Systemy chłodzenia stosowane w supermarketach: wymagania i możliwości rozwoju w Polsce

1. Wymagania wobec systemów chłodzenia stosowanych w supermarketach
Systemom chłodzenia stosowanym w różnorodnych ogniwach łańcucha chłodniczego stawiane są określone wymagania. Pod wieloma względami są one zbieżne. Jednak takie czynniki, jak m. in.: przeznaczenie obiektu, przebieg i charakter zmian jego obciążenia cieplnego, sposób wykorzystywania (rotacja towaru, obecność ludzi), a także rodzaj prowadzonych w nim procesów technologicznych sprawiają, że mogą się one od siebie różnić. Wymagania stawiane współczesnym systemom chłodzenia stosowanym w supermarketach wynikają nie tylko ze specyfiki wielko powierzchniowych obiektów handlowych, lecz również z aspektów ekologicznych i względów techniczno-ekonomicznych.
Mając na uwadze charakterystyczne cechy wspomnianych obiektów, stosowanym w nich systemom chłodzenia stawiane są następujące wymagania:
1) zapewnienie pełnego bezpieczeństwa dużej liczbie osób postronnych przebywających na terenie obiektu, dla których awaria instalacji chłodniczej może stanowić potencjalne zagrożenie;
2) zapewnienie zróżnicowanych warunków przechowywania różnorodnym artykułom żywnościowym, wymagającym stosowania technologii chłodniczej w celu utrzymania odpowiedniej ich jakości i eliminowania strat;
3) zapewnienie właściwych warunków cieplnych towarom i personelowi pracującemu w pomieszczeniach służących rozbiórce, porcjowaniu, pakowaniu mięsa i jego przetworów.
Rozważając aspekty ekologiczne i względy techniczno-ekonomiczne, można dodać kolejne wymagania, a są nimi m. in.:
4) dążenie do osiągania możliwie niskiego poziomu zużycia energii poprzez dostosowywanie wydajności chłodniczej systemu do aktualnego zapotrzebowania, mając na uwadze optymalną pracę instalacji i jej wysoką efektywność energetyczną;
5) spełnienie wymogów ekologicznych w odniesieniu do zastosowanego płynu roboczego i minimalizowanie jego ilości w instalacji;
6) dążenie do racjonalnego wykorzystywania i zagospodarowywania zużywanej energii poprzez np. właściwe warunki klimatyczne wewnątrz budynku, stosowanie kurtyn powietrznych i nocnych zasłon na otwartych ladach i regałach;
7) dążenie do obniżania kosztów eksploatacyjnych, także w postaci opłat za obsługę, naprawy i remonty instalacji.
Wysoki poziom bezpieczeństwa osób przebywających na terenie obiektu handlowego zapewniają systemy chłodzenia pośredniego. W ostatnich latach w krajach Europy Zachodniej zostały rozpowszechnione nowoczesne systemy chłodzenia pośredniego, oparte na naturalnych czynnikach chłodniczych, takich jak. np. amoniak (R717). Bezpieczeństwo tych instalacji jest zapewnione
m. in. poprzez ograniczenie obiegu amoniaku do maszynowni chłodniczej,
w której umieszcza się kompletne agregaty chłodnicze (schładzacze cieczy). Jeszcze większe bezpieczeństwo zapewniają agregaty umieszczone na dachu obiektu, gdyż podczas wycieku, amoniak unosi się do góry (jego pary są lżejsze od powietrza). W przypadku systemów bezpośrednich, wyciek czynnika chłodniczego w komorze może zagrażać przechowywanym w niej towarom.
Bogaty asortyment przechowywanych towarów wymaga od systemu chłodzenia zapewnienia dla nich odpowiednich warunków klimatycznych składowania. W rozwiązaniach praktycznych stosowane są różne poziomy temperaturowe w komorach i meblach chłodniczych: 0÷+4ºC, +÷+8ºC oraz +10÷+13ºC.
W komorach i meblach mroźniczych panują temperatury poniżej -15ºC.
Należy również pamiętać, że w wielu supermarketach prowadzone są procesy technologiczne, takie jak np. rozbiórka, porcjowanie i pakowanie mięsa.
Rosnące zainteresowanie coraz większej rzeszy użytkowników dużych obiektów handlowych poszukiwaniem sposobów obniżania kosztów związanych z eksploatacją energochłonnych urządzeń jest uzasadnione nie tylko stale rosnącymi cenami energii cieplnej i elektrycznej, lecz również rozkładem zużycia energii w różnych działach supermarketu. Opierając się na badaniach przeprowadzonych w wybranych supermarketach w Szwecji, można stwierdzić, że w typowym obiekcie tego typu do celów chłodniczych zużywa się od 35% do 50% energii w skali całego sklepu [3]. Rozkład zużycia energii w takim obiekcie przedstawiono na rysunku 1.

Duży udział sektora chłodniczego w globalnym zużyciu energii w supermarkecie
daje jednocześnie potencjalnie duże możliwości jej oszczędzania.
Celowe staje się stosowanie kompleksowego i w pełni elektronicznego
systemu sterowania i monitoringu pracy instalacji chłodniczej. System taki pozwala zaoszczędzić do 30% globalnego zużycia energii [2]. W każdej instalacji chłodniczej źródłem największego zużycia energii są sprężarki. Wg danych literaturowych jest ono szacowane na poziomie od ok. 40 do 50 procent całkowitego zużycia energii przez instalację chłodniczą. Rozkład zużycia energii uwzględniający pracę sprężarek przedstawiono na rysunku 2. Uzasadnia on stosowanie elektronicznych układów sterujących pracą systemu chłodzenia, poprzez dostosowywanie poziomu ciśnienia parowania i skraplania do realnych
potrzeb.
Na podstawie przytoczonych danych można stwierdzić, że jednym ze sposobów na oszczędzanie energii może być dobór właściwego oświetlenia i stosowanie efektywnych energetycznie lad i regałów. Meble chłodnicze są źródłem znacznego
zużycia energii w całym supermarkecie. W niektórych przypadkach sumaryczne zapotrzebowanie wydajności chłodniczej dla mebli wielokrotnie przewyższa zapotrzebowanie dla komór przechowalniczych.
Obniżenie kosztów związanych z opłatami za energię można również uzyskać poprzez zagospodarowywanie ciepła skraplania czynnika chłodniczego. Największą efektywność pod tym względem wykazuje amoniak. Jako czynnik naturalny posiada on zerowe wartości wskaźników ODP i GWP. W związku z powyższym jest on płynem roboczym, którego użycie nie jest kwestionowane
przez ekologów.
2. Możliwości rozwoju sektora rynkowego w Polsce
Od pewnego czasu w Polsce obserwowany jest dynamiczny wzrost liczby super- i hipermarketów. Kolejne zapowiedzi rozbudowy sieci handlowych przez zagranicznych inwestorów z pewnością wynikają z dokładnego rozeznania tego sektora rynkowego i oparte są na dogłębnych badaniach struktury rynku handlowego. Chęć inwestorów do dalszej rozbudowy sieci super- i hipermarketów
wydaje się zrozumiała, jeżeli przyjrzymy się preferencjom rodzimych konsumentów odnośnie miejsca dokonywania zakupów – rysunek 3.

Przedstawione dane wskazują, że wśród polskich konsumentów preferowane
jest dokonywanie zakupów w hipermarketach, zlokalizowanych głównie na obrzeżach dużych aglomeracji miejskich. Analogiczna sytuacja panuje w Czechach, które są krajem o zbliżonym poziomie rozwoju gospodarczego. Obserwując preferencje w Niemczech, można oczekiwać wzrostu ilości zakupów
dokonywanych w supermarketach, które lokalizowane są w obrębie miast. Świadomość atrakcyjności wspomnianych obiektów w Polsce może skłaniać inwestorów do kolejnych inwestycji w tym zakresie.
Aby ocenić możliwości rozwoju rozpatrywanego sektora rynkowego,
należy odpowiedzieć na pytanie, ile podobnych obiektów może jeszcze
powstać w Polsce oraz czy ich powstawanie jest tendencją chwilową
czy też długofalową. Odpowiedź na to pytanie mogłaby zainteresować
wykonawców instalacji chłodniczych i klimatyzacyjnych, specjalizujących się w budowie tego typu obiektów. Porównanie ilości wspomnianych obiektów w Polsce i w wybranych krajach Europy jest w pewnym stopniu odpowiedzią na tak
postawione pytanie. Analiza liczby hipermarketów w odniesieniu do
liczby mieszkańców i powierzchni w krajach europejskich została
przedstawiona w tabeli 1, w której:
Wskaźnik 1 = (liczba hipermarketów) / (1 milion mieszkańców)
Wskaźnik 2 = (liczba hipermarketów) / (10 000 m²)
Powyższe dane mogą wskazywać, że w Polsce ekspansja hipermarketów na dobrą sprawę dopiero się rozpoczęła. Porównanie wprowadzonych wskaźników obrazowo przedstawia rys. 4, w którym oś wartości jest zbudowana w skali logarytmicznej.

Analizując dane przedstawione na rys. 4 oraz zestawione w tabeli 1, łatwo daje się zauważyć, że pomimo najmniejszej liczby hipermarketów dokonujemy w nich procentowo największej liczby zakupów. Ciekawych wniosków dotyczących rozwoju sektora rynkowego dostarcza porównanie sytuacji w Polsce i u
naszych południowych sąsiadów. Okazuje się bowiem, że w Czechach, które są blisko czterokrotnie mniejsze i prawie tyleż samo mniej zaludnione, liczba hipermarketów jest prawie czterokrotnie większa!

3. Podsumowanie
Specyfika wielko powierzchniowych obiektów handlowych, związana z przechowywaniem ogromnej ilości zróżnicowanych artykułów spożywczych i obecnością dużej liczby ludzi, wymaga stosowania zaawansowanej techniki chłodniczej i klimatyzacyjnej. Stąd też rozbudową sieci handlowej super- i hipermarketów zainteresowani są wykonawcy, firmy zajmujące się projektowaniem i przedsiębiorstwa produkcyjne działające w tych branżach.
Analiza sektora rynkowego w Polsce wskazuje na potencjalne dalsze możliwości jego rozwoju. Dodatkowym czynnikiem zachęcającym do inwestowania przez zachodnie sieci handlowe w kolejne obiekty, jest niejasne i do końca nie przemyślane prawo dotyczące miejsca ich lokalizacji. Inwestorzy wykorzystują każda szansę, aby budować sklepy coraz bliżej klienta. Bez względu na charakter czynników, które mogą się przyczynić do potencjalnego wzrostu liczby wielko powierzchniowych obiektów handlowych, przedsiębiorstwa z branży
chłodniczej i klimatyzacyjnej mogą wiązać duże nadzieje z tym sektorem
rynkowym. Otwiera się przed nimi duży rynek zbytu w tym obszarze
techniki chłodniczej. Elementem zachęcającym do podejmowania
się projektowania i budowy tego typu obiektów, jest znaczne podobieństwo
tych instalacji, zwłaszcza co do rozwiązań oraz podobnych
wymagań przechowalniczych. Stąd istnieją firmy wyspecjalizowane w
podejmowaniu się wspomnianych przedsięwzięć. Istotne różnice istnieją między wielkoúcią obiektu, a tym samym między zainstalowaną mocą chłodniczą instalacji. Wymienione cechy instalacji oraz czynniki sprzyjające rozwojowi supermarketów w Polsce sprawiają, że ten sektor rynkowy jest szczególnie
atrakcyjny dla branży chłodniczej.
Na zakończenie warto nadmienić, że w krajach Europy Zachodniej,
ze względu na znacznie bardziej zaawansowaną ratyfikację postanowień
Protokołu Montrealskiego, w ciągu ostatnich lat w obiektach handlowych
rozpowszechnione zostały systemy chłodzenia pośredniego. Są to rozwiązania wykorzystujące naturalne czynniki chłodnicze, wśród których prym wiedzie amoniak. Systemy chłodzenia oparte na tym właśnie czynniku są z powodzeniem eksploatowane i dowiodły już swych zalet w porównaniu do systemów bezpośrednich. Dlatego rozwiązania te, jako ekologiczne i nowoczesne
powinny być również wprowadzane do stosowania w naszym kraju, gdzie
nadal dominują systemy bezpośrednie oparte na czynniku R 22 oraz
jego bezchlorowych substytutach.

inż. Piotr KASZUBOWSKI
dr inż. Zenon BONCA
Katedra Techniki Cieplnej
Politechnika Gdańska
Artykuł z nr 9/2002 miesięcznika „Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna”: zobacz najnowszy numer
LITERATURA:
[1] Kaszubowski P.: Praca Dyplomowa Inżynierska. Wydział Mechaniczny.
Politechnika Gdańska, 2002
[2] Lindhard B.: Inteligentne sterowanie w chłodnictwie - efektywne
narzędzie w walce o oszczędność energii w supermarketach. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, 2002, nr 4
[3] Lundquist Per. G.: Najnowsze trendy w urządzeniach chłodniczych supermarketów. Chłodnictwo, 2000, nr 11
[4] Zaremski W.: Urządzenia chłodnicze w supermarketach. Chłodnictwo
& Klimatyzacja, 2000, nr 4
[5] Wprost, 16 grudnia 2001 r.: Hiperiluzje kontra hipermarkety