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.

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.

* 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.

Обозначения: ∆t₀ — разность температуры приточного воздуха и воздуха в помещении; d₀ — диаметр сопла; L_Σ — суммарный расход воздуха на систему; V₀ — скорость выпуска воздуха; L_сопла — расход воздуха через сопло; H — геометрическая характеристика струи; Х_max — дальнобойность струи; K_н — коэффициент неизотермичности струи; V_р.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 t_н = –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.

Проект отопления склада площадью 1000 кв.м с применением котлов DEFRO

Отопление склада должно быть не только эффективным, но и экономичным. Так как расходы на отопление складского помещения сказываются на стоимости хранения и на качестве отгружаемого товара или сырья.

Рассмотрим оптимальный вариант организации отопления конкретного склада площадью 1000 м2, предлагаемый компанией DEFRO – европейским производителем отопительного оборудования бытового и промышленного типа.

Особенности конструкции складского помещения

Отапливаемый склад представляет собой одноэтажное строение с габаритами:

• 40х25х5 метров (длина х ширина х высота).
• Высота кровли в коньке – 6 метров.
• То есть при площади 1000 «квадратов» внутренний объем помещения с учетом кровли равен 5500 кубическим метрам.

Здание строится из кирпича – толщина стен до 380 миллиметров. Каркас кровли собирается из древесины (сосновая доска толщиной 4 сантиметра). В качестве кровельного материала используется металлочерепица.

Теплостойкость стен и кровли усилена за счет рулонного утеплителя (минеральная вата) толщиной 10 и 15 сантиметров, соответственно. Цокольное перекрытие утеплено 50-сантиметровой подсыпкой (древесной стружкой).

Оконные проемы общей площадью 50 «квадратов» остеклены с помощью тройных стеклопакетов. В дверные проемы общей площадью 21 м2 вмонтированы металлические створки, утепленные снаружи.

Склад используется лишь для хранения товарно-материальных ценностей — система горячего водоснабжения отсутствует.

Выбираем отопительное оборудование

По оценкам специалистов тепловые потери самого строения составляют 39,2 кВт:

• сквозь кровлю «уходит» до 15,3 кВт,
• сквозь стены – 7,4 кВт,
• сквозь окна – 5,2 кВт.
• Пол «теряет» 10,8 кВт
• сквозь дверной проем «уходит» до 0,5 кВт.

Условия хранения товара предполагают обустройства вентиляции, снабжающий каждый «квадрат» площади притоком свежего воздуха в объеме не менее 0,75 кубических метров в час. В рамках реализованного проекта вентиляции склада в течение часа в помещение закачивают около 2750 кубических метров свежего воздуха, что приводит к тепловым потерям на уровне 74 кВт.

Таким образом, суммарные тепловые потери склада равны 113,2 кВт – именно эту величину должна компенсировать система отопления хранилища. Поэтому в качестве теплового оборудования компания DEFRO предлагает использовать отопительные котлы, разогревающие жидкий теплоноситель (воду).

Такой котел может «питать» и теплый пол, и сеть радиаторов, и водяной фанкойл, обеспечивая эффективный и быстрый нагрев всего пространства хранилища. Причем конкретные модели котлов выбирают исходя из 113-киловаттных суммарных тепловых потерь склада. В данном случае компания DEFRO рекомендует сразу две модели:

KOMPAKT MAX – котел с тепловой мощностью до 150 кВт, работающий в автоматическом режиме.

• Коэффициент полезного действия такого оборудования (соотношение потребленной и тепловой энергии) – 91 %
• Котел оборудован бункером на 570 килограмм топлива, а в «рубашку» этого отопительного прибора можно залить до 750 литров воды (площадь теплообменника -15 квадратных метров).
• Минимальная высота дымохода – 15 метров.

Defro KOMPAKT MAX – котел с тепловой мощностью до 150 кВт для отопления складского помещения

DEFRO Optima Plus MAX – котел с принудительным наддувом воздуха, управляемый микропроцессором.

