Способы отопление производственных помещений

Как отопить предприятие

Устройство системы теплоснабжения в производственных помещениях промышленных предприятий считается весьма непростой задачей, требующей подчас неординарных решений. Причин здесь можно назвать несколько.

Во-первых, производственные здания всегда очень специфичны с точки зрения конструктивных особенностей, так как создаются под определенные технологические процессы и оборудование. То есть в стандартные схемы и решения всегда приходится вносить существенные коррективы. Во-вторых, площадь цехов нередко составляет тысячи и даже десятки тысяч квадратных метров, а их высота достигает 14-18 метров и больше. Также нередко технологические условия требуют создания в пределах одного цеха нескольких зон с разным температурным режимом. И, что немаловажно, в производственных помещениях должны неукоснительно соблюдаться жёсткие нормативы по промышленной санитарии, взрыво- и пожаробезопасности.

Стоит отметить, что в последние годы, в связи с постоянным ростом цен на энергоносители, расходы на отопление стали все серьезнее влиять на себестоимость продукции, а значит, и на конкурентоспособность предприятий. Отсюда вытекает задача не просто обеспечить комфортный температурный режим, но сделать это неразорительно для бюджета предприятия. Более того, использование энергоэффективных технологий отопления становится одним из важнейших способов сокращения издержек.

Все обозначенные выше факторы предъявляют серьезные и подчас противоречивые требования к используемым техническим решениям для организации систем теплоснабжения предприятий. Мы рассмотрим основные существующие подходы к отоплению промышленных помещений, проведем анализ их эффективности, сравним плюсы и минусы и рамки применимости.

Разнообразие подходов

В ходе проектирования системы отопления промышленных помещений следует ответить на ряд вопросов, от которых будут зависеть возможные технические решения. Прежде всего, сколько требуется теплоэнергии для поддержания приемлемой температуры в конкретном здании? Ответом на этот вопрос является теплотехнический расчет.

Методика расчета мощности отопительной системы учитывает размеры отапливаемых помещений, термосопротивление ограждающих конструкций, конкретные климатические условия местности (минимальные температуры самой холодной пятидневки отопительного периода), а также размещение здания относительно розы ветров. Поскольку промышленные цеха занимают площади в сотни и тысячи квадратных метров, то и расчетная мощность системы отопления может составлять сотни киловатт и больше. Например, в климатических условиях средней полосы России для производственного комплекса с общим отапливаемым объемом помещений 165 тыс. куб. м (высота помещений — от 12 до 17 м) расчетная тепловая мощность системы составляет около 2 МВт.

Очевидно, что такое количество теплоэнергии может обеспечить централизованный источник (крупная ТЭЦ), либо собственная мини-котельная. Важнейшим преимуществом автономных источников тепла является возможность оперативно реагировать на изменение внешней температуры, что практически нереально в условиях централизованного отопления. Так что в современных условиях децентрализация теплоснабжения и использование автономных котельных становятся одним из действенных способов сокращения расходов предприятия.

Другой не менее важный вопрос, который предстоит решить, – какой тип отопления наиболее эффективен в данном конкретном случае. Таких типов, можно выделить три: воздушное, водяное и лучистое (инфракрасное). Каковы их особенности?

Воздушное отопление

Этот тип отопления является одним из наиболее распространенных способов поддержания приемлемой температуры для производственных помещений. Принцип его действия прост. Воздух нагревается на теплогенераторе или водяном калорифере (например, таких производителей, как Apen или Kroll) и по воздуховодам направляется в отопляемую зону. Распространение воздуха по помещению осуществляется с помощью распределительных головок или в виде направленных струй от вентиляторов. В качестве портативного варианта применяются разного рода тепловые пушки, которые можно перемещать по цеху по мере необходимости.

Такой тип отопления легко совмещается с приточными системами вентиляции и кондиционирования и позволяет обогреть помещения очень больших объемов. Достаточно сказать, что системы воздушного отопления применяются не только для промышленных цехов, но и для складских комплексов, крытых спортивных сооружений. К тому же по соображениям пожарной безопасности на ряде производств (например, химических и т.п.) это единственно разрешенный тип отопления.

Однако есть у него и ряд серьезных недостатков. Так, из-за низкой теплоемкости воздуха (в четыре раза меньшей, чем у воды), для поддержания приемлемой температуры в больших помещениях требуются мощные вентиляторы с производительностью до нескольких тысяч кубометров в час. А их применение многократно повышает затраты на электроэнергию.

