Отопление и вентиляция современных складских комплексов
Е. О. Шилькрот, канд. техн. наук, ОАО «ЦНИИпромзданий», ООО «НПО ТЕРМЭК»
В современном обществе индустрия переработки грузов занимает значительное место. От полноты и спектра логистических услуг по ответственному хранению и обработке грузов зависит качество и своевременность поставки продукции потребителям и, в конечном итоге, ее цена.
Строительство складских комплексов, оснащенных современными cистемами и оборудованием для хранения, приема и отправки товаров, интенсивно развивается.
В 2002–2004 годах ООО «НПО ТЕРМЭК» и ОАО «ЦНИИпромзданий» было выполнено проектирование и строительство систем отопления и вентиляции торгово-индустриального комплекса «Шерлэнд».
«Шерлэнд» — это современный торгово-индустриальный комплекс, включающий складские площади (26 000 м 2 ), офисные площади (6 000 м 2 ), прилегающую территорию (более 20 000 м 2 ) (рис. 1).
Мощности комплекса позволяют принять и осуществить одновременную загрузку-выгрузку 40 автомобилей объемом 82 м 3 , техническая оснащенность дает возможность выгружать 1 трак в течение 30 мин.
Рисунок 1. Торгово-индустриальный комплекс «Шерлэнд»
Комплекс расположен в 8 км от Московской кольцевой автомобильной дороги, рядом с Ленинградским шоссе (недалеко от аэропорта «Шереметьево-1»). Складская территория комплекса представляет собой сухие, отапливаемые помещения. Складские помещения оснащены современным оборудованием, а автоматизированная система складского учета позволяет обеспечивать высокую динамику обработки грузов на всех этапах логистической цепочки — от приема груза на склад и до его отгрузки. Автоматическая система управления позволяет отслеживать хранящиеся товары по ряду параметров (дате приема на склад, сроку реализации товаровладельцу и т. д.), что позволяет сделать процесс хранения эффективным и легко контролируемым.
Рисунок 2. План комплекса стеллажных складов «Шерлэнд»
Все склады оснащены 6-уровневыми стеллажами, внутрискладским погрузочно-разгрузочным оборудованием, АСУ складской деятельности, системами наблюдения, контроля, оповещения и т. п.
Блок складских помещений представляет собой 4-пролетное здание (рис. 2). В каждом пролете размещается стеллажный склад. Основные характеристики каждого склада представлены в табл. 1.
Таблица 1 Основные характеристики складских помещений торгово-индустриального комплекса «Шерлэнд»
№ п/п
Помещение
Размеры axbxh, м
Площадь, А, тыс. м 2
Объем, V, тыс. м 3
Объем стеллажей, Vст тыс. м 3
1
Склад № 1
90×56×17
5,04
85,68
44,12
2
Склад № 2
108×56×17
6,05
102,22
52,95
3
Склад № 3
126×56×17
7,06
119,95
61,78
4
Склад № 4
135×56×17
7,56
128,52
68,19
Особенностью стеллажных складов является их большая насыщенность технологическим оборудованием (стеллажами для хранения грузов), высокая механизация технологического процесса, малое количество обслуживающего персонала. С точки зрения выбора систем отопления и вентиляции стеллажные склады могут быть отнесены к производственным помещениям с крупногабаритным оборудованием.
Требования к параметрам воздуха в складских помещениях, как правило, определяются техническим заданием на проектирование. Основное требование — равномерное в плане (и особенно по высоте) распределение температуры воздуха.
Анализ возможных схем и систем отопления стеллажных складов показал, что наиболее рациональной системой отопления будет система воздушного отопления с интенсивным перемешиванием воздуха в объеме помещения.
Такой системой является система воздушного отопления с подачей нагретого воздуха через направляющие сопла (рис. 3) [1, 2].
Рисунок 3. Схема системы воздушного отопления с направляющими соплами
Система воздушного отопления с направляющими соплами предназначена для помещений с крупногабаритным оборудованием, в которых она обеспечивает практически безградиентное распределение температуры воздуха по высоте.
Система обеспечивает эффективное отопление при минимизированных расходах воздуха, подаваемого через сопла с большой скоростью, и при значительных перепадах температуры при обеспечении нормируемых параметров микроклимата в рабочей зоне.
Направляющие сопла устанавливаются в верхней зоне помещения между стеллажами и подают нагретый воздух вертикально вниз в направлении рабочей зоны.
Энергоэффективность системы с направляющими соплами обеспечивается безградиентным распределением температуры воздуха по высоте, устранением перегрева верхней зоны помещений.
Схема системы воздушного отопления склада
Рисунок 5. Система воздушного отопления склада
Рисунок 6. Воздухораспределитель системы воздушного отопления склада
Схема системы воздушного отопления склада представлена на рис. 4, фрагменты системы — на рис. 5 и 6.
Следует коротко остановиться на системе вентиляции складских помещений. СНиП 2.11.01-85* «Складские здания» предписывает (если не выдвинуты специальные требования) предусматривать естественную общеобменную вентиляцию, обеспечивающую однократный воздухообмен.
Представляется, что указанное требование является чрезмерным.
Объемы современных складских помещений, даже при однократном воздухообмене, требуют на нагрев вентиляционного воздуха тепла примерно в 10 раз больше, чем для компенсации трансмиссионных потерь тепла.
Представляется необходимым изъять из нормативных документов требование об обязательном однократном воздухообмене, заменив его расчетом, обосновывающим действительную потребность помещения в наружном воздухе.
Таблица 2 Расчетные тепловые нагрузки систем отопления и вентиляции складских помещений торгово-индустриального комплекса «Шерлэнд»
№ п/п
Помещение
tн, °С*
tв, °С**
Расход тепла, кВт
Воздушное отопление
Венти-ляция***
Водяное отопление
Общий
1
Склад № 1
–28
12
174,3
402,0
46,7
623,0
2
Склад № 2
–28
12
164,8
486,3
46,7
697,8
3
Склад № 3
–28
12
189,1
567,2
46,7
803,0
4
Склад № 4
–28
12
390,3
607,7
109,7
1107,7
* Температура наружного воздуха.
** Температура внутреннего воздуха.
*** Расход тепла на вентиляцию рассчитан из условий однократного воздухообмена части объема помещения высотой 6 м.
В табл. 2 представлены расчетные тепловые нагрузки систем отопления и вентиляции складских помещений.
Каждый склад оборудован двумя приточными установками, расположенными в антресольных этажах. Приточные установки включают смесительные камеры с клапанами на наружном и рециркуляционном воздухе, что позволяет изменять соотношение наружного и рециркуляционного воздуха в процессе эксплуатации. В теплый период года, в режиме вентиляции, в склад подается только наружный воздух. В переходный и холодный периоды года, в режиме отопления, совмещенного с вентиляцией, количество наружного воздуха уменьшается в зависимости от его температуры и условий хранения продукции. Приточные установки оборудованы многоскоростными электродвигателями, что позволяет осуществлять количественное регулирование систем и обеспечивает их высокую энергетическую эффективность.
Для отопления складов комплекса «Шерлэнд» была запроектирована система воздушного отопления с направляющими соплами, дополненная периметральной системой водяного отопления с регистрами. Дополнительная система отопления была предусмотрена с целью предотвращения выхолаживания пристенной зоны складов. Так как стеллажи расположены практически вплотную к стенам; подача нагретого воздуха в пристенную зону была невозможна.
Удаление вытяжного воздуха из складов — естественное, через вытяжные шахты на кровле, совмещенные с шахтами дымоудаления.
Воздуховоды приточных систем проложены в межферменном пространстве вдоль проходов между стеллажами. Высота от среза приточного сопла до пола помещения — 13,5 м. Сети воздуховодов объединены попарно перепускным коробом, что позволяет осуществить 50-процентное резервирование воздушного отопления в каждом складе.
Расчет системы воздушного отопления с направляющими соплами выполнен в соответствии с «Рекомендациями по расчету отопительно-вентиляционных систем с направляющими соплами» [3].
При проектировании системы воздухораспределения в качестве критериев нами принимались следующие характеристики:
— минимальное число сопел, что обеспечивалось максимальной скоростью выпуска воздуха;
— максимальная температура подаваемого воздуха, что обеспечивало минимальный расход приточного воздуха;
— минимальные отклонения температуры и скорости воздуха в рабочей зоне в течение отопительного периода при изменении температуры приточного воздуха.
Таблица 3 Результаты расчета системы воздушного отопления с направляющими соплами (tн = –28 °C)
№ п/п
Помещение
∆t0, °С
d0, м
LΣ, м 3 /ч
V0, м/с
Lсопла, м 3 /ч
n, шт.
Ширина ячейки, м
H, м
Хmax, м
Kн
Vр.з., м/с
1
Склад № 1
20
0,075
35 250
25
396
90
9,0
21,6
11,9
0,58
0,5
2
Склад № 2
20
0,075
57 030
25
396
140
7,1
21,6
11,9
0,58
0,5
3
Склад № 3
20
0,075
71 750
25
396
180
6,5
21,6
11,9
0,58
0,5
4
Склад № 4
20
0,075
77 290
25
396
200
6,75
21,6
11,9
0,58
0,5
Обозначения: ∆t0 — разность температуры приточного воздуха и воздуха в помещении; d0 — диаметр сопла; LΣ — суммарный расход воздуха на систему; V0 — скорость выпуска воздуха; Lсопла — расход воздуха через сопло; H — геометрическая характеристика струи; Хmax — дальнобойность струи; Kн — коэффициент неизотермичности струи; Vр.з. — скорость воздуха в рабочей зоне
Результаты расчета системы воздушного отопления с направляющими соплами представлены в таблице 3.
Ширина ячейки, в которой развивается струя воздуха, выходящего из сопла, выбиралась из условий обеспечения равномерного распределения температуры и скорости воздуха в обслуживаемой зоне и условия развития струи без поперечного стеснения.
Монтаж и пусконаладочные работы системы были выполнены в 2003—2004 годах.
В процессе наладки были проведены измерения температуры и скорости воздуха в месте истечения струи, в рабочей зоне вдоль струи приточного воздуха в складе № 4.
В момент измерений температура наружного воздуха составляла tн = –0,4 °С; скорость выпуска воздуха из сопла и его температура соответственно: V0 = 22,6 м/с; t0 = 17,6 °С.
Измерения температуры и скорости воздуха показали:
— температура воздуха по высоте склада и площади рабочей зоны практически постоянна;
— скорость воздуха в рабочей зоне не превышает 0,35 м/с;
— распределение скорости воздуха вдоль оси струи близко к расчетному (рис. 7).
Рисунок 7. Распределение скорости воздуха вдоль оси струи
Вывод
Применение систем воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией, с качественно-количественным регулированием и подачей воздуха направляющими соплами является перспективным для помещений стеллажных складов.
Литература
1. Пончек М. И., Живов А. М., Виноградский Л. С. Новый способ подачи воздуха с использованием направляющих струй // Новые системы отопления и вентиляции промышленных зданий. М., 1982.
2. Гримитлин М. И., Живов А. М., Пончек М. И., Шилькрот Е. О. Подача воздуха в помещениях отопительно-вентиляционными системами с направляющими соплами // Новое в воздухораспределении: Материалы семинара. М., 1983.
3. Рекомендации по расчету отопительно-вентиляционных систем с направляющими соплами. М.: ЦНИИпромзданий, ЛенПСП, ЛенВНИИОТ, 1984.
Отопление склада
Для хранения любой продукции на складах необходимы определенный условия. Микроклимат является одним из важнейших критериев. Отопление склада, хорошая вентиляционная система поддерживают сохранность любой продукции: продукты, техника и т. д. Отопление складского помещения должно быть не только эффективным, но и экономным в особо холодную пору.
Обычно склады занимают большую территорию, отопление которой в основном центральное (система не на территории помещений), теплоноситель идет по трубам и обогревает помещение.
Критерии выбора системы отопления для складского помещения
Благодаря децентрализации отопления и другим факторам потерю тепла можно сократить. Выбирая систему отопления складов, в рассмотрение берут участия нормативные требования. В основном, внимание обращается на то, какой категории взрывоопасность складского помещения, насколько пожароопасный склад. Существует определенный ряд таких категорий, которые позволяют использовать ту или иную систему отопления для помещений.
Категория по нормативным требованиям А, Б, В, помещений (рис 1), где нет выделения пыли, аэрозолей, использование водяной системы отопления, воздушной или паровой является допустимым. Так же стоит заметить, что водяное и паровое отопление склада допустимо при температуре воды в трубах в 150 градусов, а тепловое отопление склада – в 130 градусов выше нуля.
Категория по нормативным требованиям А, Б, В, помещения, в которые систематически выделяет пыль и аэрозоль, допускают температуру теплоносителя в 110-130 градусов. Водяная или воздушная система отопления складов не допустима для тех помещений (А, Б), в которых находятся вещества, различные смеси, при контакте с водой или параметры реакция приведет к взрыву и возгорании.
Категория по нормативным требованиям Г, Д, помещения, в которых не выделяется пыль, аэрозоль, допустимо использования воздушной, водяной, паровой систем отопления. Теплоноситель в виде воды должен иметь температуру до 150 градусов, а в виде пара до 130. Категория по нормативным требованиям Г, Д, помещения, в которых присутствует потребность в повышенном требовании к чистоте воздуха, воздушная система должна использовать радиаторы без оребрения, а водяная система – воду до 150 градусов выше нуля.
Отопление помещений другого любого типа использует те же системы, которые используются и в отопление складских помещений. Использование электронагревательных приборов с длинноволновыми излучениями позволит сэкономить до половины энергоресурса, в отличие от радиаторов на масляной основе.
Выбирая идеальную систему обогрева любого помещения, важно обратить внимание на следующее:
Площадь здания.
Высоту потолка. При высоком потолке (за 3 метра) не рекомендуется использовать водяную систему. Она не справиться с поставленными задачами.
Теплоизоляцию здания. Утепление потолка, стен помещения послужит хорошей экономией в дальнейшем.
Три схемы обогрева пространства
Схемы отопления складского помещения могут быть:
Традиционными – генератором здесь служит котел. Он нагревает циркулирующий по трубопроводу жидкий теплоноситель.
Популярное сегодня воздушный обогрев склада используют на больших площадях. Обогрев помещения осуществляется с помощью горячего воздуха, подающегося в пространство по воздухоотводам.
Прямое электрическое отопление склада осуществляется прямым нагревом без теплоносителя: тепловая энергия образуется из электрической при помощи электроконвекторов или инфракрасных ламп.
Традиционная схема отопления
Источником тепла традиционной схемы обогрева является котел, работающий на каком-то определенном виде топлива. Выбор типа генератора зависит от доступности энергоресурсов:
Если здание можно подключить к центральной газовой сети, разумнее будет использовать газовое отопление склада, как самое экономное.
Если газ не подведен – используют твердотопливные или дизельные котлы. Данный вариант имеет массу недостатков: необходимо где-то хранить большое количество топлива, надо постоянно следить за заполненностью топки. Сам обогрев пространства носит циклический характер – за сутки температура помещения может колебаться в одну или в другую сторону до 5 градусов, что не очень хорошо для продуктовых складов.
Дорогим удовольствием является электрическое отопление склада с водяным теплоносителем. Электрические котлы нагревают жидкость при помощи ТЭНов или ионов. Второй вариант требует теплоноситель очень хорошего качества, что не всегда возможно в наших условиях.
Помимо котла при расчете отопления склада с водяным теплоносителем учитывают расположение труб, радиаторов и терморегуляторов. Кроме того, при выборе водяной системы необходимо предусмотреть схему расположения фильтров очистки для удаления взвешенных частиц.
Установка водяной системы отопления склада не допускается в месте хранения веществ, способных самовоспламеняться при взаимодействии с парами воды.
Обогрев пространства при помощи воздуха
Для обогрева больших пространств выбирают воздушное отопление склада – оно интенсивно перемещает теплые воздушные потоки в помещении. Суть этой системы заключается в подаче нагретого воздуха через сопла, установленные в потолке или в полу склада. Так обеспечивается практически безбарьерное движение теплого воздуха по вертикали.
Существует мобильный вариант обогрева пространства воздухом при помощи специальных газовых пушек. При достаточном количестве газовых пушек, нагрев воздуха в складском помещении происходит за считанные секунды.
Обогрев при помощи электричества
Электроотопление отличается надежностью, стоимость ее оборудования не выше стоимости газового отопления склада и производственных помещений.
Прямой обогрев осуществляется:
Настенными электроконвекторами – они просты в установке и обслуживании. Данный тип электрического отопления склада происходит путем естественной циркуляции воздуха в пространстве. Электроконвекторы не рациональны в больших помещениях, кроме того, они сильно осушают воздух.
Системами подогрева пола или потолка.
Потолочными инфракрасными панелями. Важным преимуществом этой системы является высокая скорость обогрева при небольших затратах электричества.
Экономное инфракрасное отопление склада работает аналогично солнцу: лампа передают жар напрямую предметам, которые, в свою очередь, «греют» собой воздух. Данный тип обогрева избавит вас от постоянных сквозняков и циркуляции пыли в складском помещении. При длительном использовании инфракрасных ламп возможен перегрев. Инфракрасное отопление не прогревает воду.
Типы отопления
Основным критерием для выбора той или иной системы являются противопожарные нормы, санитарно-гигиенические и технологические требования.
Централизованное
Как правило, отопление складских зданий осуществляется с помощью централизованного отопления. Особенностью подобной системы является расположение источника тепла за пределами обогреваемых помещений.
В зависимости от типа применяемого теплоносителя выделяют паровые, водяные, воздушные и комбинированные системы обогрева склада. Такие же типы теплоснабжения применяются и для обогрева производственных цехов или ангаров.
Принудительное
В зависимости от способов перемещения теплоносителя, выделяют два типа отопительных систем. Одной из них является принудительная циркуляция, для чего используются определенные механические приборы – вентиляторы и насосы.
