Uszczelnienie chłodni i mroźni – wymagania materiałowe i specyfika montażu

Uszczelnienie chłodni i mroźni potrzebne jest nie tylko po to, by utrzymać stabilne warunki dla żywności, ograniczając straty energii. Równie istotne są kontrola wilgoci, stabilność pracy instalacji chłodniczej czy kwestie bezpieczeństwa. W tekście omówione zostaną najważniejsze kwestie związane z wymaganiami materiałowymi oraz montażowymi dotyczącymi efektywnego uszczelniania tego rodzaju przestrzeni.

Chłodnia a mroźnia – różnice istotne z perspektywy uszczelnień

Chłodnia to pomieszczenie przeznaczone do przechowywania produktów w temperaturze najczęściej od ok. 0 do +5°C. Mroźnia pracuje zwykle w zakresie ok. -18°C, a w części zastosowań przemysłowych nawet poniżej -25°C. Tak niska temperatura wymaga stosowania materiałów odpornych na sztywnienie, utratę elastyczności, degradację pod wpływem wilgoci oraz cykli zamrażania i rozmrażania.

Funkcje uszczelek w chłodni i mroźni:

• termiczna – ograniczenie strat chłodu i napływu ciepłego powietrza do komory.
• przeciwwilgociowa i paroszczelna – ograniczenie napływu wilgoci, kondensacji i oblodzenia.
• przeciwoblodzeniowa – zmniejszenie ryzyka powstawania lodu przy drzwiach, progach, ościeżnicach i połączeniach płyt.
• higieniczna – ograniczenie dostępu kurzu, zabrudzeń, owadów i szkodników.
• eksploatacyjna – zachowanie elastyczności uszczelki mimo niskiej temperatury i częstej pracy drzwi.
• ochrony konstrukcji – ograniczenie zawilgocenia, korozji elementów metalowych i degradacji izolacji.

Obie przestrzenie mogą mieć formę stacjonarną lub mobilną. Trudniejszym zadaniem jest uszczelnienie mroźni, ponieważ różnica temperatur między wnętrzem a otoczeniem jest w niej znacznie większa niż w chłodni. Skutkuje to intensywniejszą kondensacją wilgoci oraz większym ryzykiem oblodzenia progów, ościeżnic i stref połączeń materiałów.

Uszczelnianie a ochrona przed zamarzaniem uszczelek

W bardzo niskiej temperaturze część elastomerów może sztywnieć. Materiał, który dobrze pracuje w chłodni, nie zawsze zachowuje elastyczność w mroźni. Dotyczy to zwłaszcza niektórych mieszanek PVC oraz materiałów niskiej jakości. Jak wskazuje norma PN-EN 14509, istotne znaczenie mają ograniczenie mostków cieplnych oraz zachowanie ciągłości izolacji i szczelności połączeń.

Uszczelka do chłodni lub mroźni powinna nie tylko zabezpieczać tę przestrzeń, ale i sama zostać odpowiednio zabezpieczona. Ochrona profilu przed zamarzaniem dotyczy przede wszystkim ograniczenia kondensacji wilgoci i oblodzenia stref uszczelnienia. W tym celu wykorzystuje się m.in.:

• ogrzewane ościeżnice,
• przewody grzewcze przy progach,
• odpowiednie odwodnienie,
• eliminację mostków cieplnych,
• ograniczenie napływu wilgotnego powietrza do wnętrza.

Zastosowanie takich środków redukuje ryzyko przymarzania drzwi oraz degradacji materiałów uszczelniających podczas eksploatacji.

Część 1. Normy i wymagania

Nie istnieje żadna polska ani globalna norma bezpośrednio odnosząca się wyłącznie do uszczelniania chłodni i mroźni. Istnieją natomiast normy oraz dokumenty techniczne dotyczące szczelności, izolacyjności, bezpieczeństwa instalacji chłodniczych, płyt warstwowych czy warunków eksploatacji obiektów niskotemperaturowych, takie jak: PN-EN 378, PN-EN 14509, ISO 23953-2, ISO 12894, ISO 9886. Zostaną one omówione w niniejszej części tekstu.

PN-EN 378

Dotyczy instalacji chłodniczych oraz pomp ciepła, które funkcjonują w chłodniach i mroźniach. Określa wymagania związane z bezpieczeństwem, eksploatacją, projektowaniem oraz ograniczaniem ryzyka awarii takich urządzeń. Nieszczelności zwiększają obciążenie instalacji, pogarszając stabilność temperatury. Mogą też prowadzić do kondensacji wilgoci lub nadmiernego oblodzenia elementów konstrukcyjnych.

PN-EN 14509

Znacznie bliżej tematyki uszczelnień znajduje się norma EN 14509 dotycząca samonośnych płyt warstwowych z okładzinami metalowymi. To właśnie z takich elementów wykonuje się ściany, sufity i przegrody wielu chłodni oraz mroźni. Norma zwraca uwagę m.in. na:

• izolacyjność cieplną,
• szczelność połączeń,
• ograniczenie mostków cieplnych,
• odporność mechaniczną,
• zachowanie parametrów podczas eksploatacji.

W procesie projektowania i konstruowania chłodni lub mroźni duże znaczenie mają miejsca łączenia płyt. To właśnie tam najczęściej pojawiają się: nieszczelności, zawilgocenie izolacji, kondensacja pary wodnej lub lokalne oblodzenie. W obiektach chłodniczych stosuje się systemowe zamki płyt oraz dodatkowe materiały uszczelniające, np. masy silikonowe, profile EPDM albo pianki PUR.

ISO 12894 i ISO 9886

Wskazane normy nie dotyczą bezpośrednio uszczelnień chłodni i mroźni, jednak warto je przywołać, ponieważ odnoszą się do bezpieczeństwa ludzi pracujących w środowiskach o obniżonej temperaturze. ISO 12894 obejmuje nadzór medyczny osób pracujących w warunkach zimna. ISO 9886 opisuje ocenę obciążenia organizmu na podstawie pomiarów fizjologicznych. W kontekście chłodni i mroźni normy te pokazują, jak ważne są utrzymanie stabilnych warunków pracy oraz ograniczenie przeciągów, kondensacji i lokalnych nieszczelności wpływających na komfort oraz bezpieczeństwo pracowników.

Przepisy żywnościowe i monitoring temperatury

Chłodnie i mroźnie to obiekty przeznaczone do przechowywania żywności, dotyczą ich więc także regulacje odnoszące się do branży gastronomicznej, handlowej oraz spożywczej. Wśród podstawowych trzeba wymienić:

• Rozporządzenie (WE) nr 852/2004 dotyczące higieny środków spożywczych,
• Rozporządzenie Komisji (WE) nr 37/2005 odnoszące się do monitorowania temperatur podczas magazynowania i transportu żywności głęboko mrożonej,
• system HACCP wymagający kontroli krytycznych parametrów przechowywania produktów.

Wskazują one potencjalne zagrożenia oraz zasady postępowania mające na celu projektowanie chłodni i mroźni w sposób ograniczający niekontrolowaną wymianę powietrza między wnętrzem komory a otoczeniem. Dotyczy to nie tylko samych drzwi chłodniczych, ale również połączeń płyt warstwowych, progów, przejść instalacyjnych oraz stref montażu uszczelnień.

Część 2. Materiały uszczelniające do chłodni i mroźni

Materiał uszczelniający należy dobierać zawsze do:

• temperatury pracy,
• stopnia wilgotności,
• częstotliwości otwierania (drzwi),
• rodzaju połączenia.

Inne wymagania będzie miała uszczelka drzwi, inne masa w narożniku płyty warstwowej, jeszcze inne odbój i zderzak gumowy. W chłodni problem stanowią głównie wilgoć i stabilność temperatury. W mroźni dochodzą: ryzyko sztywnienia materiału, przymarzania i oblodzenia. Poniższe zestawienie dotyczy profili uszczelniających stosowanych w chłodniach i mroźniach. Pomija natomiast wszelkiego rodzaju masy oraz pianki.

EPDM

EPDM jest jednym z najważniejszych materiałów na uszczelki drzwiowe i gumowe osłony krawędzi w chłodniach oraz mroźniach. Dobrze znosi wilgoć, ozon, starzenie i niską temperaturę. Typowy zakres pracy wynosi ok. od -40 do +100/+120°C, a w wybranych mieszankach może być szerszy. EPDM stosuje się w chłodnictwie głównie ze względu na zachowanie elastyczności w niskiej temperaturze.