Важно и то, что при такой системе много энергии тратится непродуктивно, так как теплый воздух поднимается вверх. Перепад температур в помещениях, оборудованных воздушными системами отопления, составляет 2,5°С на метр высоты. Это означает, что в здании высотой 12 м при средней температуре в рабочей зоне 15°С воздух под крышей оказывается нагретым до 40° С. Это приводит к резкому возрастанию тепловых потерь через наружные ограждения, верхние перекрытия, стены, световые проёмы.

Водяное отопление

В общем виде водяное отопление состоит из теплогенератора-котла, системы трубопроводов и отопительных приборов (конвекторов или радиаторов). Вода, нагреваемая в котле, с помощью циркуляционного насоса прогоняется через систему труб и отдает тепло в отопительных приборах. При применении двухтрубной схемы разводки и терморегуляторов есть возможность регулировать теплоотдачу на каждом конкретном радиаторе. То есть тепло доставляется адресно именно в те зоны промышленного здания или помещения, где оно необходимо.

Важнейшим компонентом таких водяных систем является отопительный котел. В зависимости от вида используемого топлива он может быть жидкотопливным, твердотопливным, газовым или электрическим. Наиболее экономичными и эффективными считаются газовые котлы, однако теплогенераторы на дизельном топливе также все еще пользуются в нашей стране популярностью – в тех местностях, где по каким-либо причинам нет магистрального газа.

Развитие современных отопительных котлов продолжается в направлении наиболее эффективного использования топлива. В настоящее время самой совершенной является конденсационная технология, разработанная для газовых котлов. Она позволяет утилизировать теплоту водяных паров, содержащихся в отходящих газах, и тем самым существенно повысить КПД теплогенератора (до 109% по стандартной методике расчетов по низшей теплоте сгорания топлива). Для этого в конструкции конденсационного котла предусмотрен специальный теплообменник, в котором происходит охлаждение дымовых газов, и частности, водяного пара, образующегося при сгорании газа, до температуры «точки росы». При этом фазовом переходе и происходит дополнительное выделение энергии. В целом, по мнению специалистов компании ARISTON (MTS Group), мирового лидера в области производства отопительного и водонагревательного оборудования, использование конденсационной технологии позволяет на треть снизить потребление газа.

Еще больше оптимизировать расход топлива помогают автоматизированные системы управления и контроля работы котельного оборудования. Например, в промышленных конденсационных котлах RENDAMAX (MTS Group) мощностью до 1200 кВт встроенная газовая горелка имеет плавное электронное регулирование. Благодаря этому тепловую мощность котла можно точно подстроить под требуемое теплопотребление, что позволяет снизить непроизводственные затраты. А приготовлением газовоздушной смеси и контролем горения в этих котлах управляет электронная система сжигания, автоматически выбирающая оптимальный рабочий режим котла. Это позволяет оптимизировать расход газа и добиться значительного снижения уровня выбросов оксидов азота и угарного газа. Кроме повышения экономичности оборудования и безопасности эксплуатации, автоматика уменьшает влияние так называемого «человеческого фактора» — неквалифицированного вмешательства, способного привести к нештатным ситуациям.

При необходимости увеличения тепловой мощности современные котлы могут работать в каскадном подключении. То есть несколько теплогенераторов установлены в одной системе и включаются один за другим по мере роста потребности в тепле. Например, уже упомянутые конденсационные котлы RENDAMAX снабжаются узлом автоматического управления каскадом (до 8 котлов) и системой контроля для погодо-зависимого регулирования. Зачастую это оказывается более экономичным решением, чем устанавливать один котел большой мощности.

Лучистое отопление

В качестве альтернативы традиционным конвективным схемам отопления, описанным выше, в последнее время предлагаются разного рода технологии лучистого отопления. Обогрев помещений здесь достигается с помощью потока лучистой энергии инфракрасного (теплового) спектра от излучателей, расположенных непосредственно над обогреваемой зоной. При использовании такого типа отопления прирост температуры по высоте составляет около 0,3o С на метр и при этом отсутствует эффект перегрева верхней части помещений. Это, в свою очередь, ведет к снижению затрат на отопление (до 30-40%). В числе других несомненных плюсов лучистого отопления – большие возможности для регуляции и малая инерционность.

Один из вариантов лучистого отопления — с использованием электрических инфракрасных нагревателей. Основным их элементом является тэн, который нагревается до 250oС (поэтому этот тип излучателей называется «светлым»). При такой температуре 90% энергии преобразуется в поток тепловых лучей, а 10% уходит на прямой нагрев воздуха. Однако, при всей экономичности этого метода, затраты на электричество для такого рода приборов оказываются подчас чересчур велики.

