Охлаждаемый прилавок-витрина и соответствующая система распределения потока охлажденного воздуха
COOLED COUNTER-SHOWCASE AND CORRESPONDING SYSTEM OF DISTRIBUTION OF COOLED AIR FLOW

Данное изобретение, в целом, относится охлаждаемому прилавку-витрине и, в частности, к системе распределения потоков охлажденного воздуха в закрытом охлаждаемом прилавке-витрине.
В настоящее время широкое распространение получили особые прилавки-витрины, выполненные с системами охлаждения, обычно называемые торговыми холодильными прилавками. Данные охлаждаемые прилавки-витрины или торговые холодильные прилавки, как правило, применяют в сфере торговли с целью демонстрации и хранения определенных видов скоропортящихся продуктов. В частности, указанные охлаждаемые прилавки-витрины часто применяют в супермаркетах, столовых и т.д., обеспечивая возможность покупки свежих продуктов и содержания продуктов в окружающей среде при соответствующей температуре. В большинстве случаев торговый холодильный прилавок может быть либо прилавком открытого типа, то есть, не имеет никакой сплошной перегородки между содержащимися в нем продуктами и внешней окружающей средой, либо прилавком закрытого типа, то есть, выполненным с одной или несколькими дверями или стенками, обычно частично или полностью прозрачными и изолирующими охлаждаемый объем от окружающей среды.
Независимо от типа, основная задача торгового холодильного прилавка заключается в поддержании температуры содержащихся в нем продуктов в рамках заданного диапазона значений. Согласно многочисленным техническим товарным стандартам холодильные прилавки классифицируют в соответствии со значениями данного температурного диапазона. Для холодильных прилавков, поддерживающих положительную температуру, и в соответствии со стандартом EN 23953-2 (2015) установлены следующие температурные пределы:
1) -1/+7°С: температурный класс М2;
2) -1/+5°С: температурный класс M1;
3) -1/+4°С: температурный класс МО.
Таким образом, энергопотребление холодильного прилавка является функцией выбранного температурного диапазона. Например, холодильный прилавок класса М0 потребляет больше энергии по сравнению с подобным прилавком класса М2. Однако энергопотребление холодильного прилавка еще более зависит от средней температуры содержащихся в нем продуктов. Фактически, чем выше средняя температура продуктов, тем ниже потребность в энергии для указанного прилавка, и наоборот. Таким образом, очевидно, что изыскание максимального энергосбережения в холодильном прилавке находится в строгом соответствии с повышением средней температуры продуктов, содержащихся в данном прилавке.
Вышеуказанная концепция энергосбережения, к сожалению, является не вполне подходящей, поскольку продукты, как правило, располагаемые вблизи теплообменной батареи холодильного прилавка, обычно работающего при температуре ниже 0°С, вносят существенный вклад в уменьшение средней температуры. Поэтому решением проблемы увеличения средней температуры продуктов может быть повышение рабочей температуры теплообменной батареи. Однако это также привело бы к неизбежному повышению температуры продуктов до самых высоких значений, а именно, тех продуктов, которые расположены вдали от теплообменной батареи и, следовательно, уже к предельному значению относительно верхнего порога для рассматриваемого температурного класса.
Таким образом, цель данного изобретения заключается в создании охлаждаемого прилавка-витрины, в частности, системы распределения потока охлажденного воздуха в закрытом охлаждаемом прилавке-витрине, который может обеспечить устранение вышеуказанных недостатков известного уровня техники очень простым, экономически эффективным и особо функциональным способом.
Точнее, цель данного изобретения заключается в создании системы распределения потока охлажденного воздуха, которая может обеспечить минимизацию перепада температуры между самыми горячими и самыми холодными местами внутри охлаждаемого объема. Охлаждаемый прилавок-витрина, выполненный с этой системой распределения потока охлажденной несущей текучей среды (воздуха), при соблюдении ограничений, заданных соответствующим температурным классом (который может являться, например, классом М2: -1/+7°С), обеспечивает значительное сокращение температурного диапазона, приводя к повышению его нижнего значения (которое в рассматриваемом примере может составлять +5/+7°С), при явном повышении средней температуры и, как следствие, уменьшении энергопотребления.
Согласно данному изобретению, указанных и других целей добиваются посредством охлаждаемого прилавка-витрины, описанного в п. 1 формулы изобретения.
Другие признаки изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения, которые составляют неотъемлемую часть данного описания.
Признаки и преимущества охлаждаемого прилавка-витрины, выполненного согласно данному изобретению, станут более понятными из приведенного ниже неограничивающего описания, выполненного в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет схематический вид обычного охлаждаемого прилавка-витрины закрытого типа, выполненного согласно известному уровню техники, с изображением воздушных потоков;
Фиг. 2 представляет схематический вид предложенного охлаждаемого прилавка-витрины закрытого типа с изображением воздушных потоков;
Фиг. 3 представляет другой схематический вид предложенного охлаждаемого прилавка-витрины закрытого типа с изображением фрагмента соответствующей задней панели;
Фиг. 4 представляет разрез предложенного охлаждаемого прилавка-витрины закрытого типа с изображением теплообменной батареи и соответствующих второстепенных деталей;
Фиг. 5 представляет другой разрез предложенного охлаждаемого прилавка-витрины закрытого типа с изображением теплообменной батареи и соответствующих второстепенных деталей;
Фиг. 6 представляет вид в аксонометрии компонента предложенного охлаждаемого прилавка-витрины закрытого типа;
Фиг. 7 представляет вертикальную боковую проекцию компонента, изображенного на Фиг. 6;
Фиг. 8 изображает, для обычного охлаждаемого прилавка-витрины известного типа, поле модулей скорости несущей текучей среды как в камере, образованной между вентиляторами и теплообменной батареей, так и в объеме, расположенном за указанной батареей; и
Фиг. 9 изображает, для предложенного охлаждаемого прилавка-витрины, поле модулей скорости несущей текучей среды как в камере, образованной между вентиляторами и теплообменной батареей, так и в объеме, расположенном за указанной батареей.
Обратимся к Фиг. 2 - Фиг. 7, на которых изображен предложенный охлаждаемый прилавок-витрина, выполненный согласно данному изобретению, в целом обозначенный номером 10 позиции. Охлаждаемый прилавок-витрина 10 выполнен по меньшей мере с одной холодильной машиной (не показана на чертежах), которая может либо входить в состав данного прилавка, либо может быть установлена на удалении, обслуживая сразу несколько отдельных охлаждаемых прилавков-витрин.
Таким образом, внутри прилавка-витрины 10 имеется по меньшей мере один охлаждаемый объем 12, предназначенный для размещения продуктов, сохраняемых при температуре ниже комнатной посредством холодильной машины. В представленном на чертежах варианте выполнения прилавок-витрина 10 относится к так называемому вертикальному типу. В соответствующем охлаждаемом объеме установлена одна или несколько горизонтальных полок 14, на которых размещают охлаждаемые продукты. В альтернативном варианте прилавок-витрина 10 также может относиться к так называемому «островному типу», то есть, в целом является горизонтальным и внутри имеет вертикальные перегородки или выполнен без указанных перегородок.
Более того, во внутреннем пространстве прилавка-витрины 10 образован по меньшей мере один технический объем, предназначенный для размещения блока обработки воздуха, функционально соединенного с холодильной машиной. Как изображено на Фиг. 4 и Фиг. 5, блок обработки воздуха содержит по меньшей мере одну теплообменную батарею 16, посредством которой происходит теплообмен между охлаждающей текучей средой и несущей текучей средой (обычно состоящей из воздуха), и вентиляторы 18, расположенные у впускной поверхности 16А данной батареи 16 относительно направления потока несущей текучей среды. Вентиляторы 18 предназначены как для перемещения подлежащей охлаждению несущей текучей среды в теплообменную батарею 16, так и для перемещения охлажденной несущей текучей среды в охлаждаемый объем 12.
Независимо от варианта выполнения, прилавок-витрина 10 относится к закрытому типу, то есть, выполнен с одной или несколькими дверями или стенками 20, частично или полностью прозрачными и изолирующими охлаждаемый объем 12 от внешней окружающей среды. Внутри прилавка-витрины 10 образован один или несколько каналов 22 системы воздушного потока, сообщающихся по текучей среде с батареей 16 и обеспечивающих перенос охлажденной несущей текучей среды, перемещаемой вентиляторами 18, по направлению к охлаждаемому объему 12.