Естественное
Есть также системы обогрева производственных зданий с естественной циркуляцией. В таком случае отопление склада или цеха основано на принципе разности плотностей теплого и охлажденного теплоносителей (воздуха или воды).
Воздушно-тепловые завесы
Воздушные завесы предназначены для разделения зон с разной температурой по обе стороны открытых проемов рабочих окон, входных дверей и ворот. За счет подачи высокоскоростного воздушного потока образуется невидимая завеса, которая не только не дает теплому воздуху выходить наружу, но и препятствует проникновению холодного воздуха внутрь помещения. Таким образом улучшается температурный режим и поддерживаются более комфортные условия для работы людей и техники, значительно снижаются теплопотери, а следовательно, затраты на отопление. Более того, воздушные завесы изолируют помещения от пыли, выхлопных газов и т. п. вредных факторов, не создавая преграды движению транспортных средств.
Чтобы улучшить внутренний микроклимат и дополнительно обогреть помещения, разработано множество моделей для подогрева воздуха завес с различными теплообменниками (с подводом горячей воды или пара). В конструкцию воздушной завесы может входить воздушный фильтр. Скорость воздушного потока и степень его нагрева регулируются с помощью выносного пульта или выносного термостата.
Воздушные завесы устанавливают обычно над входом в помещение, с внутренней стороны над воротами или дверями. При наличии больших проемов необходимо устанавливать несколько завес вплотную одна к другой, создавая тем самым непрерывный и сплошной поток воздуха. Когда расположить завесы непосредственно над дверями невозможно, их устанавливают вертикально, сбоку от ворот.
Среди основных параметров, характеризующих конкретные модели тепловых завес, отметим наиболее значимые: мощность обогрева (кВт), производительность по воздуху (м3/ч), длина завесы (обычно от 0,6 до 2,5 м), тип используемого подогревателя. При подборе оборудования следует учитывать, что длина завесы должна быть не менее ширины дверного проема. При установке воздушных завес температура в помещении должна удовлетворять требованиям СНиП 2.04.05-91. Температуру воздуха, подаваемого воздушными тепловыми завесами, следует принимать не выше 50 °С у наружных дверей и ворот. Расчетную температуру смеси воздуха, поступающего в помещение через наружные двери, ворота и проемы, следует принимать от 5 до 14 °С в зависимости от конкретных условий. Скорость выпуска воздуха из отверстий воздушно-тепловых завес следует принимать не более 8 м/с у наружных дверей и не более 25 м/с – у ворот и технологических проемов. Скорость воздушного потока должна быть достаточно большой, чтобы он достигал пола
Воздушно-тепловые завесы эффективно использовать у ворот и проемов в наружных стенах помещений, не имеющих тамбуров и открывающихся более пяти раз или не менее чем на 40 мин в смену в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 15 °С и ниже; у ворот и дверей помещений с кондиционированием.
Отопительные приборы
Существуют следующие основные виды отопительных приборов систем центрального отопления (водяного и парового): радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы (с гладкой поверхностью), конвекторы, ребристые трубы. В складских помещениях в системах центрального водяного и парового отопления применяют отопительные приборы только с гладкой поверхностью, допускающей легкую очистку.
При выборе отопительных приборов следует учитывать расчетную тепловую мощность каждого отопительного прибора, давление в системе, качество теплоносителя и схему теплоснабжения, состав воздушной среды помещения (стальные трубы без покрытия нельзя применять в помещениях, в воздухе которых присутствуют агрессивные по отношению к металлам вещества).
Отопительные приборы должны обеспечивать равномерный обогрев помещения и размещаться так, чтобы сохранялся свободный доступ к ним для осмотра, очистки и ремонта. В складских помещениях категорий А, Б и В их следует размещать на расстоянии не менее 100 мм от стен. Размещение отопительных приборов в нишах не допускается.
В помещениях складов категорий А, Б и В, где хранят баллоны со сжатым или сжиженным газом, отопительные приборы следует ограждать экранами из негорючих материалов, обеспечивая свободный доступ к ним для очистки. Экраны устанавливают на расстоянии не менее 100 мм от приборов отопления. В помещениях, где находятся аккумуляторные батареи, водяное или паровое отопление выполняют гладкими трубами, соединенными сваркой. Фланцевые стыки и установка вентилей не допускаются. При температуре теплоносителя выше 100 °С отопительные приборы должны отстоять от сгораемых элементов здания не менее чем на 100 мм. Установка отопительных приборов в складских помещениях выполняется в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91, СНиП 21-01-97, ППБ 01-98.
Как узнать цену и получить коммерческое предложение
Чтобы узнать цену решения для вашего объекта, вы можете:
