Суық сақтау қоймаларында болат конструкциялардың артықшылықтарын зерттеу

Аса ауытқы температура жағдайындағы болат құрылымдардың беріктігі мен тұрақтылығы

Темір құрылыстар -40°C-тан +30°C-қа дейінгі температура ауытқулары кезінде әлі де өте үлкен салмақты шыдай алады, бұл оларды салқындату қоймалары үшін өте тиімді таңдауға айналдырады. Жаңа төменгі көміртекті болат қоспалары осындай аса қатаң жағдайларда өзінің беріктігінің 95-98% сақтайды, ал ескі әдістерге сүйенген ағаш немесе алдын ала дайындалған темірбетон жиі қыздыру мен суыту циклдарынан кейін ыдырай бастайды. Арктика сияқты өте суық аймақтар үшін ерекше никель араласқан болаттар металлдың өте төменгі температурада қатайып қалуын болдырмақ үшін қолданылады. Осындай құрылыстар температура өзгерістерінің жүздеген циклдарынан өтсе де ұзақ жылдар бойы берік болып қала береді.

Салқындату ортасында ылғалдылыққа, коррозияға және құрылымдық шаруылшылыққа төзімділік

Эпоксидті-полиуретан қоспасымен қапталған цинктелген болат рамалар ылғалдылығы жоғары (85–95% RH) ортада 99,6% коррозияға тұрақтылық қамтамасыз етеді, бұл салқындату қондырғылары үшін маңызды қорғаныс болып табылады. Бұл қорғаныс дәл осындай материалдардағы жиі кездесетін ақау нүктелері болып табылатын дәнекерленген және бекітпелерге де тарайды, соның нәтижесінде полимермен қапталған темірбетон құрылыстармен салыстырғанда жыл сайынғы жөндеу шығындары 60% азаяды.

Суық аймақтарда болат пен дәстүрлі материалдардың ұзақ мерзімді өнімділігі

-30°C ортада жүргізілген 15 жылдық өрістік зерттеу болаттың беріктігін көрсетеді:

Материал	Деградация жылдамдығы	Сақтау тиімділігі	Герметикалық бекітпелердің бұзылуы
Қосымша стал	жылына 0,12%	7,8 жыл сайын	онжылдық сайын 1,2%
Армированный бетон	жылына 1,8%	Жарты жыл сайын	онжылдық сайын 8,7%

Біртекті құрамы композитті материалдардың қатты ауа райы әсерінен бетінен түкіріп түсуіне және күйіп түсуіне қарсы тұра алатын болғандықтан болат тұрақтылық көрсетеді.

Зерттеу жағдайы: Аляскадағы болат қаңқалы суық сақтау ғимаратының 20 жылдық қызмет көрсету мерзімі

Фейрбанкстің жанында орналасқан 450 000 кв. фут көлеміндегі суық сақтау қоймасы 2003 жылдан бері жұмыс істеп келеді және мынадай қиыншылықтарға қарамастан өзінің бастапқы жобалық сипаттамаларын сақтап келеді:

• Жылына 240-тан астам жылу циклі (-45°C сыртқы температура мен +4°C ішкі температура аралығында)
• жылына орташа 92 дюйм қар түсуі
• Жылына 18 см-ден астам тұрақты мұз топырақтың ығысуы

20 жыл өткен соң тексеру нәтижесінде қаптама жасалмаған ішкі бұйымдардың орташа 0,3 мм коррозия тереңдігі ғана анықталды. Ғимараттың жыл сайынғы $0,73/шаршы фут құрайтын жөндеу шығындары тұрақты температура режимін сақтауға арналған бетон конструкцияларына қарағанда 41% төмен болып табылады, бұл көп ұрпақты инфрақұрылым үшін болаттың тиімділігін растайды.

Болат негізіндегі суық сақтау құрылыстарының жылу өткізгіштігі мен энергия тиімділігі

Суық сақтау қоймаларындағы болат қабықшалардың жылу тиімділігі

Болат рамалы ғимараттар жылу жағынан жақсырақ жұмыс істейді, себебі олар тығызырақ салынады және ыстықта аз кеңейеді. Берік рамалар ішкі температураны сыртқы жағдайларға қарамастан тұрақты ұстап тұру үшін жақсы жылу оқшаулауын орнатуға мүмкіндік береді. Біз температура нөл градус Фаренгейттен әлдеқайда төмен түсіп кеткен, бірақ осындай ғимараттар әлі де тұрған нақты мысалдар куәсі болдық. Зерттеулер болат рамалы ғимараттар температураны ағаш құрылыстармен салыстырғанда тұрақты түрде 23 пайызға артық ұстап тұратынын көрсетті. Бұл тәулік бойы температураның тербелісіне компенсация жасау үшін суытқыш жабдықтардың қаншалықты қажет етпейтінін көрсетеді.