Другим вариантом лучистого отопления являются так называемые «темные» инфракрасные излучатели. Они получили это название благодаря тому, что их поверхность не нагревается до столь высоких температур, как у электрических приборов. Такие излучатели представляют собой систему полых труб, по которым движутся горячие газы, пар или вода. В целом, данные приборы позволяют достигать высокой степени теплового комфорта в рабочих зонах и могут использоваться комбинированно с традиционными системами отопления.

При существующем разнообразии технических возможностей для отопления промышленных зданий важно подобрать наиболее эффективный и экономически выгодный вариант. Ясно, что единственно верного решения здесь не существует – в каждом случае приходится учитывать множество факторов и ограничений. Однако очевидно, что использование современных энергоэффективных технологий и средств автоматизации отопительного оборудования позволяет достичь существенной экономии энергоресурсов.

Источник

Системы отопления цехов заводов: правила и требования к проектированию

Системы отопления цехов заводов должны быть выполнены в соответствии с нормативными требованиями. Попытки сэкономить приведут не только к некомфортным условиям труда рабочего персонала, но и могут привести к невозможности выполнения определенных техпроцессов, влияя, тем самым, на качество готовой продукции.

Существует несколько систем отопления, которые можно использовать в производственных помещениях, выбор которых зависит от ряда факторов. В нашей статье мы расскажем, как принять решение по использованию той или иной системы, какими характеристиками они должны обладать и на какие нормативные акты стоит ориентироваться.

Требования к системам отопления цехов

Чтобы выбрать оптимальный вариант системы отопления цехов, следует учесть такие характеристики, как высота потолков, которая может достигать 15-20 метров, большие площади помещений (до 2000–3000 м2), а также особенности производственного процесса, влияющие на температурный режим. Кроме того, необходимо учитывать графики включения отопительного оборудования, так как, к примеру, на участках плавки металлов и в кузнечных цехах нет необходимости отапливать помещения. Немаловажным является и тот факт, что в России очень часто производственные помещения являются еще советскими постройками с некачественной теплоизоляцией стеновых конструкций и крыш, что сказывается на КПД отопительной системы.

Создание системы отопления цехов заводов проводится при тщательном контроле и регламентируется СНиП, СанПиН, СП, различными отраслевыми документами. Особое внимание уделяется Своду правил, согласно которому по категориям распределяются строения и установки (12.13130.2009). Там указано, что не каждый тип отопительной системы может быть установлен в помещениях или зонах предприятия, поскольку это зависит от предписанной категории пожарной безопасности. Рассмотрим их в таблице ниже.

Категория

Тип цеха/производства

А
Повышенная опасность воспламенения

Лакокрасочные цеха, производства по зарядке аккумуляторов, выпуску ацетилена, печатные компании, цехи пропарки и очистки цистерн от нефтепродуктов

Б
взрывопожаро- опасность

Лакокрасочные, производство и ремонт изделий из пластмассы, цеха по производству угольной пыли, сахарной пудры, опилок, мазута и т.д.

В1-В4
стандартная пожароопасность

Цеха столярной сборки, деревообработки, производство текстиля, бумаги, асфальтовые заводы, масляные хозяйства, газотранспортные предприятия

Г
умеренная пожароопасность

Цеха термической обработки, литейно-плавильные и сварочные участки, котельные, посты ремонты ДВС, горячей штамповки и прокатки металла, обжига кирпича, цементные заводы

Д
пониженная пожароопасность

Участки холодной металлообработки, заготовительные, сварочные, кузнечно-прессовые цеха, производства ЖБИ, сушильные камеры и т.д.

В помещениях самых пожароопасных категорий необходимо использовать отопление воздухом с вентиляционной сетью приточного типа без рециркуляции. Прибор теплоизлучения не может иметь температуру более 110 градусов. Разрешено использование паровых и водяных систем. Если при производстве выделяется пыль, допускается установка гладких радиаторов.

Основные нормы и правила, регулирующие проектирование отопительных помещений:

• Свод правил 12.13130.2009 – распределяет по категориям пожароопасности объекты и установки;
• Свод правил 31-110-2003 – необходим при проектировании и монтаже электросетей;
• Свод правил13330.2016 – определяет процессы вентилирования, кондиционирования воздуха и отопления;
• Правила устройства электроустановок.

