Чтобы выпускаемая продукция не теряла своих качеств необходимо создать оптимальные условия для ее хранения в складском помещении. В создании подходящего микроклимата важную роль играют не только вентиляция и уровень влажности, но и комфортная температура в здании.
В связи с этим рекомендуется организовать эффективное отопление склада, позволяющее поддерживать необходимую температуру в холодное время года.
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.
Центральная система отопления
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.
Схема принудительного отопления
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).
Схема естественного отопления
Характеристики помещения
Выбирая систему отопления, следует обращать внимание на некоторые характеристики здания. Прежде всего, необходимо учитывать высоту потолка и площадь строения. Если высота от пола до потолка более 3 м, то не рекомендуется применять водяные системы, т.к. они неспособны обеспечить необходимую температуру в больших помещениях.
Вторым важным показателем является теплоизоляция. Утепленные стены и потолок значительно сэкономят средства, затраченные на отопление цеха или склада. Если нет возможности избежать теплопотерь, рекомендуется использовать источники тепла, обогревающие определенные рабочие зоны.
Также следует учитывать технологические температурные требования к хранению сырья или продукции.
Разновидности теплосистем
Существует несколько видов современных отопительных систем, способных быстро и эффективно обеспечить склад, цех или ангар теплом. Все они должны соответствовать нескольким критериям: пожаробезопасность, высокая мощность, экономичность. Подробное описание достоинств и недостатков систем теплоснабжения поможет сделать правильный выбор.
Паровая
В качестве теплоисточника применяется водяной пар. Запрещено использовать в помещениях, где могут выделяться горючие газы или пары. Основными достоинствами такого способа являются:
быстрый прогрев теплотрассы;
компактность оборудования;
низкое давление в теплосети;
незначительные потери тепла в теплообменниках.
Однако отопление склада паром имеет и существенные недостатки:
трубопроводы подвержены коррозии;
температура теплоносителя должна быть не меньше 100° C;
большие теплопотери в трубах.
Водяная
Оптимальный вариант для небольших производственных зданий, площадью до 250 м². Именно так чаще всего делают отопление цеха деревообработки. Во-первых, водяное отопление обеспечивает равномерный прогрев всего пространства цеха и поддерживает постоянную температуру воздуха, что очень важно для такого материала, как древесина.
Во-вторых, отходы деревообрабатывающей промышленности можно использовать в качестве топливного материала. Кроме того, система позволяет при необходимости организовать горячее водоснабжение. Но есть и отрицательные моменты:
для максимального обогрева нужно использовать трубы больших диаметров;
воздух в помещении прогревается медленно;
сложный и дорогостоящий монтаж.
Воздушная
Представляет собой сеть разветвленных каналов, по которым перемещается нагретый воздух. Воздушное отопление цеха происходит следующим образом.
Через специальное оборудование, включающее в себя фильтры и вентиляторы, производится забор наружного воздуха. Поступающие воздушные массы нагреваются в специальной электрической или газовой установке. Далее горячий воздух распределяется по всем рабочим зонам здания с помощью разветвленной канальной системы. Система получила высокую популярность благодаря своим преимуществам:
отсутствие радиаторов и теплоносителя, что значительно снижает теплопотери;
КПД – до 95%;
совместимость отопительного контура с вентиляционным;
На сегодняшний день известен еще один весьма выгодный способ, с помощью которого можно обустроить отопление ангара или любого другого большого помещения подсобного типа – использование водяных ИК панелей.
В данном случае жидкость-теплоноситель нагревается до 160 °C и поступает в излучающие трубки, расположенные под потолком. Инфракрасный излучатель эффективно рассеивает тепло по всему объему отапливаемого помещения. Таким образом, оборудование функционирует не на конвективном, а на лучистом принципе.
Уникальность подобного оборудования заключается в том, что воздух в помещении не нагревается. Обогреву подлежат различные типы поверхностей, в том числе поверхность оборудования, товаров, стеллажей, стен, полов, потолков и даже людей, находящихся в помещении.
С помощью водяных ИК панелей можно эффективно организовать отопление цеха, в котором выполняются сварочные, столярные и другие производственные работы.
В таком случае целью метода является не обогрев самого помещения или сырья, а обеспечение теплом рабочего персонала.
Основные достоинства
быстрая и простая установка необходимого оборудования;
возможность обогрева определенных локальных зон складских помещений;
минимальные тепловые потери;
долговечность, надежность и безопасность;
дополнительные функции шумопоглощения, освещения и вентиляции.
К тому же отопление склада, цеха или ангара посредством такого излучателя является экономически целесообразным процессом, так как экономия достигает 50%, если проводить параллели с прочими методами отопления складского хозяйства.
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.
