Система автономного отопления цеха предприятия при помощи ГЛО, рекуператоров и газовоздушного отопления
Газовые системы лучистого отопления
Состав газовой системы лучистого отопления (ГСЛО):
• газовые инфракрасные излучатели (ИКНГ), устанавливаемые в верхней части помещения;
• система управления, позволяющая полностью контролировать процесс отопления (программируемые одноканальные и двухканальные термостаты с термосопротивлениями).
Принцип работы
Горячие продукты сгорания газа, проходя внутри труб ИКНГ, нагревают их до высокой температуры. Инфракрасный излучатель посылает длинноволновые тепловые лучи поверхностям (полу, стенам, предметам), нагревая их, а они, в свою очередь, отдают это тепло воздуху. В результате излучатель эффективно обогревает зоны нахождения человека, а не весь объем помещения и является энергосберегающей системой.
В условиях российской зимы средний срок окупаемости составляет 1,5–2 года. Затем ГСЛО начинает приносить прибыль в виде солидной экономии.
Система управления осуществляет непрерывный мониторинг и зональный обогрев по заданным температурным режимам (рабочему, дежурному, режиму выходных и праздничных дней). Предприятие с односменным режимом работы только за счет перевода системы обогрева в режим дежурного отопления в нерабочее время, выходные и праздничные дни сэкономит до 40% газа в год.
Помимо этого, в сравнении с конвективным обогревом, ГСЛО позволяет избежать потерь:
- в котельных;
- на нагрев воды;
- при транспортировке теплоносителя.
Общая экономия затрат тепла на обогрев может достигать 70% по сравнению с традиционной системой отопления. При существующем уровне цен расходы на отопление уменьшаются в 5–10 раз.
Основные преимущества:
· современные материалы, обеспечивающие долгий срок эксплуатации и легкость конструкции;
· удобство монтажа;
· не требуются дополнительные площади;
· не требуются теплотрассы, радиаторы отопления, нет проблем размораживания;
· ремонтопригодность, минимальное техническое обслуживание;
· уменьшение расхода энергии;
· работа в автоматическом режиме;
· быстрый выход на рабочий режим (5–7 минут после включения);
· малая тепловая инерция, быстрый прогрев помещения;
· уменьшение перепада температуры между полом и потолком;
· возможность зонального отопления и отопления по сменам;
· возможность снижения температуры в помещении без потери ощущения комфорта (поддерживает оптимальную температуру в зоне пребывания людей);
· отсутствие сквозняков, поскольку нет принудительного перемещения воздуха;
· бесшумность, безопасность и надежность благодаря многоступенчатой автоматике защиты «Honeywell».
ИКНГ производства ИЭМЗ «Купол» отличаются невысокой стоимостью: разница цен на оборудование одинаковой мощности, по сравнению с изделиями других производителей, может достигать 30%.
Газовые системы лучистого отопления идеальны для обогрева:
· производственных предприятий;
· складских помещений;
· мастерских по обслуживанию автомобилей;
· механических мастерских;
· пожарных депо;
· локомотивных депо;
· погрузочно-разгрузочных площадок;
· сельскохозяйственных сооружений;
· самолетных ангаров;
· демонстрационных залов по продаже автомобилей;
· физкультурно-оздоровительных комплексов и спортивно-тренировочных учреждений.
ОАО «ИЭМЗ «Купол» производит ИКНГ мощностью от 15 до 55 кВт.
|
Технические характеристики ИКНГ
|
|
|
Напряжение питания, В |
220 |
|
Частота питания электрической сети, Гц |
50 |
|
Потребляемая электрическая мощность, не более, Вт |
80 |
|
Потребляемая электрическая мощность, не более, А |
0,4 |
|
Топливо |
Природный газ |
|
Подводящий газоотвод |
G 1/2″ |
|
Рабочий напор давления газа, кПа (мбар): |
|
|
минимальное входное давление, природный газ |
1,8 (18) |
|
максимально допустимое входное давление |
5,0 (50) |
|
давление газа на сопло (жиклере), природный газ |
0,9 (90) |
Наши газовые системы лучистого отопления установлены и успешно эксплуатируются на многих предприятиях России, в т. ч.:
- ОАО «Ижавто», г. Ижевск;
- ОАО «Туймазыхиммаш», г. Туймазы;
- ОАО «Ишимбайский станкоремонтный завод», г. Ишимбай;
- ОАО «Белгородский завод горного машиностроения», г. Белгород;
- ООО «Ижметаллкомплект», г. Ижевск;
- НГДУ «Азнакаевскнефть», ОАО «Татнефть»;
- ОАО «Искра», г. Кумертау;
- ОАО ВСМПО «АВИСМА», г. Верхняя Салда;
- ОАО «Гагаринский светотехнический завод», г. Гагарин;
- ОАО НПП «Старт», г. Великий Новгород;
- ОАО «СОЭМИ», г. Старый Оскол.
