Системы отопления производственных помещений

Вы здесь

В нашей стране промышленность представлена достаточно широко: работают множество отраслей таких, как машиностроение, металлургический сектор, химическая промышленность, добыча и переработка различных полезных ископаемых, сектор аграриев и т.д.

Каждый такой производственный сектор состоит из многих предприятий, которые в свою очередь включают в себя большое количество промышленных площадок, цехов и зданий. Почти все здания и помещения производств необходимо отапливать в холодный сезон.

Это достаточно сложная проблема, которая требует хорошо продуманного решения. Для этих целей разрабатывается технико-экономическое обоснование (ТЭО) разного рода тех. решений принимая во внимание всю необходимую нормативную документацию.

К примеру, можно обустроить единственную котельную для всех зданий завода. При этом носитель тепла будет попадать в каждое из зданий благодаря трубопроводам. Такой подход чреват значительными затратами на строительство и содержание теплосетей, а также будет необходимо мощное оборудование самой котельной. С другой стороны, можно обустроить котельную в каждом здании завода для автономного отопления. Этот вариант исключает затраты на содержание теплосетей, однако включает затраты на содержание каждой из котельных.

Нельзя сразу определить какой из вариантов будет выгоднее – ведь нужно сопоставить все экономические и технические факторы организации отопительной системы в каждом из вариантов. Помимо этого, также нужно учитывать тип топлива для работы котлов и расходы на него. Именно поэтому проектирование отопительной системы должно базироваться строго на нормативной документации для учета всех необходимых факторов.

В нашей статье мы расскажем о различных видах отопительных систем, которые могут быть применены в промышленности.

Какой вид отопления производственного цеха выбрать

Температура внутри здания и средства обустройства отопительной системы будут обусловлены следующими факторами:

Постоянные рабочие места. Подобными рабочими местами называют рабочие зоны, где сотрудник проводит больше половины своего рабочего дня – более 50% общего времени или же более двух часов непрерывно. Такое определение дает нам ГОСТ 12.1.005-88. Наличие таких зон обязывает нагревать производственное помещение до температур в районе 18-20 °С, если же в производственном здании отсутствуют такие рабочие места – его отопление может быть «дежурным» и достигать всего 5 °С.
Нормативные условия для производственного процесса или для самого конечного продукта. Так, к примеру, необходимо учитывать выделения тепла в производственных процессах, которые проводятся в цехе. Поскольку возможна такая ситуация, что отопительная система будет обустроена таким образом, чтобы в цехе была температура в районе 20 °С, но по факту значения будут значительно выше (30-40°С и более) из-за выделяющегося тепла в процессе производства.
Размеры площади цеха или здания. Цеховые здания, как правило, очень высокие. Во многих случаях нет смысла отапливать всё здание в полном объёме. На основании порядка распространения тепла выделяют конвективное и лучистое отопление.

Конвективное отопление предполагает прогрев воздуха внутри здания, от которого в последствии прогреваются и предметы внутри здания. При такой системе используют регистры, отопительно-вентиляционные агрегаты, тепловые пушки и тепловые завесы для передачи тепла.

Принцип работы конвективного отопления

Лучистое отопление же, напротив, прогревает предметы внутри здания, а воздух прогревается за счет них.

Принцип работы лучистого отопления

При этом, ресурсом для всех систем отопления будет какое-то топливо: газ, электричество или дизель.

Водяное отопление

В помещениях при производстве зачастую используют отопительные системы, где носителем тепла выступает вода. Здесь применяются не радиаторы, а специальные регистры, составленные из гладких труб. Такие трубы производятся чаще всего из стали по нормативам ГОСТ 10704-91. За исключением случаев, когда условия эксплуатации подразумевают агрессивную среду. В таком случае трубы изготавливают из нержавеющей стали. Эта система отопления является конвективной.

Регистры удобны тем, что их чистка от оседающих веществ производства, масла или пыли гораздо легче нежели чистка радиатора. При случайном повреждении в процессе производства какого-либо участка регистра, его сможет заварить любой сварщик на предприятии. В то время как радиатор придется отдавать в ремонт.

