Конструкции винных емкостей с точки зрения тепловых процессов частично рассматривались при анализе конструкционных материалов, используемых для изготовления резервуаров. К этому следует добавить несколько дополнительных замечаний.
Струйное охлаждение водой поверхностей металлических резервуаров ускоряет выделение тепла через их стенки, особенно если они одновременно подвергаются интенсивной вентиляции. Но покрытие резервуаров мешковиной, поддерживаемой во влажном состоянии, без струйного орошения, дает тот же результат, но с меньшим расходом воды. Первые работы в этом направлении провели Шуе и Касиньяр (1967) с использованием резервуаров для виноделия по-красному. Здесь достаточно отметить, что расхождения температур на уровне шапки и у стенок для металлических резервуаров вместимостью 180 гл достигали 6°С и температура жидкости в резервуарах, установленных внутри помещений, повышалась в течение 12 ночных часов с 27 до 38°С. Во время экспериментов, проведенных автором в 1973 г. с использованием резервуаров из стали с защитным покрытием вместимостью 275 гл, расположенных внутри здания и предназначенных для производства белых вин, был установлен расход воды 7 л/ч исключительно за счет испарения. Резервуар был покрыт полиэтиленовой пленкой и обдувался снизу вверх вентилятором мощностью 7000 м3/ч.
Как правило, металлические резервуары для виноделия по-красному, находящиеся как внутри, так и вне помещений, на юго-западе Франции не создают каких-либо проблем, связанных с чрезмерным нагреванием сусел. Более того, при наружном размещении резервуаров часто констатируют температуры брожения, явно недостаточные для приготовления красных вин.
Встроенные теплообменники.
Теплообменник, представляющий по своему устройству часть резервуара, является очень заманчивой системой, но это связано со значительным повышением стоимости. Технически идея создания такого аппарата заключается в том, что к корпусу резервуара приваривают рубашку, которая охватывает его полностью или частично, или же навивают на него трубки из нержавеющей стали, в которых циркулирует холодная или горячая вода. Такие конструкции следовало бы предусматривать при расположении винодельческих емкостей вне помещений, так как такой способ термического регулирования позволяет уменьшать изменения температуры стенок резервуаров, используемых для выдержки вин. Известны также нагревательные элементы, внутри которых проходит электрическое сопротивление. Их обматывают спиралью вокруг корпуса или трубок с водой, которые можно нагревать при подключении цепи к источнику тока.
Завершающие процессы брожения выдвигают в настоящее время проблему экономии электроэнергии. Хотя прямое нагревание вина и является наиболее экономичным с точки зрения расхода тепла, не следует отказываться от возможности теплоизоляции резервуара или группы резервуаров брезентами, покрывалами из синтетических тканей, стекловолокна и т. п. Некоторые резервуары, устанавливаемые на опорах, можно нагревать снизу различными способами, в том числе горячим воздухом, подаваемым в режиме Пульсации. Но при этом нужно следить за тем, чтобы обогревание не вызвало разрушения резервуара или защитного покрытия. Более сложные приспособления еще мало применяются на уровне бродильных отделений. Однако можно указать на один винзавод в районе Шатонёф дю Пап, где каждый резервуар заключен в своего рода камеру из кирпича, которую можно нагревать горячим воздухом. Камера имеет отверстия для проветривания. Промежуточная система между современной системой бродильных отделений, находящихся внутри, и указанной выше дорогостоящей системой, видимо, представляет собой такую, чтобы можно было полностью регулировать температуру воздуха внутри цеха.
В конечном счете, относительно металлических резервуаров при производстве красных вин появляется следующая тенденция: небольшой теплообменник на стенке, отдельно для каждого резервуара, с циркуляцией горячей воды для нагревания и струйным орошением водой влажной ткани для охлаждения.
Изотермические резервуары.
Такие резервуары широко используются для обработки вин холодом. Они могут находиться снаружи или внутри здания. Когда группы резервуаров обрабатывают одним и тем же способом, несколько резервуаров (металлических или пластмассовых) можно закрыть общей изоляцией. Наконец, когда одну и ту же термическую обработку применяют ко всем емкостям, они должны иметь простые стенки и размещаться в холодильной камере. В качестве теплоизоляционных материалов для резервуаров обычно применяют стекловату, полистирольные, полиэфирные и полиуретановые пенопласты. Многие виды работ по теплоизоляции могут быть выполнены непосредственно на винзаводе из местных материалов силами обслуживающего персонала.