Изоляцияланған металл панельдер (ИМП) және ғимарат қабықшасы жүйелері: Туғызудың бүтіндігін қамтамасыз ету

Термиялық кедергісі 40-қа дейінгі изоляциялы металлдық панельдер (ИМП) ауаның қоректенуі мен ылғалдың енуін болдырмау үшін үздіксіз термиялық кедергі жасайды, бұл суытқыш сақтау кезіндегі энергия шығынының негізгі себебі болып табылады. ИМП пайдаланатын кәсіпорындар дәстүрлі сэндвич-панельді жүйелерге қарағанда жылдық энергия тұтынуының 31% төмендегенін көрсетеді.

Қосымша болатты жабулар мен жылу оқшаулауы арқылы термиялық көпірлерді азайту

Кезекпен орналасқан қабырғалар мен термиялық кедергі сақиналары жылу өткізгіштікті 19% азайтады. Сыртқы үздіксіз оқшаулаумен бірге болат құрылымдар ішкі температураны -30°F болған кезде де ±1,5°F дәлдікпен сақтап тұрады.

Болат құрылымдар мен энергияны үнемдеу мүмкіндігі бар суытқыш жүйелерінің арасындағы ынтымақтастық

Болаттың өлшемдік тұрақтылығы ғимарат қабықтары мен суытқыш жабдықтар арасындағы дәл сәйкестікті қамтамасыз етіп, энергияны шығындауға әкелетін саңлауларды жояды. Бұл интеграция бетон ғимараттарымен салыстырғанда 18% қысқарақ компрессор жұмыс істеу уақытын қамтамасыз етеді. Болаттың модульдік конструкциялары келесі ұрпақтың CO₂ негізіндегі суыту жүйелерін орнату сияқты келешектегі жаңартуларды жеңілдетеді.

Болаттан жасалған суық сақтау құрылыстарының модульдік құрылысы мен дизайнының икемділігі

Модульдік болат құрылыс пен алдын ала жасалған жұмыстардың мерзімдерін қысқарту

Модульдік болат құрылыс дәстүрлі әдістерге қарағанда жобалау мерзімін 60–80% қысқартады. Зауытта дайындалған компоненттер жергілікті жұмыс күшін және ауа райына байланысты кешігулерді азайтады. Салада жүргізілген соңғы талдауларға сәйкес, модульдік суық сақтау қондырғыларын іске қосуға 4–6 апта керек, ал дәстүрлі құрылыстар үшін 4–6 ай қажет – бұл маусымдық сұраныстың өрісіне жылдам әрі жауапкершілікпен әрекет етуге мүмкіндік береді.

Алдын ала дайындалған болат бөлшектерді пайдалану арқылы икемделу мен кеңейту мүмкіндігі

Стандартталған болат модульдері жұмысты тоқтатпай-ақ кеңейтіп, тік және көлденең бағытта біріктіруге мүмкіндік береді. Қоймалар аптаның ішінде 10 000 шаршы футтан артық кеңістік қосуға болады, бұл ауытқып тұратын қоймадағы тауарлармен басқару кезінде өзекті артықшылық болып табылады.

Талдау: Солтүстік Америкадағы модульді болаттан жасалған суық сақтау қондырғыларының өсуі

Модульді болат суық сақтау қондырғылары 2020 жылдан бастап жылына орта есеппен 28% өсті (FMI 2024), бұл өсу факторлары электронды коммерция арқылы азық-түлік сату және дәрілік заттарды суық тізбекте сақтау қажеттілігіне байланысты. Солтүстік Америка мен Канаданың солтүстік аймақтарында жаңадан салынатын жобалардың 75%-дан астамы модульді болат құрылыстарды пайдаланып, қысқа құрылыс мерзіміне байланысты қиыншылықтардан құтылып жатыр.

Жоғары өнімді болат жүйелерін қолданып салынған суық сақтау үшін тапсырыс бойынша жобалау

Инженерлер изоляцияланған металды панельдерді болат рамамен біріктіріп, -30°C дейінгі мұздатылған сақтау немесе 2–4°C температурада жеміс-жидектерді сақтауға арналған аймақтар жасайды. CAD/CAM жобаланған компоненттер автоматты түрде тауарларды іздеу жүйелерін, тік бағытта орналасқан қоймалау құрылғыларын және болашақта автоматтандыру жүйелерін жетілдіруге мүмкіндік береді.

Суық сақтау қолданбаларында болатты пайдаланудың ұзақ мерзімді пайдалану және қоршаған ортаны қорғау артықшылықтары

Қайта өңдеуге болатындығы және аз құрылыс қалдықтары: болаттың қоршаған ортаға артықшылықтары

Болат толық шеңберлі өңдеуге жатады, оның 100% дейін қайта өңделуі тіпті бетонның 20–30% қалпына келтіру көрсеткішінен асып түседі. Алдын ала жасалған болат конструкциялар аз қиқым жасайды, соның нәтижесінде қойма қалдықтары 98% азаяды. 2023 жылғы Циклдік экономика туралы есепте болаттың қайта пайдаланылуы 50 жыл ішінде шикізат сұранысын 72% азайтатыны айтылған, бұл LEED сертификациясы мақсаттарына қол жеткізуге көмектеседі.

Тұрақты, энергия үнемдейтін болат конструкциялармен көміртегі ізін азайту

Цинктелген болат конструкциялар дәстүрлі материалдармен салыстырғанда жұмыс істеу кезіндегі шығындарды 18–22% азайтады. Жылулық бөлімдер мен ауа өткізбейтін пісірістер жылына әр 10 000 шаршы футына 4,1 млн BTU дейін суыту жүктемесін азайтады — бұл 45 үйді бір жылға жеткізетін қуатқа тең (DOE 2023). 30 жыл ішінде болаттың коррозияға тұрақтылығы бетонның бұзылуымен байланысты көміртегін азайту шығындарының $740 000 құлашын болдырмақ.

Өмірлік циклді бағалау: бетонға қарағанда болат

Метрика	Болат құрылымы	Бетон конструкция
50 жылдық шығарындылар	2 800 тонна CO2e	4 600 тонна CO2e
Сақтау тиімділігі	Әрбір 25 жылда бір	Әрбір 12 жылда бір
Қызмет ету мерзімінің соңы	$120/тонна қалдық	$20/тонна бұзу

Болаттың төменгі термиялық массасы температураны тұрақтандыруды 28% жылдамдатып, компрессор жұмысының уақытын қысқартады. 50 жылдық құрылымдық өмірмен құрылыстардың қажет ететін үш ретке толық қайта құрылымдауды болдырмақ.

Алғашқы шығындар мен ұзақ мерзімді ROI: болаттың экономикалық тұрақтылығын бағалау

Болаттан жасалған суық сақтау құрылыстарының бастапқы шығындары 15–20% жоғары болса да, энергия тиімділігі мен құрылымдық орнына қоюдың болмауы арқылы өмір сүру шығындары 30% төмен болады. 2024 жылғы NACD талдауы шығындардың артықшылығы 8 жыл ішінде мыналар арқылы өтелетінін көрсетті:

• жылына 1 шаршы футқа 0,12 АҚШ доллары – күтім құны (құрылыс үшін 0,37 АҚШ долларымен салыстырғанда)
• 19% жылдам құрылыс – қаржыландыру құнын азайтады
• тездендірілген тозуынан 40% салықты үнемдеу (MACRS 39 жылдық санаты)

Жиі қойылатын сұрақтар

Суық сақтау қоймаларында неге болат құрылымдар қолданылады?

Болат ұзақ тұрақтылығы, экстремалды температураға төзімділігі және үлкен термиялық кернеу кезінде күшін сақтау қабілетіне байланысты қолданылады. Оның коррозияға төзімділігі мен төмен күтім құны да тартымды нұсқа болып табылады.

Болат құрылымдар энергияны үнемдеуге қалай ықпал етеді?

Болат құрылымдар температураны тұрақты ұстап тұру арқылы энергия пайдалануды азайтатын жылу оқшаулау қабілетін ұсынады. Сонымен қатар, болаттан салынған құрылымдар термиялық көпірлерді азайтып, жалпы энергия тұтынуын төмендетеді.

Болат қоршаған ортаға тұрақты ма?

Иә, болат қайта өңделуіне, құрылыс кезіндегі қалдықтардың аздығына және бетон сияқты басқа материалдармен салыстырғанда көміртегі ізінің төмендігіне байланысты өте тұрақты материал.

Модульді болат құрылыс әдістерінің пайдасы бар ма?

Модульді болат конструкциялар жобалау мерзімін қысқартады, дизайның икемділігін ұсынады және масштабтау мүмкіндігін береді, бұл өзгеріп отыратын сұраныстарға жылдам кеңейіп, бейімделуге мүмкіндік береді.