Способ хранения пищевых продуктов при температуре окружающей среды в осенне-зимний период и конструкция мини- хранилища для этого

 

Назначение: для хранения сельскохозяйственной продукции и других биологических объектов растительного и животного происхождения в осенне-зимне-весенний период на открытом воздухе с сохранением нормальных вкусовых качеств. Способ хранения пищевых продуктов при отрицательной температуре окружающей среды предусматривает осуществлять подвод основной энергии теплоносителя за счет отбора ее от теплопередающей стены отапливаемого помещения через пристыкованное уплотнение и несущую раму открытой части корпуса шкафа. Минихранилище для этой цели содержит корпус шкафа, выполненный с одной боковой стороны открытым и этой стороной герметично пристыкованный к стенке жилого помещения, элемент которой, ограниченный площадью упомянутой открытой боковой стороны шкафа, постоянно передает через нее тепло жилого помещения внутрь этого шкафа, постоянно поддерживая внутри него положительную заданную температуру. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области хранения сельскохозяйственной продукции и других биологических объектов растительного и животного происхождения в осенне-зимне-весений период на открытом воздухе с сохранением нормальных вкусовых качеств.

При определении уровня техники использовались общедоступные сведения, представленные в следующих источниках информации: опубликованные описания к охранным документам, опубликованные заявки на изобретение; советские российские и иные издания, имеющиеся в библиотеке; депонированные рукописи статей, обзоров, монографий, отчеты о научно-исследовательских и опытно-конструкционных работах, пояснительные записки и другая конструкторская, технологическая, нормативно-техническая и проектная документация, находящаяся в органах научно-технической информации; материалы диссертаций и авторефераты диссертаций, изданные на правах рукописи; принятые на конкурс работы и экспонаты, помещенные на выставке; сообщения, переданные по радио, телевидению, кино и т.д.

Сведения о техническом средстве, ставшие известными в результате его использования.

Назначение изобретения заключалось в создании наиболее экономичного и простого в эксплуатации способа длительного хранения плодоовощной продукции в бытовых условиях при отрицательной температуре окружающей среды в течение осенне-зимне-весеннего периода и конструкции минихранилища для этого практически в каждой семье, не имеющей возможности иметь подвал для этих целей, в городских условиях.

Известно устройство, выполненное в виде "холодильника наоборот" (см. журнал "Наука и жизнь", 1986г. N 2, с.152 153, автор Колтовой). Устройство выполнено в виде термоизолированного шкафа, а способ хранения пищевых продуктов в нем осуществляется за счет обычных ламп накаливания, использующихся как обычные подогреватели.

Недостатками этих способа и конструкции являются: большой расход электроэнергии; повышение электроопасности при обслуживании; неудобство и сложность при обслуживании.

Все разработанные ранее и применяемые в настоящее время модели индивидуальных МНХ применяют в той или иной мере способ поддержания требуемого положительного температурного режима внутри МНХ за счет способа использования электрической энергии. Ниже приведены основные характеристики таких средств длительного хранения пищевых продуктов, где поддержание требуемого положительного температурного режима внутри МНХ осуществляется за счет использования электрической энергии.

Ларь или термостатический ящик, изготовитель научно-исследовательская фирма Маркетингсервис. Средний расход энергии в месяц 20 кВт (10 15% от обычного потребления), вместимость 200 кг, расход энергии в осенне-зимне-весенний период 100 квт. Затраты в денежном выражении по ценам 1992г. 36 руб.

Контейнер для хранения плодоовощной продукции, изготовитель ФВНИИЭМ, г. Истра, Московской обл. Средний расход в месяц 15 кВт, полезный объем 220 л. Расход энергии за период хранения 75 кВт, затраты на энергию 27 руб.

Хотя сумма денежных средств, расходуемых каждой семьей на способ хранения пищевых продуктов в МНХ за счет электроэнергии может показаться незначительной, но в условиях постоянного повышения цен на электроэнергию эта сумма возрастает значительно, что для большинства семей с низким доходом сделает невозможным применение таких индивидуальных МНХ.

Кроме того, существенно возрастут потребности города в электроэнергии, и если хотя бы одна из пяти тульских семей, проживающих в многоквартирных домах, будет использовать МНХ такой конструкции, то это приведет к увеличению потребности города в электроэнергии минимум, на 408000 кВт.

Известно также минихранилище, принятое за ближайший аналог, представляющее собой способ хранения продуктов в осенне-зимний период, основанный на размещении продуктов в замкнутом объеме и изъятии их из него по мере необходимости, а также минихранилище для хранения продуктов, выполненное с тремя боковыми стенками, дном и верхней крышкой, образующими открытый проем.

Журнал "Наука и жизнь", N 1, 1986, с. 123.

Целью изобретения является поддержание положительной заданной температуры внутри минихранилища за счет тепловыделения стены жилого помещения.

Цель достигается за счет того, что в предлагаемом способе хранения пищевых продуктов при отрицательной температуре окружающей среды обязательным является подвод основной энергии теплоносителя за счет отбора ее от теплопередающей стены отапливаемого помещения через конструкцию МНХ внутрь ее корпуса, выполненную в виде шкафа с открытой одной стороной, который через герметично пристыкованное к стене жилого помещения уплотнение и несущую раму открытой части постоянно передает тепло жилого помещения внутрь этого шкафа.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ хранения пищевых продуктов при отрицательной температуре отличается от известного тем, что подвод основной энергии теплоносителя внутрь МНХ осуществляется за счет отбора ее от теплопередающей стены отапливаемого помещения через конструкцию МНХ, выполненную в виде шкафа с открытой одной стороной, который этой стороной герметично пристыкован к стене жилого помещения, элемент которой, ограниченный площадью упомянутой открытой боковой стороны шкафа, постоянно передает через нее тепло жилого помещения внутрь этого шкафа, постоянно поддерживая внутри него положительную заданную температуру.

Поэтому данное техническое решение отвечает критерию "новизна".

Для определения соответствия предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен анализ признаков выявленных аналогов. Учитывая, что предлагаемое техническое решение обладает новой совокупности признаков, которые для специалиста явным образом не следуют из существующего уровня техники, оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено МНХ для хранения плодоовощной продукции, установленное на открытом балконе, а на фиг. 2 отдельно МНХ в изометрии с разрезом.

Представленное МНХ состоит из шкафа 1 (фиг. 1) с крышкой 2, установленного на балконе 3 и прикрепленного к стенке 4 здания через герметизирующий элемент 5 с помощью крепящих элементов 6. Стенка МНХ выполнена составной (фиг. 2) и обшита снаружи и изнутри слоями дерева 7 и 8 соответственно. К наружному деревянному слою 7 с внутренней стороны приклеена пленка 9, на которую прикреплен слой пенопласта 10. К внутреннему деревянному слою 8 приклеен слой пенопласта 11. Между двумя слоями пенопласта 10 и 11 образована воздушная прослойка 12. Тепло жилого помещения постоянно проходит из жилого помещения через стенку здания внутрь МНХ. Для вентиляции МНХ выполнены отверстие 13 снизу и отверстие 14 сверху. Для измерения температуры внутри МНХ в верхней крышке корпуса размещен термометр 15.

Концептуальная модель процесса теплообмена в бытовом минихранилище предлагаемой модели изображен на схеме (фиг. 3).

На схеме приняты следующие обозначения: Т_к температура внтутри жилого помещения; Т_стк и Т_стх внутренняя и наружная температура стены здания; Т_х температура внутри хранилища;
Т_пх и Т_пн внутренняя и наружная температура теплоизолированной стенки минихранилища;
Т_н наружная температура воздуха;
δ_ст толщина стены жилого помещения;
δ_н толщина теплоизоляции max;
q_k удельный поток тепла в жилом помещении;
q_х удельный поток тепла со стороны теплоизолированной стенки внутри минихранилища.

Стационарный процесс теплообмена в МНХ описывается системой уравнений, которая включает:
1 уравнение процесса, теплообмена воздуха в жилом помещении
q_к = α_к·(T_к - T_етк),
где α_к коэффициент теплообмена.

2. Уравнение процесса теплопроводности труб через стенку здания

где λ_ст коэффициент теплопроводности материала стены жилого помещения,
3. Уравнение процесса теплообмена внутри МНХ со стороны стены здания

4. Уравнение теплообмена внутри МНХ со стороны теплоизолированной стенки

5. Уравнение процесса теплопроводности через теплоизолированную стену МНХ

где λп коэффициент теплопроводности материала стенки МНХ,
6. Уравнение теплообмена на наружной поверхности МНХ:
q_x = α_н·(T_пн- T_н).

Удельные потоки тепла q_k и q_x связаны между собой дополнительным уравнением:
,
где F_n поверхность стены здания, через которую подводится тепло в хранилище из жилого помещения,
F_nx внутренняя поверхность теплоизолированной стенки МНХ, теряющая тепло в окружающей среду.

Решая рассмотренную систему уравнений относительно температуры внутри МНХ, получим:

где

Для того, чтобы оценить, насколько существенно для МНХ теряемое зданием тепло, были проведены расчеты температуры внутри такого МНХ при различных температурах окружающей среды. Температура в помещении была принята 20^oC. Рассматривались кирпичные и бетонные здания, различная теплоизоляция стенки МНХ и ее толщина, выбиралось оптимальное отношение площади нагревающей стены к объему МНХ. Проведенные расчеты были проверены соответствующими испытаниями.

Проведенные испытания показали следующее. Принципиально новая схема индивидуального МНХ, использующего тепло, теряемое зданием из за теплопроводности стен, позволяет обеспечить требуемый режим внутри МНХ при понижении наружной температуры воздух до -30^oC.

При этом интенсивность изменения температуры в МНХ всегда ниже интенсивности изменения температуры окружающей среды, т.е. МНХ обладает определенной полезной температурной инерционностью.

Способ хранения пищевых продуктов при отрицательной температуре окружающей среды в МНХ.

Для этого осуществляют следующим образом.

Предназначенную для хранения продукцию, например картофель, помещают внутрь МНХ шкафа 1, имеющего следующие технические характеристики: длина 860 мм, ширина 620 мм, высота 940 мм, полезная емкость 320 л, размер загрузочного люка 450 х 550 мм. Степень заполнения шкафа до 75% Наружная температура была -10^oC. Температура внутри шкафа была +5^oC, что показывает термометр 15. Отверстия для вентиляции 13 и 14 были открыты.

По мере необходимости при взятии картошки для его еды, открывалась крышка 2 и набиралось необходимое количество картошки, после чего крышка 2 закрывалась. При понижении окружающей температуры через окно из комнаты следят по термометру 15 за понижением температуры внутри шкафа. При снижении ее до +2^oC, что соответствует наружной температуре обычно около -20^oC, закрывают вентиляционные отверстия 13 и 14.

Далее также выбирают картофель в аналогичной последовательности. При повышении окружающей температуры следят за изменением температуры по термометру 15 внутри шкафа и при достижении ею +5^oC, открывают вентиляционные отверстия 13 и 14. При полной выборке картофеля шкаф заполняют снова, причем его заполнять можно различными совместимыми по хранению овощами, например, картофелем, свеклой, морковью и т.д. в соответствующих сетках.

Таким образом, подобным шкафом для плодоовощной продукции можно пользоваться весь осенне-зимне-весенний период при отрицательной наружной температуре, а также некоторое время и при положительной температуре до +10^oC за счет температурной инерционности внутри шкафа.

Итак, описание способа хранения пищевых продуктов при отрицательной температуре окружающей среды и конструкции предлагаемого МНХ для этого в статическом состоянии и сведения о его непосредственной работе подтверждают возможность осуществления изобретения и получения от его применения конкретного экономического и технического эффекта.

Реализация предлагаемого способа и МНХ намечается как в Тульском регионе, так, практически, и во всех районах страны с отрицательной температурой в осенне-зимне-весенний период.

Формула изобретения

1. Способ хранения продуктов при температуре окружающей среды в осенне-зимний период, основанный на размещении продуктов в замкнутом объеме и изъятии их из него по мере необходимости, отличающийся тем, что замкнутый объем придвигают открытой стороной к наружной стене дома с герметизацией, после чего производят размещение продуктов в замкнутом объеме через крышку и изъятие из него через крышку по мере необходимости.

2. Мини-хранилище для хранения продуктов при температуре окружающей среды в осенне-зимний период, выполненное с тремя боковыми стенками, дном и верхней крышкой, образующими открытый проем, отличающееся тем, что оно открытым проемом герметично прикреплено к наружной стене жилого помещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3