Водяное отопление склада

Плюсы эксплуатации регистров:

Простота в использовании, изготовлении и монтаже
Приемлемая цена
Низкая чувствительность к перепадам давления
Могут выдержать давление до 1 Мпа.

Такой тип отопления для производственных помещений будет уместен, если имеющаяся зона наружных ограждений ничем не занята и туда можно будет установить регистры, а также организация располагает своей котельной, где будет подготавливаться носитель тепла – вода.

Воздушное отопление

Воздушным отоплением именуют системы, где в качестве носителя тепла выступает горячий воздух. Они также являются конвективными.

Существуют местные и центральные воздушные отопительные системы.

Система воздушного отопления

Местные системы воздушного отопления.

Эти системы представляют собой работу различных вентиляционных аппаратов для отопления, тепловых пушек и воздушных завес внутри помещения.

Принцип функционирования вентиляционных аппаратов для отопления.

Воздух внутри производственного помещения попадает в аппарат при помощи вентилятора. Затем внутри аппарата с помощью калорифера (теплообменника) воздух нагревается, после чего попадает обратно в помещение. Вентиляционные аппараты функционируют на основе принципа рециркуляции. Калориферы при этом в большинстве случаев водяные.

Плюсы использования вентиляционных аппаратов для отопления:

Аппараты могут размещаться под потолком, что освобождает рабочие площади для производственных процессов.
Распределение тепла происходит равномерно.
Благодаря тому, что каждый вентиляционный аппарат имеет жалюзи, нагретой струёй воздуха можно управлять, направляя его в необходимую точку.

Минусы использования вентиляционных аппаратов для отопления:

Нужен носитель тепла в калорифере, который будет нагревать внутреннюю среду помещения до необходимых значений температуры.
Чтобы произвести качественный монтаж, нужен специально обученный персонал, который учтет все рекомендации производителей, установит воздушники и спускники в необходимых местах и количестве для правильной работы всей системы.

Тепловые пушки

Работа тепловых пушек также основана на принципе рециркуляции. Только в этих приборах элементом для обогрева внутреннего воздуха помещения выступают ТЭНы. Или же тепловые пушки могут использовать в качестве топлива для работы дизель или газ, такие варианты приборов также присутствуют на рынке.

Плюсы использования тепловых пушек:

Нет сложностей с монтажом, сами пушки легко переместить внутри помещения в нужную зону.
Быстро нагревают воздух до необходимых значений температур.

Минусы использования тепловых пушек:

Необходима площадь для размещения пушек, тем самым уменьшается рабочая зона для производственных целей
Требуется дорогостоящее топливо (дизель, электроэнергия)
Работа пушек не может быть автоматизирована, поэтому за ними необходимо постоянно следить
Имеется риск появления пожара в результате перегрева тепловой пушки
Если в организации используется тепловая пушка на дизеле, то в результате её функционирования в воздух производственного помещения могут попасть продукты горения, что может привести к отравлению рабочего коллектива.

Центральная система воздушного отопления.

Такая структура отопления может быть применена в производственных зданиях, где присутствует приточная вентиляция.

Выделяют три разных режима такого отопления:

Схема полной рециркуляции. В такой системе весь воздух из производственного здания прогревается в калорифере и попадает обратно в помещение.
Схема частичной рециркуляции. В этом случае часть воздуха из производственного помещения смешивается с воздухом, поступающим снаружи, после чего он прогревается в калорифере и выпускается обратно в здание.
Прямоточная схема. В этом случае нагревается исключительно наружный воздух, который затем попадает в помещение.

Плюсы использования системы центрального воздушного отопления:

Увеличивается рабочая площадь для производственных целей благодаря отсутствию отопительных приборов.
Такой вариант прогрева воздуха наиболее комфортен для человека.
Гибкий режим регулировки, система может менять количество тепла, попадающего в помещение.