EPDM może mieć litą lub porowatą powierzchnię. Pierwsza jest bardziej odporna mechanicznie; lepiej znosi ścieranie, docisk i częstą pracę drzwi. EPDM porowaty łatwiej się ugina, lepiej kompensuje nierówności i wymaga mniejszej siły domknięcia. Jeżeli ma zamknięty naskórek, nie chłonie wody tak jak otwarta pianka. To ważne przy kondensacji i myciu.

Znaczenie ma też twardość. Miększy profil łatwiej doszczelnia przy małym docisku. Twardszy jest trwalszy, ale może gorzej pracować w mroźni, jeśli skrzydło lub ościeżnica nie mają idealnej geometrii. Dlatego w drzwiach mroźniczych liczy się nie tylko materiał, ale też przekrój profilu: D, P, U albo profil nietypowy dobrany do konkretnego systemu drzwi.

Montaż EPDM zależy od konstrukcji. Profil może być wciskany w szczelinę, osadzany w rowku albo dociskany listwą/blachą. Przy drzwiach mroźniczych krytyczna jest ciągłość na narożach. Przerwa 1–2 mm wystarczy, żeby pojawił się lokalny mostek cieplny, kondensacja i lód.

Silikon

Uszczelki silikonowe dobrze zachowują elastyczność w niskiej temperaturze. Typowy zakres pracy wielu mieszanek wynosi ok. od -60 do +200°C, a nawet +315°C, choć zawsze trzeba sprawdzić kartę techniczną konkretnego produktu. W chłodniach i mroźniach stosuje się go głównie jako elastyczny uszczelniacz do:

• połączeń,
• narożników,
• styków obudowy,
• miejsc wymagających odporności na wodę oraz zmiany temperatury.

Nie każdy silikon będzie właściwy. Do obiektów chłodniczych wybiera się produkty niskotemperaturowe, trwale elastyczne i odporne na wilgoć. Zwykły silikon sanitarny może nie spełnić wymagań, zwłaszcza jeśli pracuje w miejscu stale narażonym na ruch, kondensację albo czyszczenie. W obiektach spożywczych trzeba dodatkowo uwzględnić wymagania higieniczne i dopuszczenie produktu do kontaktu pośredniego z żywnością, jeśli takie ryzyko występuje.

PVC

PVC jest często stosowane w uszczelkach chłodniczych, zwłaszcza w urządzeniach i drzwiach, gdzie istotne są niski koszt, łatwe formowanie i możliwość wykonywania szczelnych narożników. Wysokiej jakości PVC może dobrze sprawdzać się w chłodniach. W mroźniach trzeba zachować ostrożność. Standardowe PVC w niskiej temperaturze sztywnieje i może szybciej pękać albo tracić docisk.

Typowe PVC pracuje zwykle w niższym zakresie niż EPDM, a wersje do mroźni wymagają dodatków poprawiających odporność na zimno. Nie można wskazać jednego uniwersalnego zakresu temperatur pracy PVC, ponieważ zależy on od konkretnej formulacji materiałowej. W chłodni PVC może być dobrym rozwiązaniem, jednak w mroźni konieczna jest weryfikacja parametrów konkretnego profilu. Ważna jest także odporność na migrację plastyfikatorów. Jeśli PVC traci plastyfikatory, twardnieje i gorzej pracuje na docisku.

Profile PVC mogą mieć przekroje B, D, E, L, U albo formy nietypowe. Mogą być wciskane, klejone lub dociskane listwą. W drzwiach i urządzeniach chłodniczych ich zaletą bywa możliwość dokładnego dopasowania geometrii do systemu. W mroźni priorytetem pozostaje jednak elastyczność po schłodzeniu.

Część 3. Specyfika montażu – zasady techniczne

Uszczelki do chłodni i mroźni montuje się najczęściej w takich miejscach jak:

• połączenia płyt warstwowych,
• drzwi chłodnicze/mroźnicze,
• przejścia instalacyjne,
• posadzka, próg, ościeżnica,
• urządzenia chłodnicze.

Krok 1: Dobór uszczelnienia

Materiał uszczelniający dobiera się do konkretnego miejsca pracy. Sama deklaracja „mrozoodporności” materiału zwykle nie wystarcza. Decydujące okazuje się przede wszystkim zachowanie elastyczności i szczelności w rzeczywistych warunkach eksploatacji, tzn. przy określonej temperaturze, wilgotności, docisku oraz częstotliwości pracy drzwi czy innych elementów ruchomych.

Doborem i montażem materiału uszczelniającego powinien zająć się specjalista. Dobór materiału zależy przede wszystkim od obciążeń działających na uszczelnienie. Przykładowo, jeśli najważniejsza jest elastyczność w niskiej temperaturze, odporność na wilgoć i częsta praca drzwi, bardzo często wybiera się EPDM. Gdy uszczelnienie ma pracować na łączeniach, narożach albo miejscach wymagających trwałej elastyczności i odporności na wodę, częściej stosuje się silikony niskotemperaturowe. PVC ma sens tam, gdzie istotna jest łatwość formowania profilu i niższy koszt, jednak w mroźniach wymaga ono ostrożnego doboru ze względu na ryzyko sztywnienia materiału.

Krok 2: Przygotowanie podłoża

Podłoże powinno być suche, odtłuszczone, oczyszczone z lodu, szronu i wilgoci oraz stabilne mechanicznie. Jeśli w grę wchodzi klejenie, to bardzo istotna jest temperatura montażu zgodna z kartą techniczną produktu. Nawet dobry klej lub silikon może nie uzyskać właściwej przyczepności na oszronionej powierzchni.

Krok 3: Zachowanie ciągłości uszczelnienia

Najwięcej problemów pojawia się na narożach, progach, stykach materiałów i przejściach instalacyjnych. Niewielka przerwa wystarczy, by powstał lokalny mostek cieplny i miejsce kondensacji wilgoci. W mroźni bardzo szybko prowadzi to do oblodzenia.

Krok 4: Uszczelnienie drzwi

Uszczelka drzwi musi zachować elastyczność mimo niskiej temperatury oraz częstej pracy skrzydła. Zbyt twardy profil może pogarszać domykanie drzwi i powodować nierównomierny docisk. Z tego względu w mroźniach często stosuje się ogrzewane ościeżnice, przewody grzewcze przy progach lub systemy ograniczające przymarzanie drzwi.

Krok 5: Klejenie i aplikacja mas

Materiały uszczelniające powinny być przeznaczone do pracy w warunkach chłodniczych i niskotemperaturowych. Dotyczy to zwłaszcza:

• silikonów,
• klejów,
• pianek PUR,
• mas elastycznych.

Nie należy aplikować ich na mokre podłoże, na lód, szron lub poniżej temperatury zalecanej przez producenta. Pianki PUR po aplikacji powinny zostać zabezpieczone przed wilgocią i uszkodzeniami mechanicznymi.

Źródła:

• Krzywulski A., Rozwiązania konstrukcyjne lekkiej obudowy termoizolacyjnej stosowane w przechowalniach, chłodniach i mroźniach, „IZOLACJE”, nr 3/2014.
• PN-EN 378 – Instalacje chłodnicze i pompy ciepła – Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i ochrony środowiska.
• PN-EN 14509:2013 – Samonośne płyty warstwowe z okładzinami metalowymi – Wyroby fabryczne – Specyfikacje.
• ISO 23953-2:2015 – Refrigerated display cabinets – Classification, requirements and test conditions – Part 2: Classification, requirements and test conditions.
• PN-EN ISO 12894:2002 – Ergonomia środowiska termicznego – Nadzór medyczny osób narażonych na działanie ekstremalnie wysokich lub niskich temperatur.
• PN-EN ISO 9886:2005 – Ergonomia – Ocena obciążenia termicznego na podstawie pomiarów fizjologicznych.
• Rozporządzenie (WE) nr 852/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r. w sprawie higieny środków spożywczych.
• Rozporządzenie Komisji (WE) nr 37/2005 z dnia 12 stycznia 2005 r. dotyczące monitorowania temperatur w środkach transportu, magazynowania i składowania żywności głęboko mrożonej przeznaczonej do spożycia przez ludzi.