5 видов систем отопления цехов заводов

Заводские помещения обладают характерными особенностями, которые необходимо отметить:

• Отопление должно распространяться не только внутри здания, но и снаружи. При этом сами нагреватели могут быть установлены в любом месте.
• Система отопления понадобится для работы в больших помещениях.
• Использование обогревателей проводится с максимальной эффективностью.

Разнообразие систем отопления говорит о специфике применения каждого вида. Влияние на выбор оказывают особенности деятельности предприятия, тепловой источник, предписанный бюджет и прочее. Мы выделили пять типов систем отопления. Рассмотрим плюсы и минусы каждой.

1. Обогрев паром

Основное использование паровые системы отопления нашли на производственных предприятиях.

• Компактная установка. Трубопровод и оборудование не обладают большими размерами, поэтому могут быть легко размещены.
• Постоянно высокий градус тепла. Температура воздуха может достигать более 100 °C.
• Система парового отопления эффективно выполняет функции даже в многоэтажных постройках.
• Процесс нагрева и охлаждения (при необходимости) происходит в кратчайшие сроки.

Помните! Система отопления цехов заводов паром оптимально подойдет для установки на предприятиях производства – она эффективнее, чем водяное отопление. Позволяет нагревать помещения на время, когда этого требует ситуация.

• Основных минусов всего два: нерегулируемые расход и подача пара.
• А также в процессе эксплуатации система производит много шума.

Не рекомендуется использовать данный тип отопления в помещениях, связанных с пылью и опасными горючими веществами.

Например, производственное предприятие с помещением размера 500 метров в ширину, 3 метра в высоту сезонно будет платить за паровое отопление от 30 до 90 тыс. рублей. Сумма варьируется в зависимости от вида топлива.

2. Водяное отопление

Предприятие остановило выбор на жидком теплоносителе, поэтому источником в данном случае будет котельная или центральная сеть. Основным устройством данной системы является котел. В качестве топлива можно использовать электроэнергию, уголь или газ. Однако от этого будет зависеть расход на отопление за сезон: твердое топливо (до 100 тыс. рублей), газ (менее 80 тыс. рублей), остальные варианты экономически нецелесообразны, поскольку стоят значительно дороже.

• Высокий уровень температуры.
• При условии, что технология производства позволяет, можно установить обогрев помещения на уровне 10°C. Водяное отопление подходит в качестве повседневной системы здания.
• Повышенное давление.

3. Система горячего воздуха

Отопительное устройство может быть настроена как централизованным, так и местным способом. Особенности воздушного отопления:

• Сеть не наносит абсолютно никакого вреда организму человека.
• Тепло распространяется по помещению одинаково.
• Воздух постоянно находится в движении.

• Соответственно, он подвергается периодической очистке.

Специальные системы труб проводят воздух (уже подогретый) в помещение. Там происходит смешение двух масс, в результате которого они приобретают одинаковую температуру. Для оптимизации и минимизации расходов основная часть воздуха проходит фильтрацию, подогрев, а затем вновь попадает в трубы.

Однако СанПиН утверждают, что воздушные массы должны также поступать снаружи. В производственном помещении, где выделяются опасные и ядовитые частицы, не может проводиться рециркуляция воздуха. Теплые массы должны быть полностью утилизированы.

При наличии местной системы отопления главный ресурс, производящий тепло, необходимо установить в центре объекта. В роли источника могут выступать передвижные воздушно- отопительные агрегаты, пушки и т.п. Однако свежий воздух извне поступать не будет.

4. Электрическое отопление

Для небольших производственных площадей можно установить обогреватели, работающие на электричестве. На рынке представлен широкий выбор систем, поэтому выбор производится исходя их собственных предпочтений организации.

Чаще всего электрическое отопление выглядит как специальный завес, который создает тепло. Однако оплачивать такую систему каждый сезон накладно – понадобится около 500 тыс. рублей.

5. Потолочные системы инфракрасного отопления

Более современный тип отопительной сети. Лучистая установка нашла широкое применение не только на производствах, но и в жилых помещениях, теплицах.

Уникальность инфракрасного отопления в том, что оно может эффективно прогревать не только массы воздуха, а также людей, поверхности и предметы внутри помещения. При этом не стоит опасаться переноса простудных заболеваний, поскольку воздух в системе не циркулирует.

Основные достоинства системы инфракрасного отопления:

• Компактность установки, которая не занимает много места.
• Срок службы дольше, чем у других отопительных систем.
• Можно устанавливать на различных объектах.
• Монтаж не занимает много времени, система проста и понятна в использовании.

