تا 60 متر باشد. حداقل دهانه در اسکلت های فلزی حدود 15 متر است. همچنین اسکلت فلزی را می توان در کارخانه تولید کرده و به صورت پیش ساخته به محل ساخت سردخانه منتقل کرد.
- اسکلت بتن مصلح می تواند دارای ستون ها و تیرهای بتنی بوده یا این که ترکیبی از ستون های بتنی و تیرها و خرپاهای فلزی باشد.
عایق کاری
یکی از بخش های مهم در ساخت سردخانه ها عایق کاری دیواره ها می باشد. یک سردخانه ممکن است از مصالح ساختمانی عادی مانند بتن، آجر و … ساخته شود. در این صورت عایق ها بر روی سطح داخلی دیوارها نصب شده و سپس با ورق های فلزی از جنس آلومینیوم یا فولاد پوشانده می شوند.
این روش، روش سنتی و قدیمی عایق کاری سردخانه ها است. در روش جدید ساخت سردخانه ها از ساندویچ پانل های آماده استفاده می شود که کار نصب و راه اندازی سردخانه را بسیار آسان تر می کنند. این پانل ها عموماً از عایق های پلی اورتان یا پلی استایرن و در دو نوع با چهارچوب یا بدون چهارچوب ساخته می شوند. (مطالعه بیشتر: ساندویچ پانل سردخانه ای چیست و کاربردهای آن)
این ساندویچ پانل ها از چند لایه تشکیل می شوند که عایق در میان آن ها قرار می گیرد. سمت رو به خارج توسط ورق های سبک فولادی گالوانیزه و سمت دیگر که سطح داخلی سردخانه را تشکیل می دهد توسط ورق های گالوانیزه یا آلومینیومی دارای پوشش پلاستیکی پوشانده می شود.
از طرف دیگر، لبه های ساندویچ پانل های سردخانه ای به صورت فاق و زبانه ساخته می شوند. بدین ترتیب پانل های مجاور به آسانی به یکدیگر متصل می شوند و مانند روش سنتی نیازی به پر کردن فاصله پانل ها با مواد عایق و درزگیر وجود ندارد.
پانل های دیواری با پیچ به ستون ها یا ریل های افقی بین ستون ها بسته می شوند. این اتصالات با استفاده از نوار یا ماستیک درزگیر (sealant mastic) آب بندی شده و اتصالات داخلی در نهایت با استفاده از یک نوار پوششی پوشانده می شوند.
هر چه دمای سردخانه پایین تر باشد کیفیت عایق کاری دارای اهمیت بیشتری خواهد بود و باید از عایق های ضخیم تری در ساخت آن استفاده شود. ضخامت مورد نیاز عایق بسته به دمای محیط و دمای داخل سردخانه برای عایق های پلی استایرن و پلی اورتان در جدول زیر نشان داده شده است.
لازم به ذکر است که یک عایق مناسب برای استفاده در سردخانه، علاوه بر داشتن ضریب رسانایی گرمایی پایین، باید بدون بو، ضد پوسیدگی، مقاوم در برابر آتش و حشرات و نفوذ ناپذیر در برابر آب باشد.
عایق کاری سقف به صورت سقف آویخته (suspended ceiling) انجام می گیرد. پانل های سقفی به طور کلی شبیه پانل های دیواری هستند، ولی گاهی دارای قاب های چوبی هستند. این پانل ها با استفاده از میله های آویز (hanger rod) از سقف سازه بیرونی ساختمان آویزان می شوند و با اتصال آب بندی شده فاق و زبانه یا مانند آن به یکدیگر متصل می گردند.
کف سردخانه
بار وارد بر زمین از طرف یک سردخانه بین kg/m2 5500-8000 است که شامل بارهای استاتیک ناشی از کالاهای ذخیره شده، سازه ساختمان و بارهای متغیر و متمرکز ناشی از تجهیزاتی مثل لیفتراک است. برای هر پروژه این بارها باید متناسب با شرایط ساختمان محاسبه شده، و کف سردخانه با استحکام کافی ساخته شود.
علاوه بر این، کف سردخانه نیز باید عایق کاری شود و ممکن است برای جلوگیری از تشکیل برفک و یخ زدگی کف، نیاز به تعبیه یک سیستم گرمایشی (با استفاده از هوای گرم یا المنت های الکتریکی) در کف سردخانه باشد.
درب سردخانه
درب سردخانه نیز باید مانند دیواره های آن عایق باشد. متداول ترین عایق مورد استفاده در ساخت درب سردخانه ها پلی اورتان است. همچنین در سردخانه های زیر صفر، گرمکن هایی در لبه های درب ها تعبیه می شوند تا مانع از تشکیل یخ و در نتیجه گیر کردن و خرابی درب سردخانه شوند. (محصول مرتبط: درب سردخانه)
برای کاهش ورود هوای گرم و اتلاف انرژی هنگام باز شدن درب سردخانه، می توان از پرده های هوا یا پرده های نواری استفاده کرد. علاوه بر این، در سردخانه های بزرگ از درب های اتوماتیک استفاده می شود تا درب سردخانه سریع تر باز و بسته شود و زمان باز ماندن درب به حداقل برسد.
