ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ОВОЩЕКАРТОФЕЛЕХРАНИЛИЩ

Проанализированы аэродинамические и теплофизические недостатки систем общеобменной вентиляции при контейнерном хранении сочного растительного сырья. Основным путем повышения функциональной надеж — ности систем обеспечения микроклимата является переход на хранение с применением систем активной венти — ляции. Приведена оценка экономической эффективности строительства новых и реконструкции существующих хранилищ, показана равнозначность понятий «капиталовложения» и «инвестиции» для таких сооружений.

Ключевые слова: сочное растительное сырье, хранение, эффективность систем вентиляции, капитальные

и эксплуатационные затраты.

M. V. Bodrov, Cand. Sc. Engineering

EFFICIENCY OF MICROCLIMATE MAINTENANCE SYSTEM IN POTATO AND VEGETABLE STOREHOUSES

The article reveals the analysis of deficiencies in aerodynamic and thermal systems of general ventilation in the succulent plant storage container. The basic way to increase functional reliability of microcl imate maintenance systems is the systems of active ventilation. The author gives an economic effectiveness of construction of new and renovation of ex — isting storehouses and shows the equivalence between the concepts of "investment" and "investment" for such works.

Key words: succulent raw materials, storage, efficiency of ventilation systems, capital and operating costs.

Общеобменная механическая вентиляция применяется при контейнерном хранении картофеля и овощей. Охлаждение продукции осуществляется за счет теплообмена при обтекания воздухом штабеля контейнеров, что является основным недостатком такой схемы воздухораспред еления. Формирование параметров микроклимата в контейнерах осуществляется за счет естественной конвекции и теплопро- водности, температура продукции в контейнерах выше на 1,1…2,0 °С окружающего воздуха, относ и — тельная влажность воздуха φв ≈ 100 %. Движения воздуха в контейнерах, вызванного общеобменной вентиляцией, или не наблюдается, или 85…90 % его проходит между контейнерами [1].

В настоящее время отсутствуют методики оптимизации удельных расходов воздуха для систем общеобменной вентиляции контейнерных картофелехранилищ. Рекомендуемые значения Lm, м3/(т ч), лежат от 15 в Германии [2] до 100 м3/(т ч) в Голландии [3]. В нашей стране за основу расчета принята кратность воздухообмена [4]: n = 8…12 ч−1 – в период охлаждения; n = 4…6 ч−1– в основной период хранения – при непрерывном режиме работы общеобменной вентиляции безотносительно к виду хра — нимой продукции.

По отечественным нормам в полностью заполненном контейнерном хранилище объемом 36 х 12 х

6 м производительность систем вентиляции составит при n = 10 ч−1 около 20 000 м3/ч, при n = 5 ч−1 в пределах 10 000 м3/ч. В первом случае скорость воздуха между контейнерами равна 0,15 м/с, во втором

– около 0,075 м/с, а скорость в межклубневом пространстве контейнеров, соответственно, около 0,012

м/с и 0,006 м/с, т. е. устойчивое движение воздуха в контейнерах отсутствует.

Распространенная в нашей стране схема воздухораспределения приточного воздуха в верхнюю зону «сверху вверх» при естественной вытяжной вентиляции имеет существенный недостаток – нерав — номерное обдувание контейнеров воздухом. В настоящее время получает практическое применение для контейнерных хранилищ вентиляция с подачей воздуха по схемам «снизу вверх» или «сверху вниз» при механической приточной и вытяжной вентиляции. Один из воздуховодов (приточный или вытяжной) находится внизу (у пола), другой под перекрытием. Имеется опыт вентилирования хранилищ путем п о — дачи воздуха из подпольных каналов, который сдерживается высокими требованиями к механической прочности полов. При массовом хранении СРС в контейнерах принципиально возможно применение горизонтальных схем продувки.