Подойдут лучистые нагреватели для таких предприятий, которые не обладают электроэнергией в большом объеме. Они быстро нагревают комнату, поэтому идеально подойдут как для жилых помещений, так и производственных.

Поэтому советуем использовать потолочные системы инфракрасного отопления для установки на промышленных предприятиях.

Нюансы проектирования и монтажа производственных систем отопления

Системы отопления цехов заводов имеют различные характеристики, поэтому к выбору оптимального оборудования необходимо подойти серьезно. Какими параметрами руководствуются: площадь помещения, количество сотрудников, погодные условия, специфика производства. Более того, смотрят на бюджет и предполагаемые расходы на систему обогрева, способы экономии и удобства.

Обратите внимание! Перед монтажом отопительной сети важно провести детальный расчет. При установке внутри производственных строений ситуация усложняется, поскольку в каждом индивидуальном случае будет определена своя специфика. Помимо перечисленного в здании имеются проемы (окна, двери, решетки), которые значительно влияют на движение тепла. Данный момент необходимо учитывать при проектировании.

Для обеспечения полного контроля за процедурами, а также во избежание ошибок специалисты руководствуются СНиП об отопительных системах. Там подробно описаны все правила для расчетов значений и процедуры с подробным описанием требований. Определение системы проводится с помощью вычисления объемов потери тепла и выбора достаточно мощного устройства.

Обязательно помните, что работы по монтажу и установке не могут противоречить ни требованиям проекта, ни строительным нормам и правилам.

Внимание также уделяется системе металлических или пластиковых труб (воздуховодам), поскольку именно они выполняют функцию переноса воздушных и газовых масс. Их необходимо устанавливать в каждом помещении согласно расположению комнат. Форма и размеры элементов должны быть точно подобраны, поскольку во время подключения деталей понадобятся специальные переходники для соединения каналов и патрубков. Их качество влияет на работоспособность всего воздуховода.

Как только тип системы отопления цеха определен, начинается монтаж системы: устанавливают и разводят трубы, проводят электрокабель, чтобы газо-воздушные смеси двигались беспроблемно. Специалисты выполняют все необходимые процедуры, чтобы создать плотное соединение. Начинают проверку работоспособности системы на маленьких мощностях, постепенно увеличивая ее. Нужно постоянно помнить о правилах безопасности, отступать от которых категорически запрещено.

Использование автоматики в системе отопления цехов

Большинство компаний стремится к автоматизации работы и управления системой. Однако на пути встают определенные проблемы, поскольку сеть отопления достаточно крупная и имеет сложную структуру.

Какие функции могут быть настроены на автоматический режим:

• Уведомление об аварии и других чрезвычайных ситуациях
• Поддержание одинаковой температуры согласно установленному значению
• Во время аварийной ситуации система самостоятельно включит новый рабочий режим
• Если такое невозможно, произойдет полное отключение энергии

Безусловно, главным приоритетом на предприятии является четкая и эффективная работа автоматической системы отопления. Не стоит экономить на оборудовании и материалах. Помимо этого, при выборе подрядчика и других участников проекта необходимо тщательно проверять их опыт и квалификацию. В противном случае последствия могут оказаться непредсказуемыми и очень печальными.

Критерии выбора системы отопления цехов заводов

На что необходимо обращать внимание при выборе отопительного устройства:

• Параметры здания (высота и ширина), включая число комнат, их предназначение, места отопления.
• Климат, в котором расположен объект.
• Качество изоляции, а также источники потери тепла: окна, двери, заборы, щели и прочее.
• Расположение рабочих мест, цехов, количество производственного оборудования, график его эксплуатации.
• Функция подключения системы к газовой сети, котельной и тепло магистрали.
• Особенности производства, присвоенная цеху категория пожароопасности.

Все перечисленные здесь характеристики необходимо учесть при проектировании цехов заводов. Только в этом случае можно создать эффективную систему, которая будет оправдана с экономической точки зрения.

Для объектов, на которых существует доступ в производственный цех непосредственно с улицы (ремонтные, транспортные, лакокрасочные цех и т.д.), в нормативах СП 60.13330.2016 предусмотрена установка тепловых завес, которые будут срабатывать в случае открывания дверей. Наиболее практичными проектами отопления цехов заводов будут системы, сочетающие особенности централизованных и локальных конструкций. При таком подходе можно существенно сократить расходы на топливо для котлов и стационарных теплогенерирующих устройств без подключения к общим сетям.

Источник