Минусы использования системы центрального воздушного отопления:

Использование рециркуляционных схем подлежит регламенту СП 60.13330.2016, при этом использование повсеместно рециркуляционных схем не разрешено. А при прямоточной схеме будут велики затраты на обогрев наружного воздуха, поскольку потребуется увеличение мощности приточной установки.
Установка системы воздуховодов и приборов для централизованного воздушного отопления весьма затратное мероприятие. Если в здании не нужна принудительная вентиляция, то установка такого вида отопления не оправдана.
Централизованное воздушное отопление жестко регулируется по нормам противопожарной безопасности из-за риска распространения пожара в соседние комнаты по сети воздуховодов.

Газовое отопление

На сегодняшний день нет «газовых» отопительных систем. Газ используется только как ресурс для выработки тепла в котельных, где идёт прогрев носителя тепла для водяного или воздушного отопления. Существуют и тепловые пушки, которые используют в качестве топлива для работы газ, а также газовые инфракрасные обогреватели.

Электрическое отопление

Здесь такая же ситуация, как и с газовым отоплением. С позиции специалистов этой области неправильно отводить электрическому отоплению отдельный вид, поскольку электричество используется только в качестве источника тепла. Например, за счет электричества могут нагреваться котлы в котельной, оно используется для работы тепловых пушек, конвекторов, завес и инфракрасных обогревателей.

Инфракрасное отопление

Этот тип организации структуры отопления причисляют к лучистому. Нагрев воздуха в производственном здании происходит за счет обмена теплом инфракрасных обогревателей с предметами внутри помещения и его ограждениями.

Инфракрасные обогреватели, прогретые до определённых температур, начинают выделять тепло, которое активно забирают в себя предметы и ограждения вокруг. В то же время часть тепла отражается и создается, так называемое, вторичное излучение, которое также может быть поглощено другими ограждениями и предметами.

Отопление цеха инфракрасными обогревателями

Лучистое отопление дает более высокие значения температур на плоскости предметов и ограждений нежели конвективное. Благодаря этому свойству комфортные условия для персонала будут достигнуты при меньших значениях температуры внутри здания.

Отопление инфракрасного типа может быть реализовано множеством различных устройств. По типу монтажа различают:

Потолочные
Напольные
Настенные

По виду излучаемых волн инфракрасные приборы могут быть:

Коротковолновыми (0.74 - 2.5 мкм длина волны)
Средневолновыми (2,5 – 50 мкм длина волны)
Длинноволновыми (50 – 200 мкм длина волны)

В качестве источника тепла для инфракрасных приборов используется либо электричество, либо газ.

Плюсы использования инфракрасного обогрева:

Коэффициент полезного действия очень высок.
Нагрев до комфортных условий для персонала достигается при меньших значениях температуры воздуха внутри помещения
Функционирование обогревателя происходит почти без шума
При таком виде обогрева нет конвекции, что означает, что не поднимается лишняя пыль в помещении
Экономия в потреблении энергии
При размещении обогревателей под потолком значительно экономится рабочая площадь помещения

Минусы использования инфракрасного обогрева:

Присутствие источника пламени в таком типе отопления вводит лимит по использованию их в производственных зданиях с пожаро-взрывоопасными веществами.
Если обогреватель функционирует с помощью газа, то в воздух могут попадать продукты его сгорания, что несет опасность для дыхания персонала
Электрическое инфракрасное оборудование потребляет довольно много энергии
При попадании людей под прямое излучение прибора возможно ухудшение их состояния здоровья

Нормативно-технические требования

Выбор отопительной системы регулируется требованиями СП60.13330.2016 и ГОСТ 12.1.005-88.

ГОСТ 12.1.005-88 обозначает нормы микроклимата в производственном здании, которых стоит придерживаться с учетом категории проводимых в помещении работ. При применении инфракрасных приборов обязательно следует соблюдать пункт 1.8 ГОСТ 12.1.005-88, где обозначены нормы интенсивности облучения рабочего штата людей.