Приведенные выше скорости воздуха в контейнерах при общеобменной механической вентиляции меньше необходимых для поддержания температурных параметров среды в контейнерах. Даже по н е — сколько завышенным оценкам скоростей воздуха можно сделать вывод о практической неэффективн о — сти управления параметрами микроклимата в массе продукции контейнеров путем регулирования ско-

рости фильтрации и увеличения кратности воздухообмена. Частичное преодоление этого недостатка может быть достигнуто за счет специального ажурного штабелирования контейнеров с продукцией или разработки контейнеров специальной конструкции. В нашей стране контейнеры имеют практически одинаковую высоту (0,74…0,87 м) и форму квадрата. Расстояние между деревянными планками в боко — вых стенках назначается в пределах 15…25 мм. Количество рядов контейнеров по высоте обычно с о — ставляет 5…6.

Для рационального использования подаваемого воздуха в хранилищах контейнерного типа при

раздаче воздуха «снизу вверх» или «сверху вниз» под воздухораспределителем в штабеле должен быть колодец или технический проезд (рис. 1).

В ряде стран Европы широко используются контейнеры не с решетчатыми, а с плотными возду — хонепроницаемыми стенками и двойным (решетчатым и сплошным) дном. Помещение оборудуют про — ходными вентиляционными воздуховодами, которые размещают у стен на всю их высоту. В стенках воздуховодов устраиваются отверстия, совпадающие со щелями между сплошным и решетчатым дном контейнеров. Контейнеры устанавливаются впритык к воздуховодам. Воздух через щели в решетчатом дне поступает в контейнеры и удаляется через специальные зазоры в стенках (рис. 2), т. е. происходит активная горизонтальная вентиляция продукции в контейнере. В нашей стране все большее распростр а- нение получает использование принципа работы систем активной вентиляции при контейнерном хран е — нии по следующей схеме. Контейнеры со сплошными боковыми стенками и решетчатым дном устанав — ливаются в штабель над специальным воздухораспределяющим отверстием в полу. При подаче воздуха осуществляется охлаждение всего штабеля контейнеров.

Тепловой баланс контейнерных хранилищ и необходимость подогрева наружного приточного

воздуха для поддержания расчетной внутренней температуры tв определяется согласно методике как для любого производственного сельскохозяйственного здания [1] с учетом условной температуры наружн о — го воздуха, начиная с которой необходимо нагревать приточный воздух в холодный период года.

Режимы работы общеобменной механической вентиляции в период охлаждения и основной пери — од хранения непрерывные, круглосуточные. Режимы работы систем активной вентиляции в контейнер — ных хранилищах рассчитываются по методике, применяемой при навальном хранении продукции [5].

 

Рис. 1. Варианты размещения контейнеров:

a – складирование с подачей воздуха через крупногабаритные отверстия в полу; b – П — образное складирование;

c – складирование с технологическим колодцем;

d – П — образное встречное складирование;

1 – крупногабаритное отверстие;

2 – воздухораспределитель; 3 – технологический проход (колодец); 4 — контейнер

Рис. 2. Движение воздуха в контейнерах при актив-

ной вентиляции: 1 – вентиляционный канал;

2 – отверстие в контейнерах для прохода воздуха;

3 – щель для выхода воздуха;

4 – решетка; 5 – сплошное днище

Соотношение статей затрат на хранение картофеля показывает на необходимость снижения удельной стоимости здания (амортизационные затраты), потерь от естественной убыли и гниения.

 

Удельные капитальные затраты Кхр, руб./т, снижаются с увеличением вместимости хранилищ

 

Формула (1) согласуется с выводами [7], что с увеличением вместимости в 3 раза величина Кхр показатели эффективности хранения зависят от конкретных условий и имеют широкий диапазон, что иллюстрируется, например, следующими данными [8]: стоимость хранения ка р — тофеля в Англии в 1970-1971 гг. составляла 14,5 ф. ст./т, в 1971-1972 гг. – 15,0, а в неблагоприятных

1975-1976 гг. и 1976-1977 гг., соответственно, 105 и 150 ф. ст./т, т. е. – отличалась в 7…10 раз.

Оценка удельного годового экономического эффекта строительства контейнерных и навальных

где Схр – удельные эксплуатационные расходы, руб./(т∙год); Ен = 0,10…0,12 – нормативный коэффици- ент сравнительной эффективности капитальных вложений, 1/год.

