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.

Выбор и виды систем отопления для складских помещений

Система отопления – это комплекс технических элементов для получения тепла, его переноса и передачи во все обогреваемые помещения. Отопление может быть местным или центральным. В первом случае тепловое оборудование и трубопровод конструктивно объединены в одно устройство и установлены в отапливаемом помещении. Местное отопление не вполне подходит для складов в силу специфики самих терминалов.

Здесь оптимальной будет центральная система, в которой котел или теплогенератор вынесены в отдельное помещение. При составлении проекта отопления склада особое внимание уделяют расчету категории пожарной опасности и расположению основного оборудования. Все приборы должны быть доступны для технического обслуживания и ремонта.

Виды систем отопления с разными теплоносителями

По виду теплоносителя различают паровое, воздушное и водяное отопление склада. В некоторых случаях системы комбинируют, устраивая паровоздушный, пароводяной или водовоздушный обогрев. Обо всем по порядку.

Паровые системы

Теплоноситель – сухой насыщенный пар с температурой не более 130 °С. Система может быть разомкнутой, когда конденсат передается в теплообменник насосом, или замкнутой, когда конденсат перемещается самотеком. Основные преимущества:

• минимальные потери тепла в теплообменниках;
• быстрый нагрев радиаторов и других отопительных приборов;
• малая инертность;
• возможность обогрева многоэтажных зданий;
• компактность оборудования;
• низкое гидростатическое давление в системе.

• высокие потери тепла в паропроводах, как следствие – уменьшение КПД;
• шумность;
• нельзя сделать температуру теплоносителя ниже 100 °С;
• интенсивная коррозия металлических элементов контура.

Паровое отопление разрешено для терминалов с негорючей и неядовитой пылью, негорючими и не поддерживающими горение парами и газами. Паропроводы монтируются отдельно от системы вентиляции и кондиционирования.

Воздушные системы

Воздушные системы отопления складов являются самыми распространенными на сегодняшний день. Теплоноситель – воздух, который нагревается при прохождении через электроагрегат. Нагретый воздух распределяется равномерно по объему склада через систему воздуховодов. Агрегаты монтируют на крыше и вдоль стен. Система хорошо подходит для обогрева высоких комплексов большой площади.

• возможность совмещения отопительного контура с вентиляцией для притока свежего воздуха в помещение;
• высокий КПД до 95%;
• быстрый прогрев воздуха благодаря отсутствию промежуточного теплоносителя;
• возможность автоматизации системы отопления, настройки точных параметров.

Места выпуска теплого воздуха проектируют таким образом, чтобы на пути воздушного потока не было массивных строительных конструкций. При высоте склада менее 8 метров выпуск осуществляют настилающими струями, при высоте более 8 метров – ненастилающими струями. Воздушная струя при выпуске воздуха настилается на потолок на высоте, равной 0,85 от высоты терминала (Н). Ненастилающие струи образуются на высоте 0,35-0,65 Н от пола. Расстояние между воздухораспределителями при установке в ряд составляет не более трех высот помещения.

Воздушное отопление склада экономичное в эксплуатации, быстро окупается, может монтироваться с воздуховодами или без них. Система эффективно работает в терминалах с высокими потолками, позволяет равномерно прогреть весь объем воздуха. Совмещение отопления с вентиляцией и кондиционированием сокращает финансовые затраты на реализацию проекта.

Если нет потребности в постоянном обогреве складских помещений, но и нельзя допускать сильного падения температуры, используют тепловые пушки как более компактные устройства. Оборудование размещают по периметру терминала и подключают к датчикам термостата. Когда температура опускается до установленного значения, оборудование включается и начинает генерировать тепло. Устройство такого отопления не требует составления проекта, позволяет быстро прогреть помещение. Но после выключения тепловой пушки воздух так же быстро остывает.

Водяные системы

Теплоносителем в водяной системе отопления может быть вода или антифриз на водной основе. Для небольших помещений устраивают контур с естественной циркуляцией. Трубы располагают под углом, чтобы вода перемещалась под действием силы тяжести. Для складов большой площади такое решение будет не эффективным, требуется установка насосов. Системы с принудительной циркуляцией имеют высокий КПД, но требуют электроэнергии.

Водяное отопление часто выбирается владельцами складских помещений как наиболее оптимальный вариант. В тех местах, где есть возможность подключения к центральной сети, задача упрощается. При отсутствии такой возможности расчет отопления склада должен включать выбор котла и устройство отдельного помещения под котельную. В качестве недостатка такой системы указывают эстетическую составляющую – трубы вдоль стен не украшают склад.

Преимущество водяных систем над паровыми – равномерный прогрев отопительных приборов, воздух не пересушивается, сохраняются оптимальные условия для товаров. Но такое отопление не рекомендуется устраивать в складских терминалах выше пяти этажей. Это связано с тем, что теплый воздух поднимается и скапливается вверху, увеличивая утечки тепла через крышу и оставляя холодными зоны первого этажа. В складах с высокими верхами и водяным отоплением для повышения эффективности специалисты монтируют потолочные вентиляторы. Вращение пропеллеров в зимний период обеспечивает циркуляцию теплого воздуха по всему объему склада, а летом дает некоторую прохладу.

Воздушно-тепловые завесы

Воздушные завесы необходимы для разделения зон с разными температурными режимами. Оборудование монтируется в проеме дверей, окон, ворот. Завеса образуется в результате движения высокоскоростного потока воздуха. Это своего рода невидимая преграда, которая не позволяет выходить теплому воздуху и не впускает холодный воздух снаружи. Кроме того, воздушная завеса изолирует склад от выхлопных газов, пыли и прочих негативных явлений без создания помех для передвижения спецтранспорта.

Ширина завесы 0,6-2,5 метра. В более широкие проемы монтируют несколько приборов вплотную друг к другу. При расчете тепловой завесы учитывают такие факторы:

• максимальная температура подаваемого воздуха 50 °С у входа;
• температура воздуха, поступающего снаружи 5-14 °С;
• скорость воздуха не более 8 м/с у входа и не более 25 м/с у технологических проемов и ворот;
• установка тепловых завес оправдана для входных дверей без тамбуров, открывающихся пять и более раз в сутки или на 40 минут в смену.

Виды систем отопления по источнику энергии

В качестве источника энергии может использоваться газ, электричество или твердое/жидкое топливо.

Газовое отопление склада

В газовых системах отопления в качестве источника тепла используют газовые воздухонагреватели или котлы. Это довольно простой и экономичный способ обогрева, особенно при наличии центральной газовой магистрали. Специальное оборудование тоже стоит недорого, но устройство такого отопления требует согласований с надзорными органами и составления грамотного проекта разводки. Каждый газовый котел должен иметь свою питающую трубу и отдельный дымоход.

Отопление склада электричеством

Здесь речь не пойдет об использовании электрических котлов. Ввиду высокой стоимости электроэнергии установка такого оборудования экономически не всегда бывает выгодна. Эксплуатация электрокотлов очень дорого обойдется владельцам больших складских площадей.

Относительно новый метод создания комфортных условий для сотрудников склада – монтаж инфракрасных тепловых излучателей. Специальные панели монтируют на потолке, непосредственно над рабочим местом. Происходит локальный нагрев людей, пола, предметов обстановки. Воздух при этом не нагревается и не циркулирует. Основные преимущества инфракрасных излучателей:

• компактное размещение на потолке;
• малый вес;
• простой монтаж.

Такой способ отопления подходит для складов любого назначения и любой площади. Инфракрасные панели при постоянном использовании потребляют немало электричества, но это почти вдвое меньше, чем содержание электрокотлов.

Установка излучателей оправдана в случаях, когда устроить водяное, паровое или воздушное отопление не представляется возможным, например, при отсутствии топлива. Выбор инфракрасного оборудования зависит от группы пожароопасности помещения

Технические нормативы

Различные СНиП, ППБ и ПУЭ регламентируют правила устройства систем отопления в складских помещениях, но разобраться в дебрях технической терминологии может только специалист. Вот некоторые выдержки из регламентов:

1. СНиП 2.11.01-85 пункт 5.3 говорит о том, что в складских помещениях допускается монтаж воздушного отопления или совмещение воздушного отопления с локальными нагревательными приборами.
2. ПУЭ пункт 7.4.25: если в пожароопасной зоне любого класса (к которым относятся и склады) возможно отопление только с помощью электронагревательных приборов, то нагревающиеся поверхности необходимо защищать от контакта с горючими веществами. Под приборами должна быть устроена подставка из негорючего материала. Для защиты используют несгораемые экраны, которые не пропускают тепловое излучение. В пожароопасных зонах складов, музеев, архивов, библиотек и т. д. запрещено использовать электронагревательные приборы. Исключение – специально предназначенные помещения, например, столовая.
3. СНиП 41-01-2003 пункт 7.9.1. Не допускается размещать отопительное оборудование в обслуживаемых складских помещениях категории А, Б, В1-В4. В терминалах категории В2, В3, В4 возможно размещение отопительного оборудования при соблюдении нескольких условий:
   • нагревательные приборы должны иметь степень защиты не ниже IP-54;
   • помещение склада должно быть оборудовано автоматической пожарной сигнализацией, которая при пожаре может отключить оборудование.
4. СНиП 41-01-2003 пункт 12.2. Электроприемники для отопительных систем должны быть той же категории, что и электроприемники инженерного и технологического оборудования склада.

1. СНиП 41-01-2003 пункт 12.18. При эксплуатации воздухонагревателей для отопления склада необходимо предусматривать защиту от перегрева.
2. СП 31-110-2003 пункт 15.7. Запрещено применение на складах с горючими материалами нагревательных приборов с прямым переходом электрической энергии в тепловую. Такое оборудование можно устанавливать в подсобных помещениях и комнатах для обслуживающего персонала, которые отделены от складского терминала стеной.
3. СНиП 2.04.05-91. В помещениях категории А, Б, В без выделения аэрозолей и пыли можно устраивать водяное и паровое отопление с максимальной температурой пара 130 °С, воды – 150 °С. Если в складском помещении категории А или Б выделяется пыль или аэрозоль, то максимальная температура принимается 110 °С, в помещениях категории В – 130 °С. Если на складе хранятся вещества, способные при взаимодействии с водой и паром образовывать горючие, самовозгорающиеся или взрывоопасные вещества, то паровое и водяное отопление монтировать запрещено.
4. Для отопления вспомогательных и подсобных комнат можно использовать масляные радиаторы, питающиеся от самостоятельной электросети и имеющие терморегуляторы.

В целом все нормативы говорят об устройстве газового отопления для складов, но допускается и применение электрооборудования. Электрический котел должен быть установлен в отдельном помещении или пристрое со стенами из негорючих материалов.

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.