Термические аспекты при проектировании зданий винзаводов
Выше уже упоминалось о месте здания в системе термических условий винодельческого производства. Можно строить и эксплуатировать винзаводы без специальных зданий для приготовления и хранения вина. И такие предприятия существуют. Нужно признать, что путем строительства здания стремятся решить и такие задачи, как укрытие от непогоды, защита от воровства или хулиганства, затемнение, архитектурный и эстетический эффект, психологический эффект в коммерческом плане, личное удовлетворение и др. Температурное влияние проявляется главным образом через стены, крышу, различные проемы и отверстия. Здание может быть спроектировано в виде простого навеса, который обеспечивает только затемнение, играющее немаловажную роль, так как солнечное излучение нагревает резервуары примерно на 600 ккал/м2 (4000 ккал в день) в сентябре на юге Франции (Пюэш, 1973). Навес может иметь переносные (раздвижные) перегородки, которые ограничивают вентиляцию бродильного отделения, создавая вокруг емкостей благоприятный или неблагоприятный микроклимат в зависимости от момента технологического процесса. Затем можно улучшить теплоизоляцию сначала крыши (непосредственно или устройством потолка), потом общее отопление стен, окон и дверей (рис. 15.12 и 15.13).
Рис. 15.12. Схема бродильного отделения для виноделия по-красному с расположением резервуаров на двух уровнях и разгрузкой мезги под действием силы тяжести.
Рис. 15.13. Схема размещения бродильного отделения для виноделия по-белому.
В настоящее время используются самые разнообразные конструктивные формы. Большие бродильные отделения кооперативных винзаводов строят на открытом воздухе с крышей или без нее. Основное влияние на проектирование здания оказывает стремление использовать фонды капиталовложений на сооружение фундаментов, полов, стен с расчетом окончательной достройки здания в дальнейшем по мере необходимости. Владельцы же мелких винзаводов придерживаются противоположных взглядов. Они создают бродильные отделения на месте старых или новых местах по традиционным схемам, в виде совершенно законченных зданий, обеспечивающих достаточную защиту от воздействия внешних метеорологических факторов, в первую очередь термического характера. Такое решение наилучшим образом подходит для заводов средней мощности по производству красных вин, решение экономичное в отношении энергозатрат на отопление, но, безусловно, требующее большей суммы общих капиталовложений.
Бродильные емкости для приготовления белых вин можно без каких- либо сомнений устанавливать под навесом или на открытом воздухе (металлические резервуары). Противоположную идею отражают конструкции холодильных камер, которые здесь не описываются. Они имеют коэффициент теплопроводности 0,45 для стенок и 0,30 для потолка.
Бродильные отделения для производства красных вин строят из традиционных материалов, чтобы получить коэффициент теплопередачи К, равный примерно 1—1,5. Действительно (Тардиф, 1975), в климатических условиях Франции здание мало подвержено воздействию перепадов внешних температур, когда коэффициент К бывает равен примерно 1, хорошим решением можно считать кирпичные стены с изотермической обшивкой, заполненной стекловолокном, полистиролом, полиуретановым пенопластом и т. д. Сюда же следует отнести и пузырчатую глину (при толщине стенки 25 см, К=l). Теплоизоляцию крыши или потолка можно осуществить жесткими плитами из изотермических материалов или устройством дополнительного, «ложного» потолка над основным с заполнением промежутка между ними стекловатой или полистиролом. Такие бродильные отделения должны иметь большие дверные проемы, особые отверстия для установки вентиляторов, наконец, специальные отверстия в стенах для максимальной вентиляции помещений, когда это необходимо, и для закачивания воздуха, когда его не хватает (К выражают в ккал/(ч-м2-град).
Источники энергии и природные тепловые факторы
В настоящее время для приведения в действие насосов, компрессоров, вентиляторов, котлов основным видом энергии является электрическая. Для нагревания котлов также применяют твердое топливо и сжиженный газ. Наряду с этим используют окружающий воздух для охлаждения или подогрева в зависимости от необходимости. Воду из колодцев и естественных водоемов используют для охлаждения, а также как источник теплоты для тепловых насосов. Наконец, имеется еще солнечная энергия, пока еще не применяемая в винодельческой промышленности.
Обычные виды энергии (электрическая, энергия твердого и жидкого топлива, газа) становятся все более и более дорогостоящими, поэтому приходится ориентироваться на более экономичное использование их. Цены на электроэнергию и сжиженный газ обусловливают примерно одинаковую стоимость получения 1 ккал. Тепловые насосы способны дать значительную экономию расхода электроэнергии на охлаждение (примерно в три раза). Однако для того чтобы ограничить число тепловых установок и объем работ по эксплуатации, контролю, уходу за машинами и уменьшить опасность аварий и поломок, необходимо для энергетического и теплового обеспечения бродильных отделений в максимальной степени использовать естественные факторы. Пришло время разработать глобальный баланс: оборудование — емкости — здание — энергия — трудозатраты. Однако решение пока еще не найдено.