Каждый канал 22 имеет по меньшей мере выпускное отверстие 24, проточно сообщающееся с охлаждаемым объемом 12 с целью рассеивания потока охлажденной несущей текучей среды в соответствии с заданным направлением внутри данного объема. В частности, как изображено на Фиг. 2, выпускные отверстия 24 расположены у одной двери или стенки 20, так что поток охлажденной несущей текучей среды рассеивается из соответствующих выпускных отверстий 24 в ту часть охлаждаемого объема 12, которая расположена у дверей или стенок 20. Данный поток охлажденной несущей текучей среды образует так называемую воздушную завесу или воздушный нож, который среди прочих эффектов действует как физический барьер для впуска окружающего воздуха в охлаждаемый объем 12 при открытых дверях или стенках 20.
Прилавок-витрина 10 содержит по меньшей мере одно распределяющее устройство 26, предназначенное для распределения потока несущей текучей среды, расположенное у впускной поверхности 16А батареи 16 и между по меньшей мере двумя вентиляторами 18. Фактически, с целью оптимизации теплообмена между охлаждающей текучей средой и несущей текучей средой желательно, чтобы поле движения данной несущей текучей среды было как можно более однородным при пересечении впускной поверхности 16А батареи 16. В таком случае полезная поверхность теплообмена максимально увеличена.
Часть возвращенной энергии может быть использована для повышения температуры батареи 16, обеспечивая очевидные преимущества в плане общей эффективности прилавка-витрины 10 и уменьшения температурного градиента охлаждаемых продуктов. Отображая на карте поле движения охлажденной несущей текучей среды, которое имеет место в камере, образованной между вентиляторами 18 и батареей 16, определяют форму устройства 26 распределения потока несущей текучей среды, располагаемого у впускной поверхности 16А батареи 16. В представленном на чертежах варианте выполнения устройство 26 распределения потока несущей текучей среды состоит из пластины, ориентированной в соответствии с плоскостью, которая является по существу вертикальной и перпендикулярной впускной поверхности 16А батареи 16.
На Фиг. 8, для обычного охлаждаемого прилавка-витрины известного типа, показано поле модулей скорости несущей текучей среды (воздуха) как в камере, образованной между вентиляторами и теплообменной батареей, так и в объеме, расположенном за указанной батареей. Области, обозначенные как R, представляют более высокие скорости, тогда как области, отмеченные как В, представляют скорости, близкие к нулю. Вследствие взаимной интерференции между расходами потока, обрабатываемыми каждым отдельным вентилятором, в камере имеет место суммирование или вычитание потока несущей текучей среды. Данное явление включает нарушение распределения общего потока несущей текучей среды, который пересекает впускную поверхность теплообменной батареи. Нарушение распределения общего потока несущей текучей среды предполагает, что некоторые части теплообменной батареи не обеспечивают никакого теплообмена (скорость на впуске равна нулю).
На Фиг. 9 представлено поле модулей скорости несущей текучей среды (воздуха) для охлаждаемого прилавка-витрины, выполненного согласно данному изобретению, тоже измеренной как в камере, образованной между вентиляторами 18 и теплообменной батареей 16, так и в объеме, расположенном за указанной батареей. Наличие одного или нескольких устройств 26 распределения потока несущей текучей среды предотвращает перекрывание расходов потока несущей текучей среды от вентиляторов 18, расположенных по бокам каждого из указанных устройств 26, исключая или уменьшая взаимное влияние этих вентиляторов 18. В результате, как изображено на Фиг. 9, улучшено распределение скорости несущей текучей среды у впускной поверхности 16А батареи 16. Очевидно, что в зависимости от предъявляемых требований можно применять разное количество устройств 26 распределения потока несущей текучей среды.
Каждый канал 22 разделен на по меньшей мере одну первую часть 22А, проходящую по существу вертикально и расположенную у вертикальной стенки 28 охлаждаемого объема 12, которая противолежит дверям или стенкам 20, и по меньшей мере одну вторую часть 22 В, проходящую по существу горизонтально и гидравлически относительно течения расположенную за соответствующей первой частью 22А и перед охлаждаемым объемом 12. Вторая часть 22 В канала сообщается с выпускным отверстием 24.
Вертикальная стенка 28 выполнена со щелями, проходящими по существу горизонтально, которые обеспечивают сообщение между первой частью 22А канала и охлаждаемым объемом 12 и, следовательно, непосредственно передают часть данной охлажденной несущей текучей среды, протекающей в каждом канале 22, в указанный объем 12. Каждая щель 30 предпочтительно имеет ширину, равную примерно десятикратной высоте, как изображено на Фиг. 3. Еще более предпочтительно, ширина каждой щели 30 составляет примерно 20 мм, а высота примерно 2 мм.
Также предпочтительно, в вертикальной стенке 28 выполнены ряды щелей 30, перекрывающихся друг с другом и расположенных на заданных расстояниях А друг от друга, причем каждый ряд щелей 30 включает щели 30, расположенные бок о бок и вдоль по существу горизонтальной оси. Еще более предпочтительно, указанное расстояние А составляет примерно 50 мм. С другой стороны, первая часть 22А канала имеет поперечное проходное сечение, ширина которого предпочтительно равна примерно 60 мм.
Выполненное особым образом сверление вертикальной стенки 28 приводит к уменьшению температурного градиента между самой холодной точкой и самой горячей точкой охлаждаемого объема 12. Размер и форма каждой щели 30, в сочетании с определенными размерами первой, по существу вертикальной части 22А канала, обеспечивают разделение потока охлажденной несущей текучей среды таким образом, что каждый продукт, вне зависимости от того, на какой полке 14 он расположен, обменивается надлежащим количеством тепловой энергии с охлажденной несущей текучей средой. В частности, продукты, расположенные на виду и которые, таким образом, также подвергаются воздействию освещения, имеют преимущество в результате дополнительного конвекционного обмена вследствие эффекта передней воздушной завесы или воздушного ножа. В отличие от указанного, продукты, которые заслонены излучающей поверхностью, лишь частично вовлечены в поток охлажденной несущей текучей среды. Излучающая поверхность означает поверхность, принадлежащую внешней окружающей среде относительно прилавка-витрины 10, которая вследствие разности температур обменивается теплом, образованным в результате освещения. Как правило, излучающая поверхность состоит из стенок, полов и/или потолков комнаты, в которой расположен прилавок-витрина 10.
В обычном охлаждаемом прилавке-витрине закрытого типа, то есть, выполненном с дверями, подобными изображенным на Фиг. 1, как правило, уменьшена вентиляция, поскольку считается, что барьерный эффект обеспечен не посредством завесы из охлажденной несущей текучей среды, как в открытом охлаждаемом прилавке-витрине, а за счет самих дверей. Даже если указанный факт установлен опытным путем, завеса из охлажденной несущей текучей среды, образуемая в результате уменьшенной вентиляции, имеет тенденцию к принятию изогнутой формы, из-за которой он не касается всего охлаждаемого продукта соответствующим образом (смотри Фиг. 1, на которой выделены завихрения воздуха, образованные между завесой из охлажденной несущей текучей среды и дверью). Это означает, что при одинаковой температуре охлажденной несущей текучей среды некоторые продукты будут теплее, чем другие, что очевидно приведет к повышению общего градиента температуры хранимых продуктов.
В предложенном прилавке-витрине 10 вентиляторы 18 имеют такой размер, что двери или стенки 20 используются в качестве поверхностей, обеспечивающих спрямление вертикально направленной воздушной завесы или воздушного ножа, подвергая продукты равномерному воздействию охлаждения (смотри Фиг. 2). Другими словами, поток воздушной завесы или воздушного ножа, создаваемый выпускными отверстиями 24, по существу параллелен плоскости расположения двери или стенки 20 при ее закрытой конфигурации. При этом исключены или по меньшей мере уменьшены закручивающие потоки, возникающие в зоне охлаждаемого объема между воздушной завесой или воздушным ножом и дверями или стенками обычных охлаждаемых прилавков-витрин (см. Фиг. 1).
В дополнение к соответствующим образом отперфорированной вертикальной стенке 28, размер элемента, который обеспечивает использование дверей или стенок 20 в качестве поверхностей для спрямления воздушной завесы или воздушного ножа, соответствует расходу потока охлажденной несущей текучей среды (воздуха), то есть, количеству и типу вентиляторов 18, установленных в прилавке-витрине 10. Оптимальный диапазон расхода рассчитывают в виде компромиссного решения, которое обеспечивает:
1) с одной стороны, получение достаточной степени вертикальности воздушной завесы или воздушного ножа путем использования дверей или стенок 20 в качестве элементов спрямления линий потока; и
2) с другой стороны, не слишком большое увеличение эффекта конвекционного обмена у этих дверей или стенок 20 и, следовательно, не слишком большое увеличение потребления электроэнергии двигателем вентиляторов 18.
Фактически, расход потока охлажденной несущей текучей среды имеет такую величину, чтобы использовать двери или стенки 20 в качестве спрямляющих поверхностей для создания воздушной завесы или воздушного ножа.
Предпочтительно, оптимальный расход потока охлажденной несущей текучей среды (воздуха) при проходных сечениях канала 22 и щелях 30 получают в диапазоне скоростей данной среды, составляющем от 1,65 м/с до 2 м/с, причем скорость измерена у впускной решетки вентиляторов 18. Для расходов потока, меньших расчетных значений, струя текучей среды отрывается от дверей или стенок 20, начиная «раскачиваться» и снижая эффективность нормирования температуры продуктов.
В частности, известные охлаждаемые прилавки-витрины открытого типа, а именно, известные охлаждаемые прилавки-витрины открытого типа в навесном исполнении, образуют поток охлажденной несущей текучей среды у открытого окна, образуя фронтальную вертикальную завесу, которая может обеспечить отделение внутреннего пространства от внешней окружающей среды.
В частности, поток должен иметь такие размеры, чтобы с одной стороны исключить слишком высокую турбулентность относительно наружного пространства (в случае слишком высокой скорости и/или расхода), а с другой стороны не допустить разрушения воздушной завесы и соответствующего барьера из текучей среды (в случае слишком низкой скорости и/или расхода).
В закрытых охлаждаемых прилавках-витринах известного типа, а именно, в закрытых навесных холодильных прилавках, наличие закрывающей двери устранило необходимость создания барьера из текучей среды, поскольку барьер образован самой дверью.
Тем не менее, обеспечено образование охлажденной несущей текучей среды, которая, однако, выполняет только функцию охлаждения и, следовательно, образование воздушной завесы, действующей в качестве барьера из текучей среды, не является обязательным, если не считать короткие моменты открывания двери. На Фиг. 1 представлен пример течений охлажденной несущей текучей среды в закрытом прилавке-витрине.
Условно полагая, что расход потока охлажденной несущей текучей среды в открытом прилавке-витрине равен 1, расход потока охлажденной несущей текучей среды в закрытом прилавке-витрине, который имеет такой же размер, геометрию, условия окружающей среды и характеристики, составляет примерно 0,5 - 0,6.
Расход потока охлажденной несущей текучей среды, образованной в охлаждаемом прилавке-витрине, выполненном согласно изобретению, имеет такое значение, которое существенно превышает данный параметр для закрытого прилавка-витрины известного типа, а также для открытого прилавка-витрины известного типа, при одинаковых размерах, геометрии, условиях окружающей среды и характеристиках.
В частности, полагая, что расход потока охлажденной несущей текучей среды в открытом прилавке-витрине равен 1, а расход потока охлажденной несущей текучей среды в закрытом прилавке-витрине известного типа составляет примерно 0,5-0,6, то согласно изобретению для тех же размеров, геометрии, условий окружающей среды и характеристик расход потока составляет примерно 1,3-1,4.
При этом, как уже описано, повышенное натяжение завесы, обеспечиваемое высоким качеством теплообмена с продуктами и дверью 20, применяют в качестве выпрямителя потока с целью обеспечения вертикальности и стабилизации воздушной завесы.
Таким образом, видно, что охлаждаемый прилавок-витрина, выполненный согласно данному изобретению, обеспечивает решение вышеописанных поставленных задач.
Охлаждаемый прилавок-витрина, выполненный указанным образом согласно данному изобретению, предполагает многочисленные модификации и варианты, не выходящие за рамки этой идеи изобретения; более того, все детали могут быть заменены технически эквивалентными элементами. Применяемые на практике материалы, а также формы и размеры, могут быть любыми, в зависимости от технических требований.
Таким образом, объем правовой защиты изобретения определен формулой изобретения.