• Тепловая мощность такого агрегата – 150 кВт.
• Емкость бункера с топливом – 240 килограмм, КПД – 86 процентов.
• В «рубашку» такого котла можно залить до 410 литров теплоносителя, разогреваемого до 85 градусов Цельсия.
• Площадь теплообменника – 14 квадратных метров.
• Высота дымохода – не менее 12 метров.

DEFRO Optima Plus MAX – котел с принудительным наддувом воздуха

Тип топлива для отопительного оборудования

Эффективность системы отопления, а равно и стоимость самого обогрева склада, зависят от «калорийности» (способности отдавать энергию теплоносителю) и цены топлива.

В котлы компании DEFRO можно «загрузить» следующие типы топлива:

• Каменный уголь, из которого можно «выжать» до 5600 кКал/кг.
• Гранулированную древесину – пеллеты, калорийность которых – 2600 кКал/кг.
• Обычную древесину с калорийностью до 3400 кКал/кг.
• Дизельное топливо, калорийность которого – 10000 кКал/кг, что очень впечатляет.
• Магистральный газ, средняя калорийность которого равна 9500 кКал/час.

С учетом КПД рекомендуемых котлов — KOMPAKT MAX и Optima Plus MAX – для генерации 150 кВт тепловой энергии нам понадобится:

• Не менее 32,5 тонн каменного угля. Стоимость такого топлива 6000 рублей за тонну.
• Около 72 000 килограмм пеллет, стоимостью 6 тысяч рублей за тонну.
• Почти 82 кубических метра древесины, стоимостью 1350 рублей/м3.
• Ровно 21,5 тысячи литров дизельного топлива. Усредненная цена литра такого топлива – 33 рубля.
• Почти 23,7 тысячи кубических метров магистрального газа, стоимостью 4,36 рублей/м3.

В итоге самым доступным видом топлива является каменный уголь и древесина, самым удобным – природный газ (его не нужно хранить в бункере), а самым калорийным – дизельное топливо.

Сколько стоит отопление склада площадью 1000 кв. м?

Цена отопления склада, без учета стоимости обустройства системы и оборудования, рассчитывается по объемам потребленного топлива и его стоимости. В итоге отопление склада площадью 1000 квадратных метров обойдется в:

• 193 тысячи рублей за сезон при отоплении каменным углем,
• 434 тысячи рублей за сезон при отоплении пеллетами,
• 110 тысяч рублей за сезон при отоплении древесиной,
• 710 тысяч рублей за сезон при использовании дизельного топлива,
• 130 тысяч рублей за сезон при использовании природного газа.

То есть самыми дешевыми вариантами отопительных приборов являются твердотопливные котлы, работающие на каменном угле или древесине. Однако для таких котлов придется построить отдельный топливный склад, в котором будут храниться 32 тонны каменного угля или 82 кубических метра древесины. А еще для обслуживания таких котлов нужен особый персонал – истопники и кочегары.

Дизельные котлы можно снабжать топливом из сравнительно небольшой цистерны. Однако такой вариант предполагает практически пятикратный рост цены отопления.

Газовые котлы можно снабжать топливом по магистральному трубопроводу. К тому же стоимость отопления в данном случае сравнима с «дровяным» вариантом. Однако сам газовый котел можно поставить только в случае затратного обустройства газопровода среднего или высокого давления – очень дорогой и чрезмерно бюрократизированной процедуры, что, собственно, и сдерживает распространение подобного отопительного оборудования.

По всем вопросам, связанным с подбором оптимального оборудования, обращаться через форму ниже

Вам также может понравиться

2 трубная только отопление

Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома

2 трубная система отопления частного дома своими руками схема

Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые

2 трубная система отопления диаметр труб

Необходимый диаметр труб для разных систем отопления

2 питьевой пояс водоснабжения

Постановление Главного государственного санитарного

2 питьевое водоснабжение для предприятия

Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем

2 категория водоснабжения для расчета штатного расписания муп

Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное

1 категория водоснабжения требования

Исполнительная документация Какие бывают категории

354 постановление правительства холодное водоснабжение

Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред.