Отопление производства

Основная задача руководителя производственного предприятия при установке отопительной системы – обеспечение комфортных условий для работников при минимальных затратах. И наилучшим решением такой задачи будет использование системы греющий потолок на основе пленочных электронагревателей. Представляем примеры отопления производства с основными параметрами системы и рекомендациями по установке.

Особенности отопления производственных зданий

В подавляющем количестве случаев производственные помещения имеют большую площадь, качественно обогреть которую без существенных затрат непросто. Наш многолетний опыт по оборудованию объектов системами греющий потолок позволяет сделать вывод об их эффективности и экономичности (примеры: цех по разливу воды, склад на 2000 м²).

Основой отопления являются пленочные нагреватели, которые работают, как и низкотемпературные материалы для жилых помещений. Но в отоплении производства имеются важные отличия:

1. Применяется пленка повышенной мощности (от 220 Вт/м²) с увеличенной температурой максимального нагрева (до 60°С). Это обусловлено высотой потолков, которая может превышать 5 метров. Для обеспечения эффективности системы допускается высота потолка до 6 м.

2. Пленочные электронагреватели повышенной мощности не закрываются чистовой отделкой, которая может испортиться. Но в данном случае важнее не эстетика, а эффективность отопления.

Помимо нагревателей, для контроля работы отопления производства в каждом обогреваемом помещении устанавливается воздушный терморегулятор (к примеру, Orbis Clima ML).

Прибор отслеживает внутреннюю температуру и дает команды на запуск или отключение системы в пределах заданных параметров.

Виды отопления производственных зданий, цехов и складов

Среди особенностей отопления таких помещений хотелось бы выделить следующие:

• Оборудование для обогрева должно применяться максимально эффективно.
• Необходимости в обогреве помещения с большими площадями.
• Нагреватели обязаны отапливать не только воздух внутри, но также снаружи. Их место расположения не играет никакой роли.

На выбор того или другого способа отопления должны влиять не только особенности источника тепла, но и, скажем, специфика производственного процесса, финансовая сторона вопроса и прочее. А теперь давайте рассмотрим позитив и негатив каждого типа.

Паровое отопление

Такого рода обогрев используется для зданий производственного назначения. У него есть и плюсы, и минусы.

1. Перманентно высокая температура воздуха (от ста градусов и выше).
2. Отопить помещение можно рекордно быстро, равно как и охладить его при необходимости.
3. Этажность зданий не играет роли, паровое отопление приемлемо для любого количества этажей.
4. оборудование для отопления, да и магистраль трубопровода, имеют незначительные размеры.

Важно ! Паровая система неплохо подходит под отопление производственных помещений, гораздо больше, чем, скажем, отопление водой. Идеальный вариант для того, чтобы отапливать периодически.

1. Главным недостатком является сильная производительность шума при эксплуатации.
2. Кроме того, расход пара, а следовательно и теплоотдачу регулировать невозможно.

Примерная стоимость такого отопления за один сезон может составлять от 32 до 86 тысяч рублей, в зависимости от выбранного топлива. Бралось среднее промышленное здание, общая площадь которого составляет приблизительно 500 метров, а высота потолка – 3 метра.

Нежелательно устанавливать паровое отопление в зданиях, где выделяется аэрозоль или пыль, а также горючие газы.

Водяное отопление

Если будет выбрано водяное отопление, то источником тепла может быть местная котельная, либо централизованное теплоснабжение. Главная составляющая такой системы – это котел, который может работать и на газу, и на твердом топливе, и даже на электричестве. Но лучше всего использовать либо газ (около 80 тысяч за сезон), либо каменный уголь (порядка 97 тысяч), так как другие варианты будут стоить дороже, что вызывает сомнения по целесообразности их использования.

Особенности водяного отопления

1. Высокое давление.
2. Высокая температура.
3. Используется преимущественно в роли «дежурного» обогрева здания, с выставленной на плюс 10 температурой. Разумеется, если это не будет противоречить производственной технологии.

Воздушное отопление

Воздушное отопление производственных помещений бывает и местным, и централизованным. Оно характеризуется следующими особенностями:

1. Воздух всегда подвижен.
2. Следовательно, он периодически меняется и очищается.
3. Температура распределяется равномерно по всему помещению.
4. Все это абсолютно безопасно для человеческого организма.

Посредством воздуховодов нагретый воздух попадает в здание, где перемешивается с уже наличествующим и приобретает такую же температуру. Дабы минимизировать энергетические затраты, большая часть воздуха очищается при помощи фильтров, обратно нагревается и попадает в помещение.

Но воздух снаружи подается тоже, согласно санитарным нормам. Но если при производстве освобождаются какие-то вредные или ядовитые вещества, то процедура рециркуляции будет уже под вопросом. В таком случае теплота вытяжного воздуха должна утилизироваться.

Если же используется местное отопление воздухом, то источник тепла должен располагаться в самом центре здания (это могут быть тепловые пушки, ВОА и прочие). Но в таком случае обрабатывается только внутренний воздух, свежий же снаружи не поступает.

Как организовать отопление производства

Если высота помещений не превышает 6 м, то греющий потолок устанавливается сразу. Чаще всего в таких зданиях бетонные перекрытия, поэтому потребуется деревянная обрешетка. Также не следует забывать о теплоизоляции. С этой целью можно применять любой строительный утеплитель (например, пенополистирол толщиной 100–150 мм).

Владельцу следует позаботиться и о качестве ограждающих конструкций. Наличие многочисленных трещин, щелей и пустот, постоянные сквозняки и пр. приведут к существенным теплопотерям, в результате чего либо система греющий потолок не справится с задачей, либо отопление производства будет чрезвычайно затратным из-за повышенного расхода электроэнергии.

Что делать, если высота потолка больше допустимой? В этом случае также имеется решение.

Это может быть оборудование чернового потолка в виде подвесной конструкции. Одни из наших заказчиков опустили потолок с 12 до 5 метров на тросовых растяжках.

h1 — 6,9 м.
h2 — 5,0 м.
1 — Потолочные плиты перекрытия.
2 — Тросовые растяжки.
3 — Деревянная обрешетка.
4 — Пенополистирол 100 мм.
5 — Фольгоизолон.
6 — Пленочные электронагреватели повышенной мощности.

И уже на полученную конструкцию с деревянной обрешеткой был установлен греющий потолок.

Если уменьшение высоты потолков недопустимо, то можете использовать высокотемпературные инфракрасные обогреватели, они неплохо работают на высоте до 10 м.

Среднее энергопотребление пленочных электронагревателей

Большое значение при отоплении производства имеет выделенная мощность электросети. Только для обогрева необходимо около 12 кВт на каждые 100 м², поэтому важно правильно рассчитать энергопотребление.

Какой средний расход электроэнергии на конкретном производстве, если там установить греющий потолок?

Можно ли сэкономить на отоплении производства

Используя греющий потолок, вполне можно существенно сократить расходы по его эксплуатации. К примеру, использовать энергосберегающий режим, который настраивается с помощью программируемого терморегулятора.

Если производственное помещение не используется круглосуточно, отапливать его полноценно до 18–20 градусов нецелесообразно. Поэтому по окончании рабочего дня терморегулятор настраивается на поддержание гораздо меньшей температуры (10–13 градусов вполне достаточно). Таким образом, энергозатраты существенно снизятся. Рассмотрим это на примере.

Рабочий день длится с 8 до 18 часов. На это время терморегуляторы во всех помещениях обеспечивают комфортную температуру 18°С. После 18 часов Watts Milux принимает управление на себя (достаточно подключить данный терморегулятор только в одном из помещений). Он программируется, допустим, на 12 градусов, поэтому включает питание только тогда, когда температура снизится до 11. Подняв температуру на 1-2 градуса, Watts Milux вновь отключает питание греющего потолка вплоть до 6 часов утра.

Чтобы восстановить температуру до 18°С к приходу работников системе на основе пленочных электронагревателей двух часов вполне достаточно. Это обеспечат терморегуляторы, установленные в каждом отапливаемом помещении. В результате около 10 часов в сутки (помимо выходных дней) система будет работать с уменьшенной мощностью, что позволяет реально экономить до 20 % электроэнергии. Для отопления производства это существенная цифра.

Преимущества использования пленочных электронагревателей

Среди всех отопительных систем на основе использования электричества греющий потолок наименее энергозатратный. Это дает сразу два преимущества – минимальные счета за электроэнергию и меньшая зависимость от выделенной на здание мощности.

Помимо этого, имеется целый ряд существенных плюсов:

• относительно небольшие затраты на закупку материалов и комплектующих, из которых состоит система;
• отопление производства не будет иметь проблем с размораживанием труб и протечками ввиду отсутствия теплоносителя;
• греющий потолок не ломается, не нуждается в обслуживании, рассчитан на 50 лет безупречного функционирования;
• монтаж отопления производится в рекордно быстрые сроки, даже с учетом изготовления чернового потолка в отдельных помещениях;
• использование пленочных электронагревателей абсолютно безопасно (защита от возгораний, поражения электротоком);
• высокий КПД (не менее 95%) при относительно низких расходах на электропотребление, окупаемость в течение 1-2 отопительных сезонов;
• автоматическое управление, в том числе программируемые циклы работы, возможность отдавать дистанционные команды;
• предусмотрена возможность демонтажа греющего потолка с переносом на другой объект без потери функциональности системы.

Системы отопления производственных помещений

Введение

В России промышленная индустрия представлена большим количеством отраслей, таких как:

• Машиностроение;
• Металлургия;
• Химическая промышленность;
• Добыча и переработка углеводородов;
• Аграрный сектор.

Эти отрасли включают большие комплексы производственных предприятий.

В свою очередь предприятие состоит из нескольких взаимосвязанных зданий и сооружений.

Рис. 1. Усольский калийный комбинат АО «ЕвроХим»

Практически каждое здание нуждается в отоплении во время холодного периода года.

Отопление комплекса промышленных зданий и сооружений – сложная задача.

Чтобы оценить каким способом отапливать здания, необходимо разработать технико-экономическое обоснование (ТЭО) различных технических решений с учетом нормативной документации.

Например, если построить одну общую котельную на территории завода, то в каждое здание теплоноситель будет поступать по трубопроводам. Но тогда появятся затраты на строительство тепловых сетей, и оборудование в котельной будет значительной мощности. Напротив, если организовать автономное отопление отдельно для каждого здания, тогда не будет затрат на магистральные тепловые сети, но появится большое количество котельных. Какой вариант будет дешевле вряд ли возможно оценить «навскидку» – нужно учитывать все экономические и технические аспекты в каждом конкретном случае. Кроме того, необходимо знать какое топливо для котлов возможно использовать. В любом случае, проектирование котельных и систем отопления необходимо вести в строгом соответствии с нормативной документацией.

В данной статье рассмотрим виды систем отопления, которые применяются в производственных цехах.

Какой вид отопления производственного цеха выбрать

Температура внутреннего воздуха и способы организации системы отопления в производственном цехе будет зависеть от следующих моментов:

1. Наличие постоянных рабочих мест.

Постоянное рабочее место – это место, на котором рабочий находится большую часть своего времени (более 50 % или более 2 часов непрерывно). Подобное определение регламентируется ГОСТом 12.1.005-88.

Если рабочие места отсутствуют, то нет необходимости отапливать цех до 18-20 °С, как правило, можно предусмотреть «дежурное отопление» на 5°С.

1. Технологические требования к производственному процессу, либо продукту.

Например, если в цехе происходят процессы с большим выделением тепла, обязательно нужно учесть этот фактор в расчете мощности системы отопления. Иначе может произойти ситуация, когда расчет выполнен на внутреннюю температуру воздуха +20°С, а по факту в цехе температура воздуха составит 40°С и более.

Часто производственные здания имеют большую высоту, и, как правило, нет необходимости отапливать весь объем цеха.

Отопление помещений принято классифицировать по способу передачи тепла на две группы:

При конвективном отоплении происходит нагрев внутреннего воздуха помещения, а затем воздух нагревает предметы внутри помещения. Передают тепло воздуху регистры, отопительно-вентиляционные агрегаты, тепловые пушки, тепловые завесы.

Рис. 2. Принцип работы конвективного отопления

При лучистом отоплении в первую очередь нагреваются предметы, а уже от них воздух.

Рис. 3. Принцип работы лучистого отопления

Источником для всех видов отопления служит различное топливо:

Водяное отопление

В производственных цехах также, как и других зданиях, применяются системы отопления, теплоносителем в которых является вода. Но в качестве отопительных приборов используются не радиаторы, а регистры из гладких труб. Как правило, регистры изготавливаются из труб стальных электросварных по ГОСТ 10704-91. Но в случае, когда внутренняя среда помещения относится к агрессивной, то регистры и трубы необходимо применять из нержавеющей стали. Данный вид системы отопления относится к конвективному.

Рис. 4. Отопление цеха регистрами

Очистить поверхность регистра от пыли, масла и прочих производственных веществ гораздо легче, чем поверхность радиатора. Кроме того, в цехе существует возможность повреждения отопительного прибора, но если установлены регистры, то на предприятии всегда есть сварщик, который без труда сможет заварить участок поврежденного регистра.

Плюсы использования регистров:

1. Легкость изготовления и монтажа.
2. Невысокая стоимость.
3. Малочувствительны к перепадам давления.
4. Выдерживают давление до 1 МПа.

Данный вид отопления подойдет для цехов в следующих случаях:

• Свободна зона наружных ограждений, где обычно устанавливают отопительные приборы;
• На предприятии есть котельная, где подготавливается теплоноситель.

Воздушное отопление

Воздушным отоплением называют системы с применением горячего воздуха. Такие системы также относятся к конвективному отоплению.

Различают местные и центральные системы воздушного отопления.

Местные системы воздушного отопления

Такие системы представлены различными отопительно-вентиляционными агрегатами, тепловыми пушками, воздушными завесами.

Рис. 5. Отопление цеха отопительно-вентиляционными агрегатами

Принцип работы отопительно-вентиляционных агрегатов

Рис. 6. Работа отопительно-вентиляционного агрегата

Внутренний воздух из цеха поступает в агрегат с помощью вентилятора, далее нагревается в калорифере (теплообменнике), затем снова подается в пространство цеха. Таким образом, данные агрегаты работают по принципу рециркуляции. Калориферы, как правило, водяные.

Плюсы применения отопительно-вентиляционных агрегатов:

1. Освобождается полезная площадь для размещения технологического оборудования, агрегаты могут монтироваться под потолком, либо в верхней зоне помещения.
2. Тепло распределяется равномерно по помещению.
3. Поток теплого воздуха можно направить в нужную точку цеха, жалюзи меняют свое направление.

Недостатки применения отопительно-вентиляционных агрегатов:

1. Необходим теплоноситель для нагрева воздуха в калорифере.
2. Для монтажа необходим грамотный персонал, так как смонтировать систему нужно в строгом соответствии с рекомендациями производителей, предусмотреть установку воздушников, спускников в нужных местах системы, иначе данная система отопления просто не будет работать.

Тепловые пушки

Тепловые пушки также работают по принципу рециркуляции воздуха. Нагревательным элементом в данном случае служат ТЭНы. Также на рынке представлены тепловые пушки работающие на дизельном топливе или газе.

Рис. 7. Тепловентилятор электрический

Плюсы применения тепловых пушек:

1. Не требуют монтажа и легко перемещаются по цеху.
2. Быстрый прогрев внутреннего воздуха до требуемой температуры.

Недостатки применения тепловых пушек:

1. Полезная площадь помещения уменьшается, так как необходимо пространство для установки тепловых пушек.
2. Потребляются дорогие виды топлива (электроэнергия, дизель).
3. Необходим постоянный контроль персонала, так как работу таких агрегатов невозможно автоматизировать.
4. Есть риск перегрева данного агрегата и, как следствие, возникновение пожара.
5. В случае использования дизельных тепловых пушек возможно попадание в воздух помещения продуктов горения, как следствие отравление персонала.

Центральная система воздушного отопления

Данная система отопления применяется в цехе, где предусматривается приточная вентиляция.

Рис. 8. Сеть воздуховодов в помещении цеха

Различают три режима воздушного отопления:

• Полная рециркуляция, когда весь отработанный воздух снова поступает в помещение, предварительно нагреваясь в калорифере;
• Частичная рециркуляция, когда смешиваются часть отработанного воздуха и наружного, далее воздушная смесь проходит через калорифер и, нагреваясь до нужной температуры, поступает в цех;
• Прямоточная схема, когда в цех подается полностью наружный воздух, нагретый до нужной температуры.

Плюсы применения центрального воздушного отопления:

1. Отсутствуют отопительные приборы, следовательно увеличивается полезная площадь помещения.
2. Более комфортна для восприятия человеком.
3. Гибкая в регулировании, способна быстро менять количество теплоты, подаваемой в помещение.

Минусы применения центрального воздушного отопления:

1. Применение рециркуляции строго регламентируется СП 60.13330.2016, повсеместно применять рециркуляцию нельзя. А в режиме прямотока данная система будет весьма дорогостоящей, так как увеличивается мощность приточной установки.
2. Если нет необходимости в принудительной вентиляции производственного помещения или склада, то применение центральной системы воздушного отопления не имеет смысла, в связи с высокими затратами на монтаж сети воздуховодов и оборудования.
3. Пожар, возникший в одном из помещений, может очень быстро распространиться в смежные помещения по сети воздуховодов. Поэтому применение данного вида отопления имеет жесткие ограничения по противопожарным нормам.

Газовое отопление

На самом деле, не существует такой классификации систем отопления как «газовое». С профессиональной точки зрения правильно говорить о газе, как источнике тепла для котельных. В котельных подготавливается теплоноситель для стандартного водяного отопления (радиаторами, регистрами), либо для воздушного отопления (отопительно-вентиляционные агрегаты, воздушно-тепловые завесы).

Кроме того, на рынке существуют тепловые пушки, работающие на газе и газовые инфракрасные обогреватели.

Электрическое отопление

Аналогично газовому, нет смысла выделять отдельно «электрическое отопление», поскольку электричество является источником тепла для котлов, на электричестве работают тепловые пушки, конвекторы и завесы, а также инфракрасные обогреватели.

То есть, электричество – это источник, на котором работают системы отопления.

Инфракрасное отопление

Данный вид отопления относится к лучистому.

Обогрев цеха происходит с помощью лучистого теплообмена между инфракрасными обогревателями и ограждениями, предметами.

Нагретые инфракрасные обогреватели излучают тепло, которое попадает на поверхность предметов, либо ограждений. Часть тепла поглощается поверхностями ограждений и предметов, а часть отражается. При этом появляется вторичное излучение, и это излучение снова поглощается предметами и ограждениями.

Лучистый теплообмен обеспечивает более высокую температуру внутренних поверхностей ограждений по сравнению с конвективным отоплением, а значит, комфорт для человека может быть достигнут при меньшей температуре внутреннего воздуха.

Рис. 9. Отопление цеха инфракрасными обогревателями

Инфракрасное отопление представлено множеством вариантов приборов. По типу установки различают:

По типу излучаемых волн классифицируют:

• Коротковолновые (длина волны составляет 0.74 — 2.5 мкм);
• Средневолновые (длина волны составляет 2,5 — 50 мкм);
• Длинноволновые (длина волны составляет 50 — 200 мкм).

Инфракрасные обогреватели могут работать как на электричестве, так и на газовом топливе.

Плюсы применения инфракрасных обогревателей:

1. Высокий КПД.
2. Температура воздуха в рабочей зоне достигает требуемых параметров при более низкой температуре окружающего воздуха.
3. Бесшумная работа.
4. Не создают конвекционных потоков, а значит, не поднимают пыль.
5. Экономичное потребление энергии.
6. Увеличение полезной площади помещения, так как размещаются обогреватели в верхней зоне помещения.

Минусы применения инфракрасных обогревателей:

1. Наличие открытого очага пламени, в связи с этим ограниченное применение в пожаро-взрывоопасных цехах.
2. Сжигается кислород в процессе горения и выделяются продукты горения газа, что ухудшает качество воздуха в помещении.
3. Повышенное электропотребление (для электрических инфракрасных обогревателей).
4. Возможно ухудшение самочувствия персонала, находящегося под прямым излучением.

Требования нормативно-технической документации

При выборе систем отопления цеха необходимо учитывать требования СП60.13330.2016, а также ГОСТ 12.1.005-88.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88, необходимо обеспечить нужные параметры микроклимата в рабочей зоне в зависимости от категории работ.

В случае применения инфракрасных обогревателей необходимо руководствоваться пунктом 1.8 ГОСТ 12.1.005-88, который регламентирует интенсивность теплового облучения рабочего персонала.

Также данным нормативным документом регламентируется предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе – раздел 3 ГОСТ 12.1.005-88.

Эта информация очень важна в случае применения газовых, дизельных обогревателей, так как при сгорании этого вида топлива в воздух выделяются вредные продукты горения.

Таблица Д.1 СП60.13330.2016 регламентирует применение видов систем отопления в различных зданиях и сооружениях.

Согласно СП60.13330.2016, применение инфракрасных обогревателей имеет жесткие рамки. Необходимо внимательно ознакомиться с пунктами 6.2.9 и 6.2.10.

Газовые и электрические инфракрасные излучатели не допускается размещать:

• Во взрывоопасных помещениях и зонах;
• В подвальных и цокольных этажах;
• В зданиях, которые относятся к V степени огнестойкости;
• В зданиях любой степени огнестойкости, классов конструктивной пожарной опасности C1, С2 и С3

Согласно п.6.4.1, в помещениях, где возможно выделение пыли горючих материалов, необходимо применение отопительных приборов, имеющих гладкую поверхность.

Согласно п.6.4.14, при применении электрических отопительных приборов необходимо, чтобы уровень защиты от поражения током был класса 0.

Система индивидуального отопления возможна только для производственных зданий высотой до трех этажей без учета цокольного этажа.

Стоит отметить, что для каждого производства имеются свои нормативные требования, связанные со спецификой технологии конкретного предприятия. В данной статье они не рассматриваются.

Затраты на устройство и эксплуатацию систем отопления

В сравнительной таблице ниже можно увидеть основные затраты на ту или иную систему.

• Строительство котельной
• Строительство магистральных тепловых сетей
• ИТП внутри цеха
• Трубопроводы и регистры внутри цеха

• Энергопотребление для циркуляционных насосов
• Обслуживание систем
• Потребление топлива котлами

Воздушное отопление (отопительно-вентиляционные агрегаты)

• Строительство котельной
• Строительство магистральных тепловых сетей
• ИТП внутри цеха
• Трубопроводы внутри цеха до отопительно-вентиляционных агрегатов
• Отопительно-вентиляционные агрегаты

• Энергопотребление для циркуляционных насосов
• Энергопотребление для вентиляторов, встроенных в конструкцию отопительно-вентиляционых агрегатов
• Обслуживание систем
• Потребление топлива котлами

Воздушное отопление (тепловые пушки)

• Затраты на приобретение тепловых пушек

• Повышенное потребление энергии для нагревателя
• Потребление энергии для вентилятора, втроенного в конструкцию тепловой пушки

Центральное воздушное отопление

• Строительство котельной
• Строительство магистральных тепловых сетей
• ИТП внутри цеха
• Воздуховоды внутри цеха

• Энергопотребление для циркуляционных насосов
• Энергопотребление для вентиляторов, входящих в конструкцию приточных установок
• Обслуживание систем
• Потребление топлива котлами

Инфракрасные обогреватели газовые

• Строительство газораспределительной станции
• Строительство магистральных сетей газопровода
• Обогреватели внутри цеха
• Система оповещения при превышении концентрации угарного газа

• Обслуживание систем газораспределения
• Потребление газа

Инфракрасные обогреватели электрические

• Обогреватели внутри цеха

• Повышенное потребление энергии для ТЭНов обогревателей

Выводы

Отопление производственных цехов – задача, которая требует комплексного подхода на всех этапах. Еще до начала проектирования заказчик совместно с проектной организацией должен оценить нормативные требования, взвесить все «за и против», просчитать экономические аспекты.

Нет хорошей или плохой системы отопления, есть нормативные требования к помещениям, и технико-экономическое обоснование. Только при грамотном подходе удастся запроектировать и смонтировать безопасную (для работников предприятия) и экономичную (с точки зрения финансовых вложений) систему отопления.