А также в разделе 3 ГОСТ 12.1ю005-88 прописаны нормы предельно-допустимых концентраций (ПДК) различных опасных веществ внутри здания. Эти нормы важны при применении газовых или дизельных приборов, так как при их работе в воздух будут попадать продукты сгорания этого топлива.

Нормы, приведенные в таблице Д.1 СП60.13330.2016, регулируют использование различных отопительных систем в разных производственных зданиях. СП60.13330.2016 также вводит жёсткие ограничения на использование инфракрасных приборов. Согласно пунктов 6.2.9 и 6.2.10 не разрешается использовать инфракрасные приборы газового или электрического типа на:

Взрывоопасных производствах
Подвальных и цокольных этажах
В зданиях, которым присвоена V степень огнестойкости
В помещениях с присвоенной любой степенью огнестойкости, если класс конструктивной пожарной опасности у помещения С1, С2 или С3

На основании пункта 6.4.1 в зданиях, где может выделяться пыль горючих материалов, все отопительные приборы должны иметь гладкую поверхность.

На основании пункта 6.4.14 использование электроотопительных устройств возможно только при наличии уровня защиты поражения током класса 0.

Производственные корпуса, этажность которых не превышает трех этажей (не считая цокольный этаж), могут обладать схемой индивидуального отопления.

Кроме того, каждое предприятие подчиняется своим нормам и требованиям, подчиняющимся специфике работы самого предприятия. Эти нормы в рамках данной статьи мы рассматривать не будем.

Расходы на установку и использование систем отопления

Все расходы на установку и использование той или иной отопительной системы мы свели в таблицу ниже.

Первоначальные расходы	Расходы при использовании
Отопительная система водяного типа
Обустройство котельной Создание магистральных тепловых сетей ИТП внутри помещения Обустройство трубопроводов и регистров внутри помещения	Энергозатраты циркуляционных насосов Обслуживание системы Расход топлива котлами
Отопление при помощи отопительно-вентиляционных агрегатов
Обустройство котельной Создание магистральных тепловых сетей ИТП внутри помещения Обустройство трубопроводов внутри помещения до отопительно-вентиляционных агрегатов Отопительно-вентиляционные агрегаты	Энергозатраты циркуляционных насосов Энергозатраты вентиляторов, встроенных в конструкцию отопительно-вентиляционых агрегатов Обслуживание систем Расход топлива котлами
Отопление при помощи тепловых пушек
Расходы на покупку тепловых пушек	Повышенные затраты энергии нагревателя Затраты энергии вентилятора, встроенного в конструкцию тепловой пушки
Центральное воздушное отопление
Обустройство котельной Создание магистральных тепловых сетей ИТП внутри помещения Воздуховоды внутри помещения	Энергозатраты циркуляционных насосов Энергозатраты вентиляторов, входящих в конструкцию приточных установок Обслуживание систем Расход топлива котлами
Инфракрасные обогреватели газовые
Обустройство газораспределительной станции Создание магистральных сетей газопровода Обогреватели внутри помещения Обустройство системы оповещения при превышении концентрации угарного газа	Обслуживание систем газораспределения Расход газа
Инфракрасные обогреватели электрические
Обогреватели внутри помещения	Повышенные затраты энергии ТЭНов обогревателей

Заключение

Создание отопительной системы для производственных помещений – это проблема, требующая комплексного решения. Ещё до составления проекта клиент наряду с проектной организацией обязан учесть все требования нормативных документов, выявить «за и против», учесть экономические затраты.

Не существует отопительной структуры хорошей или плохой. Каждая система идеальна для своего производственного помещения с учетом распространяющихся на неё нормативов и технико-экономического обоснования. Только учитывая все аспекты возможно создание безопасной для персонала и не затратной с экономической точки зрения отопительной системы.

Есть вопросы?

Если вы не нашли ответа на свой вопрос в нашей статье, то мы с удовольствием проконсультируем вас по телефону. Бесплатный звонок по России: +7 800 301-02-65. Или же вы можете отправить свой вопрос на нашу электронную почту - info@teploobmennik-russia.ru.