امروزه سردخانه برای نگهداری مواد غذایی و افزایش عمر نگهداری آنها و همچنین به منظور افزایش کیفیت عرضه محصول، کاربرد فراوانی پیدا کرده است. باغداران عرضه کنندگان لبنیات و مواد پروتئینی به راحتی می‌توانند با استفاده از سردخانه مدیریت عرضه خود را بهینه کرده و سود آوری را افزایش دهند. سردخانه های زیر صفر ( below zero refrigerators ) یکی از انواع سردخانه هاست که جهت انواع محصولاتی که نیازمند نگهداری در شرایط انجماد هستند استفاده میگردد. این گونه سردخانه ها در ظرفیت های مختلفی بین ۱٫۵ تا ۷۰ اسب بخار به طور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سیستم تبرید سردخانه های زیر صفر کوچکتر معمولی فریونی بوده، و برای سردخانه های بزرگتر از آمونیاک جهت این امر استفاده می شود. دمای هوا در سردخانه های زیر صفر معمولا منفی 18 درجه است و این دما تا منفی 30 درجه نیز قابل کاهش می باشد. اصولا به این نوع سردخانه ها ، سردخانه انجماد گفته میشود. بنابراین برای انجماد مواد غذایی نظیر گوشت ، مرغ و حتی برخی سبزیجات و صیفی جات ، بستنی ، همبرگر و پنیر پیتزا از سردخانه زیر صفر استفاده میگردد.
از منظر ابعادی می توان سردخانه های زیر صفر را اینگونه تقسیم نمود:
سردخانه های زیرصفر متحرک
سردخانه های زیر صفر کانکسی که به آنها Walk-In Coolers نیز گفته می شود.
سوله های سردخانه دار زیر صفر یا Refrigeration Warehouse
سردخانه آمونیاکی و فریونی
سردخانه آمونیاکی : در بین خنک کننده ها ، گاز آمونیاک بیشترین اثر سردکنندگی را دارد. هم چنین این گاز دوست دار محیط زیست می باشد و در اثر استفاده آن خطری محیط زیست را تهدید نمی کند. این گاز نسبت به گاز فریون ارزان تر است و هزینه عملیاتی آن در سردخانه های بزرگ پایین می باشد. گاز آمونیاک با روغن ترکیب نمیشود و برای راه اندازی سیستم تبرید آن نیازی به لوله های قطور نیست. همچنین ضریب عملکرد این گاز و انتقال حرارت آن بالا و مصرف برق آن پایین می باشد.
سیستم تبرید آمونیاکی برای سردخانه های کوچک مناسب نیست و بیشتر از سیستم تبرید فریون در این نوع سردخانه ها استفاده میشود. گاز آمونیاک سمی و قابل اشتعال بوده و از این جهت سیستم آن باید به صورت مداوم بررسی شود. همچنین در صورت نشتی ، اگر آب به داخل لوله های حاوی آمونیاک نفوذ پیدا کند ، به سرعت لوله دچار خوردگی و پوسیدگی خواهد شد. در سردخانه های آمونیاکی ، کنترل کیفی اتصالات و نصب دقیق لوله کشی اهمیت بسیار زیادی دارد.
سردخانه فریونی : در این نوع سیستم ها از سیال فریونی برای انتقال سرما استفاده میشود. این مبرد غیر سمی و غیر قابل اشتعال می باشد. از این سیستم در سردخانه های کوچک و متوسط بیشتر استفاده میشود. مبرد فریونی قیمت بالایی دارد و محیط زیست را آلوده میکند. همچنین این گاز بدون بو بوده و پی بردن به نشت آن در سیستم کمی دشوار است.
کمپرسور، اواپراتور و کندانسور سردخانه زیر صفر
موتور از مهمترین قسمت های سردخانه ها می باشد که توان لازم برای خنک سازی دمای داخل را مهیا می سازد . با توجه به نیاز سردخانه ها به وجود دمای مدنظر داخل کابین ، موتور باید توانایی عملکرد بی نقص مداومی را نیز داشته باشد . از این رو در سردخانه زیر صفر از موتور DWM و یا Bitzer استفاده شده است که با توجه به ابعاد دستگاه قابل انتخاب می باشد .
کندانسور دستگاه مسی با فین آلمینیومی می باشد که همراه با اواپراتور مسی که همراه با المنت از نوع درجه 1 و بدون برفک ارائه می شود ، قدرت سرمایشی فوق العاده ای را به سردخانه ارائه می دهد . در جهت افزایش طول عمر و کاهش پرتی انرژی قاب بدنه کندانسور و اواپراتور از جنس گالوانیزه با پوشش رنگ کامل تولید شده است . این پوشش رنگی دستگاه را در مورد هر نوع زنگ زدگی ایمن نگه می دارد .
اجزای تشکیل دهنده سردخانه ها به دو بخش استاتیک سردخانه و داینامیک سردخانه تشکیل می گردند و هر یک از این بخش های داینامیک سردخانه و استاتیک سردخانه به بخش ها و اجزای متفاوتی تقسیم بندی می گردند
بخش داینامیک سردخانه
کمپرسور سردخانه : کمپرسور ها به انواع مختلفی تقسیم بندی می گردند ولیکن در اینجا ما فارغ از تقسیم بندی کمپرسورها می خواهیم آنها را از نظر نوع عملکرد معرفی نماییم کمپرسورها وظیفه جابجایی مبرد را در سیستم انتقال حرارت سردخانه بر عهده دارد.
اواپراتور سردخانه : این جز از سردخانه در اصل وظیفه جذب گرما را از داخل سردخانه بر عهده دارد هنگامی که گرما توسط اواپراتور به واسطه فرآیند های ترمودینامیکی از سردخانه جذب شود در نتیجه به دلیل عدم وجود گرما ، سرما جایگزین آن خواهد شد .
کندانسور سردخانه : کندانسور یکی دیگر از اجزا کلیدی در سردخانه می باشد همان طور که در بخش قبل ذکر شد وظیفه اواپراتور جذب گرما می باشد حال برای اینکه این گرما را بتوانیم به خارج از سیکل سردخانه هدایت نماییم نیاز به کندانسور خواهیم داشت ، در واقع وظیفه اصلی کندانسور دفع گرمای جذب شده توسط اواپراتور سردخانه می باشد .
بخش استاتیک سردخانه ما
ساندویچ پانل سردخانه : ساندویچ پانل سردخانه در واقع عمدتا از سه لایه تشکیل گردیده است دو لایه خارجی که از جنس فلزی می باشند و یک لایه میانی که بین لایه های داخلی و خارجی قرار می گیرد لایه میانی وظیفه عایق نمودن را بر عهده دارد و نرخ انتقال حرارت توسط این لایه بایستی به حداقل برسد ، لایه میانی ساندویچ پانل از جنس فوم پلی یورتان می باشد ولیکن لایه های داخلی و خارجی عمدتا از جنس فلزی می باشند و عمدتا از ورق گالوانیزه، ورق آلومینیوم، ورق آلوزینک تشکیل شده است.
درب سردخانه : درب سردخانه بایستی همواره دارای دو ویژگی اصلی باشد اولین ویژگی عایق بودن مناسب درب سردخانه است و دومین ویژگی درب سردخانه باز و بسته شدن راحت و در عین حال مانع شدن عبور هوا از کناره های درب می باشد
قفسه بندی سردخانه : قفسه بندی سردخانه شاید نتوان در محدوده اجزای استاتیک سردخانه قرار داد از این جهت که حافظ برودت تولید شده توسط بخش داینامیک سردخانه نیستند اما به این دلیل که باعث جریان پیدا نمودن هوای سرد در بین بخش های مختلف سردخانه می گردد در این قسمت از دسته بندی سردخانه قرار می دهیم .
تفاوت سردخانه زیر صفر و بالای صفر
کمپرسور سردخانه زیر صفر قدرت و ظرفیت کمتری نسبت به انواع بالای صفر دارد.
فشار دیسشارج انواع زیر صفر پایین تر می‌باشد درنتیجه کمپرسور قطر سیلندر بزرگتر و جابجایی گاز بیشتری نسبت به بالای صفر دارد.
اختلاف در فاصله بین فین های کویل اوپراتور وجود دارد و دلیل این اختلاف مربوط به کاهش دمای سردخانه و عدم تشکیل برفک بر روی سطح اواپراتور می‌باشد. فاصله این فین‌ها در سردخانه بالای صفر کمی بیشتر است.
سایز سوزن اکسپنشن ولو در سردخانه‌های زیر صفر پایین‌تر از انواع بالای صفر است.
عمده کاربرد سردخانه زیر صفر نگهداری گوشت، مرغ و ماهی است اما عمده کاربرد انواع بالای صفر نگهداری میوه، دارو و لبنیات است.
سردخانه های زیر صفر دارای دمای بین 12-تا 23- درجه سانتی گراد می‌باشند اما نوع بالای صفر دمای 1+ تا 4+ درجه سانتی گراد دارند.
محاسبه بار برودتی سردخانه
بار برودتی سردخانه باید با توجه به شرایط اقلیمی منطقه صورت گیرد. طراحی سیستم برودتی متناسب با محاسبات بار برودتی خواهد بود. در این مطلب این محاسبات را به‌طور خلاصه بیان خواهیم کرد. لازم به ذکر است که محاسبه بار برودتی در هر دو سردخانه زیر صفر و بالای صفر یکسان بوده و تفاوت در نوع محصول، مدت‌زمان نگهداری آن، نوع عایق دیوارها، ضخامت عایق‌ها، کف سازی، نحوه ساخت و آرایش سالن های سرد می‌باشد.
بار برودتی از سطوح که به دلیل اختلاف دما ناشی از تشعشات از دیواره‌ها است، بار برودتی نفوذ هوای بیرون به داخل به دلیل باز و بسته شدن درب، با برودتی محصولات به دلیل اختلاف دما بین محصول و هوای سردخانه و همچنین تنفس محصولات، بارهای برودتی متفرقه مانند افراد، لامپ‌ها، فن و موتورها و …