Удельные эксплуатационные затраты Схр включают стоимость естественной убыли и абсолютного отхода сочного растительного сырья в процессе хранения. Повышение сохранности п родукции способ-

 

 

 

 

ствует, помимо уменьшения потерь, другим положительным социальным эффектам, величину которых учтем величиной удельного суммарного социально-экономического эффекта Эп, руб./(т∙год):

 

 

 

 

 

Расчет удельного годового экономического эффекта от реконструкции, если она направлена тол ь — ко на повышение качества хранения (дополнительная вместимость хранилища не может быть получена), ведется сравнением с показателями хранилища до реконструкции:

где А2 – удельная масса сохраненной продукции относительно базового варианта, т/т; Эп2 и Эп1 – соот — ветственно, удельный экономический эффект после реконструкции и по базовому варианту, руб./(т∙год); Крек – удельные капитальные затраты на реконструкцию, руб./т.

Общий годовой экономический эффект Э2общ, руб./год, от повышения степени сохранности про-

 

дукции равен:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Когда реконструкция сопровождается увеличением вместимости хранилищ, удельная эффекти в — ность Э1, руб./(т∙год), определяется по формуле:

 

Э1 (Cхр 1

где А1 = ΔG / G – удельный прирост емкости при реконструкции, т/т; Схр. н – удельная себестоимость хранения в реконструированных хранилищах, руб./ (т∙год); Кхр. н – удельные капитальные затраты на строительство новых хранилищ удельной емкостью ΔG, руб./т.

 

Общий годовой экономический эффект Э1общ, руб./год, от повышения надежности хранения кар — тофеля и овощей и увеличения вместимости хранилищ в результате реконструкции составляет:

 

 

 

 

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, Т, лет, на реконструкцию хранилищ при отсутствии и наличии увеличения емкостей хранилищ, соответственно:

Здесь Кд – сумма дополнительных капитальных вложений на реконструкцию, руб. Закупочная це — на Сзак, руб./т, на хранящуюся продукцию повышается в течение периода хранения.

 

Широкое использование критерия приведенных П обусловлено простой и наглядной формой его представления. В плановой экономике он был единственным критерием, в основу котор ого был заложен нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений Т или обратная величина

В рыночных условиях при замене понятия «капиталовложения» на более широкое «инвести-

 

ции» использование критерия приведенных затрат оправданно [9] при условии замены коэффициента эффективности капитальных вложений Е в прежнем понимании на коэффициент бездисконтной эффек-

тивности Еэ

1/ Т э.

 

 

В зависимости от использования дохода, полученного после окупаемости инвестиций, величина коэффициента эффективности определяется по следующим формулам:

в случае капитализации дохода, т. е. изъятия его из оборота и наращивания:

 

 

где r – расчетная норма дисконта, 1/год; Ток – предельный срок окупаемости инвестиций, год.

В таблице приведены величины Еэ, 1/год, при различных значениях r и предельного срока окупае — мости Ток, год.

Значения коэффициента эффективности Еэ1

r

Значения Еэ1 для различных величин срока окупаемости Ток, год.

1

2

3

4

5

7

9

11

13

0,05

1,03

0,53

0,36

0,28

0,23

0,17

0,14

0,12

0,11

0,10

1,05

0,55

0,39

0,30

0,25

0,20

0,17

0,15

0,14

0,15

1,08

0,58

0,41

0,33

0,28

0,23

0,20

0,19

0,158

Как видно из таблицы, при разумных сроках окупаемости производственных сельскохозяйствен — ных зданий (более 9…10 лет) методика расчета по зависимости (2) пригодна как по понятию «капитало — вложения», так и по понятию «инвестиции».

Перспективным путем повышения эффективности систем обеспечения параметров микроклимата при контейнерном и навальном хранении сочного растительного сырья является переход от систем об — щеобменной механической к системам активной вентиляции продукции. Показана однозначность оцен — ки удельной годовой экономической эффективности при строительстве, реконструкции и эксплуатации хранилищ, оборудованных системами активной вентиляции, по приведенным затратам и с использов а — нием понятия чистого дисконтного дохода.

Материал взят из: Журнал «Вестник ВСГТУ». — №4(35). — 2011