2. سیستم سرمایشی سردخانه
مرحله دوم در نصب و راه اندازی سردخانه، پس از ساخت ساختمان یا بدنه سردخانه، نصب تجهیزات سرمایشی آن است. سیستم سرمایشی اکثر سردخانه ها بر اساس سیکل ترمودینامیکی تبرید تراکمی بخار عمل می کند. این سیکل از چهار فرآیند ترمودینامیکی تشکیل می شود که هر کدام در یکی از چهار جزء اصلی سیستم سرمایشی یعنی اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط انجام می گیرند.
تجهیزات مذکور به وسیله لوله هایی به یکدیگر متصل می شوند و سیال عامل سیکل که مبرد نامیده می شود بین آن ها مرتباً گردش می کند. کار هر یک از چهار جزء اصلی سیستم تبرید تراکمی عبارت است از:
- اواپراتور: انتقال حرارت از هوای داخل سردخانه به مبرد سرد
- کمپرسور سردخانه : افزایش فشار و دمای مبرد
- کندانسور: انتقال حرارت از مبرد به هوای بیرون (مطالعه بیشتر: کندانسور تبخیری چیست و آشنایی با اجزایی آن)
- شیر انبساط: کاهش فشار و دمای مبرد
در بین چهار تجهیز فوق، اواپراتور در داخل سردخانه نصب می شود و بهتر است موتورخانه، یعنی محل نصب سه جزء دیگر، در کمترین فاصله از اواپراتور قرار داشته باشد. همچنین هنگامی که ابعاد سردخانه از حدی بزرگتر باشد باید از چند اواپراتور استفاده شود تا هوای سرد به طور مناسبی در نقاط مختلف سردخانه توزیع گردد.
اواپراتور از کویل ها یا لوله های پره داری تشکیل می شود که مبرد خنک با دمایی پایین تر از دمای سردخانه در داخل آن ها جریان می یابد و یک فن هوا را بر روی آن ها می دمد. بدین ترتیب گرمای هوای داخل سردخانه توسط مبرد جذب می شود.
3. سیستم های جانبی سردخانه
سیستم اصلی یک سردخانه، سیستم سرمایشی آن است ولی در هر سردخانه سیستم های دیگری نیز وجود دارند که برخی از مهم ترین آن ها عبارتند از:
- سیستم روشنایی: امروزه با توجه به مصرف انرژی کم و عمر طولانی لامپ های LED، این نوع از لامپ ها بهترین گزینه برای روشنایی سردخانه ها هستند.
- سیستم کنترل: سیستم کنترل سردخانه متشکل از PLC، حسگرها مانند حسگرهای دما و رطوبت، عملگرها، نشانگرها، کلیدها و تابلو برق است.
- سیستم برق اضطراری: در صورتی که احتمال قطعی برق زیاد بوده یا محصولات نیاز به قابلیت اطمینان بالایی داشته باشند می توان یک سیستم برق اضطراری نیز برای مجموعه در نظر گرفت.
سردخانه های پیش ساخته
علاوه بر پانل ها و اجزاء سازه ای پیش ساخته که در ساخت سردخانه ها استفاده می شوند، امروزه در بازار کیت های ساختمانی (building kits) برای سردخانه های کوچک ماژولار موجود هستند. کامل ترین کیت ها دارای پنل های سقف و دیواره، شیب راهه بارگیری (loading ramp) و واحد سرمایش هستند.
تنها سازه لازم برای نصب این سردخانه ها در محل مورد نظر، یک سطح صاف بتنی است که ساختمان سردخانه بر روی آن قرار می گیرد. طبیعتاً نصب و راه اندازی سردخانه پیش ساخته در محل توسط افراد متخصص انجام می گیرد و عملیات نصب بسته به شرایط محلی بین 4 تا 8 هفته طول می کشد.
جمع بندی
سردخانه ها یکی از مهم ترین زیرساخت ها برای رساندن محصولات دارویی و غذایی از کارخانه یا مزرعه به دست مصرف کننده نهایی هستند. لذا برای نگهداری این محصولات در محل تولید، نقاط توزیع و حتی در خرده فروشی ها سردخانه ها ساخته و راه اندازی می شوند.
هر سردخانه دارای یک ساختمان یا بدنه، یک سیستم سرمایشی و تعدادی سیستم جانبی به منظور کنترل، روشنایی و … است. پس از ساخت ساختمان، سیستم های مذکور در آن نصب شده و سپس سردخانه راه اندازی می شود. علاوه بر این امروزه سردخانه های کوچک به صورت پیش ساخته نیز تولید می شوند که با سرعت بیشتری در محل نصب و راه اندازی می گردند.