Проектирование овощехранилищ и фруктохранилищ из металлоконструкций

Проектирование овощехранилищ из металлоконструкций начинается с изучения продукции и режима её хранения. Сначала определяют, что, сколько и как долго хранить, и под эту задачу рассчитывают несущий каркас, толщину утепления, пароизоляцию, систему вентиляции, охлаждения и увлажнения воздуха. Цена ошибки высокая: при нарушении режима можно потерять до 40% урожая. Картофель при избытке тепла начинает прорастать, морковь при сухом зимнем воздухе быстро теряет массу и товарный вид, а лук при повышенной влажности поражается гнилью. Поэтому овощехранилище проектируют не как обычный склад, а как инженерный объект с контролируемым микроклиматом под конкретную культуру и технологию хранения.

При этом овощехранилище из металлоконструкций с сэндвич-панелями держит режим лучше многих капитальных зданий: каркас перекрывает большие пролёты без внутренних колонн, а сэндвич-панели формируют сплошной тепловой контур по стенам и кровле. Ещё одно преимущество — скорость строительства. При готовом проекте и подготовленном основании такое здание можно возвести примерно за два месяца: смонтировать металлический каркас, закрыть контур панелями, установить ворота. Для аграрного бизнеса это важно, потому что хранилище часто нужно ввести в эксплуатацию до начала уборочной кампании. Разберём, какими бывают овощехранилища, из чего состоит проект и какие ошибки чаще всего приводят к потерям урожая.

Виды овощехранилищ

От способа размещения продукции зависят площадь здания, схемы вентиляции, нагрузки на пол и стены, высота здания и ширина проездов 

Навальное. Продукцию насыпают на пол секциями, а воздух подают снизу через каналы или вентиляционный пол. Такой способ часто применяют для картофеля, свёклы и других культур, которые допускают хранение в массе. В одном помещении обычно помещается до 500 тонн. Высоту навала ограничивают: например, у картофеля она может доходить примерно до 4–4,5 м, у более нежных культур — меньше. Если превысить допустимую высоту, нижние слои сдавливаются, хуже продуваются и быстрее загнивают.

Закромное. Продукцию засыпают в отсеки со стенками, обычно по 20–60 тонн каждый. Так удобно разделять разные сорта, партии и сроки закладки, но стенки и проходы занимают часть площади, и для продукции остаётся всего примерно 70% объёма. Под тот же тоннаж нужно здание больше, а значит, растут затраты на каркас, ограждающие конструкции и инженерные системы.

Контейнерное и тарное. Продукцию хранят в контейнерах по 250–400 кг в ящиках, или на поддонах. Партии легко перемещать, контролировать и отбирать на отгрузку, а механические повреждения обычно ниже, чем при частой пересыпке навалом. Между рядами и ярусами оставляют зазоры, чтобы воздух проходил через весь объём продукции, а не только по свободным коридорам.

Секционное. Здание делят на изолированные секции, каждая со своим микроклиматом. Это решение подходит, если нужно хранить разные культуры рядом. Минус — более высокая стоимость: каждой секции нужны свои ворота, вентиляция, датчики, автоматика, а иногда и отдельное охлаждение. Зато секции проще обслуживать, поочерёдно загружать и разгружать без нарушения режима во всём хранилище.

Чем отличается овощехранилище от фруктохранилища?

Главное отличие фруктохранилища — более строгий контроль атмосферы внутри камер. Многие фрукты, особенно яблоки, груши, бананы и косточковые, выделяют этилен — газ, который ускоряет дозревание, старение и порчу. Поэтому при хранении фруктов контролируют не только температуру и влажность, но и состав воздуха. Для длительного хранения применяют камеры с регулируемой газовой средой: в них поддерживают заданное соотношение кислорода, углекислого газа и азота.

Например, этилен-активные яблоки и груши нельзя размещать в одной камере рядом с чувствительными к нему капустой, морковью и зеленью. Фруктохранилище из металлоконструкций проектируют как комплекс герметичных холодильных камер. Каждая камера рассчитывается под свою культуру, температуру, влажность, кратность воздухообмена и требования к газовой среде. Это позволяет хранить разные партии отдельно и не нарушать режим при загрузке или отгрузке продукции.

Особенности проектирования

Особенности проектирования овощехранилищ начинается с микроклимата. Именно он определяет, как долго продукция сохранит товарный вид, массу и качество после закладки. На режим хранения влияют три параметра: температура, влажность и воздухообмен. Ошибки хотя бы по одному из них лучше исключить на этапе проекта. Ниже разберем, как температуру, влажность и воздухообмен учитывают в проекте овощехранилища, в том числе здания из металлоконструкций с сэндвич-панелями.

Вентиляция

Систему вентиляции проектируют под культуру, способ хранения и объём загрузки. Если продукция хранится в контейнерах или закромах, часто достаточно организованного воздухообмена в камере: вентиляторы перемешивают воздух над продукцией, в проходах и между штабелями, чтобы выровнять температуру и влажность. Но при навальном хранении этого недостаточно: воздух должен проходить не только вокруг насыпи, а через всю толщу продукции.

Для навала применяют активную вентиляцию. Воздух подают через подпольные каналы, вентиляционный пол или напольные воздуховоды, а затем пропускают через массу продукции. Так хранилище просушивает урожай после закладки, отводит тепло дыхания, постепенно охлаждает продукцию и выравнивает температуру по всему объёму. Если воздух не проходит через нижние слои, там появляются застойные зоны, конденсат и очаги гниения.

Норма подачи воздуха зависит от культуры: ориентировочно картофелю и свёкле нужно 50–70 м³ на тонну в час, моркови и капусте — 75–110 м³. На объект свыше 500 тонн предусматривают резервирование: отдельные вентиляторы по секциям, независимые линии управления, аварийные сценарии автоматики, резервное питание, а при необходимости — дублирование холодильного оборудования. Это снижает риск потери урожая, если один из узлов остановится во время хранения.

Тепловой контур

Овощехранилище из сэндвич-панелей удерживает режим за счёт непрерывного слоя минераловатного утеплителя между двумя стальными листами. В качестве сердечника используют минераловатные, PIR- или PUR-плиты — выбор зависит от требуемой температуры, влажности, пожарных требований и бюджета. Такой контур почти не прерывается, поэтому в ограждающих конструкциях меньше мостиков холода: участков, через которые тепло уходит наружу, а на внутренних поверхностях может появляться конденсат. В капитальных зданиях такие зоны часто возникают в местах колонн, перемычек, армопоясов и стыков кладки. 

Панели обычно монтируют по внутренней стороне каркаса, так тепловой контур замыкается по стенам и потолку, а гладкие поверхности проще мыть и дезинфицировать. Особое внимание уделяют стыкам панелей, примыканиям к полу, воротам, кровле и инженерным проходкам: даже хороший утеплитель не сработает, если через узлы идут подсос воздуха, промерзание или влага. Самые уязвимые зоны — кровля, потолочные примыкания и ворота. Если утепление или пароизоляция выполнены неправильно, тёплый влажный воздух попадает в холодные участки, там образуется конденсат, а затем капли попадают на продукцию и конструкции. Поэтому в проект сразу закладывают пароизоляцию, герметизацию стыков, отвод конденсата и решения по водоотведению с кровли.

Каркас под способ хранения

Для овощехранилищ металлокаркас часто оказывается выгоднее капитальных конструкций по сумме свойств:

• Свободная планировка: пролёты идут без внутренних колонн, остаётся больше места под закрома, тару, технологические проходы и проезд погрузчиков.
• Гигиеничность: гладкие панели легко мыть и дезинфицировать.
• Скорость возведения: быстровозводимое овощехранилище из металлоконструкций можно вывести на рабочий режим примерно за два месяца, если заранее подготовлены основание, проект и поставка комплектующих. 
• Экономика: По сравнению с капитальным строительством может стоить на 30–35%, окупаемость при полной загрузке и стабильной реализации продукции около двух лет.

Небольшое хранилище можно построить из ЛСТК. Под навальное хранение, где насыпь давит на стены, колонны делают из стального прока, а фермы — из оцинкованного профиля. Такой комбинированный каркас выдерживает нагрузки от навала, подвесных потолков, вентиляционных каналов, кабельных трасс и холодильного оборудования, при этом сохраняет главное преимущество металлоконструкций — быстрый монтаж и свободное внутреннее пространство. 

Этапы проектирования

Проектирование фруктохранилищ из металлоконструкций и овощехранилищ проходит схожие этапы и те же стадии.

Техзадание

На этом этапе собирают данные о продукции: вид продукции, объём единовременного хранения, способ и срок хранения, требования к температуре, влажности и газовой среде. Учитывают площадку, подъездные пути и доступные коммуникации. От этих данных зависят габариты здания, количествосекций и камер, схема движения продукции, производительность вентиляции и холодильного оборудования.

Концепция и изыскания

Изучают геологию площадки и выбирают технологию хранения: режимы, зонирование, маршрут продукции.

КМ и КМД

Для металлического каркаса разрабатывают раздел КМ: расчётную схему, нагрузки, сечения колонн, балок и ферм, узлы крепления и требования к защите металла. Затем выпускают КМД — деталировочные чертежи для изготовления элементов на заводе и монтажа на площадке.

Инженерные системы

Проектируют вентиляцию, холодоснабжение, увлажнение или осушение, автоматику микроклимата и инженерные сети.

Согласование

Проект согласуют с заказчиком и, при необходимости, с надзорными органами. После этого формируют спецификации, график поставки металлоконструкций, сэндвич-панелей и оборудования, готовят площадку и выходят на монтаж.

Северсталь Стальные Решения проектирует хранилища под ключ — от концепции до монтажа. Производство на четырёх своих заводах, опыт быстровозводимого строительства больше 30 лет.

Организация хранения в овощехранилище

У культур отличаются требования к температуре и влажности, например:

Скорость охлаждения у культур тоже разная. Морковь и капусту обычно охлаждают быстро, сразу после уборки, чтобы снизить дыхание продукции и замедлить потерю влаги. Картофель — медленно, около 0,5 °C в сутки, если охладить клубни слишком резко, на поверхности и в толще навала может появиться конденсат, а это повышает риск гниения. Поэтому холод и вентиляцию рассчитывают так, чтобы в одном здании сбивать температуру можно было работать с разными режимами: быстро снимать полевое тепло у одних культур и плавно охлаждать другие.

Для фруктов длительного хранения проектируют камеры с регулируемой газовой средой. В таких камерах снижают содержание кислорода и повышают долю углекислого газа, чтобы замедлить дыхание плодов и процессы дозревания. Ориентировочно кислород поддерживают на уровне 1–2,5%, углекислый газ — 1–3,5%, температуру — 0…+4 °C, влажность — 90–95%. Точные значения зависят от культуры, сорта, степени зрелости и технологии хранения. При таком режиме яблоки и груши могут храниться 8–12 месяцев, тогда как в обычной холодильной камере срок чаще составляет около 5–7 месяцев. Камера должна быть герметичной, поэтому во фруктохранилище из сэндвич-панелей повышенные требования предъявляют не только к панелям, но и ко всем узлам контура: стыкам, замкам, дверям, примыканиям к полу и потолку, инженерным проходкам, клапанам и герметизации оборудования.

Логистику внутри здания закладывают ещё на стадии проекта. Внутри здания продукция идёт по такому маршруту: приёмка → первичная обработка и сортировка → калибровка → фасовка → хранение → отгрузка. Под эти операции заранее предусматривают ворота, перегрузочные рампы и проезды для техники.

Оборудование для овощехранилища

Здание формирует тепловой контур, защищает продукцию от внешней среды и помогает удерживать заданный режим. Чтобы создать внутри необходимый режим, требуется дополнительное оборудование:

Вентиляция

Приточно-вытяжные установки, осевые и центробежные вентиляторы, а при навальном хранении — сеть напольных или подпольных каналов для активного вентилирования.

Холодоснабжение

Компрессорно-конденсаторные агрегаты и воздухоохладители; для фруктов добавляют скрубберы для снижения CO₂ и генераторы азота под газовую среду.

Увлажнение

Форсуночные, ультразвуковые или адиабатические системы поддерживают влажность и снижают усушку продукции. Это особенно важно для моркови, капусты, свёклы и зелени. Они сберегают до 2% массы продукции.

Автоматика микроклимата

Датчики и контроллеры температуры, влажности и состава воздуха; мониторинг режима обязателен по санитарным нормам.

Хранение и логистика

Закрома, контейнеры, поддоны, секционные и утеплённые ворота, рампы, погрузчики, транспортёры.

Оборудование подбирают одновременно с каркасом и планировкой. Воздуховоды, воздухоохладители, подвесные трассы, кабельные лотки, холодильные агрегаты и технологические площадки влияют на сетку колонн, высоту здания, нагрузки на конструкции и расположение сервисных зон.

Возможные ошибки при строительстве и эксплуатации овощехранилищ

Нарушения режима хранения могут привести к серьёзным потерям: часть продукции усыхает, прорастает, подмерзает или загнивает. В отдельных случаях потери доходят до 30–40% урожая, поэтому ошибки важно исключать ещё на стадии проекта.

Здание спроектировали без технологии хранения

Если сначала построить коробку, а потом подбирать способ хранения, часто не хватает вентиляционных каналов, высоты, проходов и зон для техники. В итоге часть площади простаивает, а продукция в непродуваемых зонах преет.

Теплоизоляцию подобрали без учёта климатической зоны

Толщина и тип утеплителя должны соответствовать региону, режиму хранения и перепадам температуры. Если ограждающие конструкции промерзают, внутри появляются холодные участки, конденсат и неравномерный режим: в одной зоне продукция подмерзает, в другой — прогревается и может прорастать.

Выбрали арочную конструкцию

Тонкая оболочка без чердачного зазора быстро прогревается в оттепель и остывает в мороз — температура внутри скачет, а для долгого хранения это плохо.

Слабо утеплили потолок

Кровля, потолок, верхние узлы стен и проходки коммуникаций — самые уязвимые места. Если там есть мостики холода или нарушена пароизоляция, на холодной поверхности собирается конденсат. Капли попадают на верхний слой продукции, увлажняют его и создают очаги гниения.

Спроектируем хранилище под вашу продукцию

«Северсталь Стальные Решения» проектирует, изготавливает и поставляет каркас и ограждающие конструкции: от небольших из ЛСТК до крупных комбинированных зданий.

Пришлите вид продукции, объём и площадку — подберём конструктивную схему и тепловой контур под нужный режим хранения и регион. Напишите на order@steelsolutions.severstal.com или позвоните +7 (800) 100-22-99.