Продукция соответствует всем требованиям международных и российских стандартов и имеет все необходимые сертификаты.
Гарантийный срок на ИКНГ составляет 24 месяца со дня ввода в эксплуатацию.
Отопление производственных помещений, его особенности
Производственные помещения значительно отличаются от жилых квартир своими размерами и объемами. В этом состоит кардинальное отличие промышленных систем вентиляции от бытовых комплексов. Варианты обогрева просторных нежилых зданий исключают использование конвекционных методов, вполне действенных для обогрева жилья.
Большие размеры производственных цехов, сложность конфигурации, наличие множества приборов, агрегатов или машин, выделяющих в пространство тепловую энергию, нарушат процесс конвекции. Он основан на естественном процессе подъема теплых слоев воздуха, циркуляция таких потоков не терпит даже малых вмешательств. Любой сквозняк, горячий воздух от электродвигателя или станка, направит потоки в другую сторону. В промышленных цехах, складских помещениях имеются большие технологические проемы, способные прекратить работу систем обогрева малой мощности и устойчивости.
Кроме того, конвекционные методы не обеспечивают равномерного нагрева воздуха, важного для производственных помещений. Большие площади требуют одинаковой температуры воздуха во всех точках помещения, иначе возникнут затруднения для работы людей и течения производственных процессов. Поэтому для производственных помещений необходимы специфические способы обогрева, способные обеспечить правильный микроклимат, соответствующий санитарным нормам и требованиям СНиП.
Промышленные системы отопления
В число наиболее предпочтительных способов обогрева промышленных помещений входят:
Кроме того, имеются два варианта систем отопления по типу охвата площади:
- централизованная
- зональная
Централизованные системы
Централизованные системы создаются для максимально равномерного нагрева всех участков цеха. Это бывает важно при отсутствии конкретных рабочих мест, необходимости постоянного перемещения людей по всей площади цеха.
Зональные системы
Зональные системы отопления образуют участки с комфортным микроклиматом на рабочих местах без полного охвата площади цеха. Такой вариант дает возможность сэкономить средства, не расходуя ресурсы и тепловую энергию на балластный подогрев неиспользуемых или непосещаемых людьми участков цеха. При этом, технологический процесс не должен быть нарушен, температура воздуха должна соответствовать технологическим требованиям.
1. Система газовоздушного отопления.
Общий вид системы газовоздушного отопления.
Проблемы теплоснабжения производственных помещений, цехов
Задача теплоснабжения производственных помещений (цехов) — всегда считалась неординарной. И дело здесь не только в том, что, в отличие от жилых и административных зданий, производственные здания всегда создаются под определенную и часто уникальную технологию, требующую особых условий по температуре, комфортности, влажности и запыленности внутреннего воздуха.
Не назовешь исключительным и такой случай, когда в границах одного производственного помещения необходимо создать несколько рабочих зон с разными условиями климатического комфорта. И, само собой разумеется, что практически каждое производство связано с жёстким исполнением нормативных требований по промышленной санитарии, взрыво- и пожароопасности.
Площадь здания на плане редко можно обозначить трёхзначным числом. Тысячи, а то и десятки тысяч квадратных метров пола под одной крышей. Вся эта площадь заставлена оборудованием, пронизана транспортными, электросиловыми и технологическими коммуникациями. Не может не впечатлять и высота производственных помещений. Она, как правило, составляет, как минимум, 6-7, а средняя — 14-18 метров. Не являются редкостью высоты в 20 и даже 24 метра. И это при высоте рабочей зоны всего в 2 метра, которую и надо обогревать.
Отопить даже среднее по размерам производственное помещение с помощью водяной или паровой системы отопления практически невозможно. Десятки километров распределительных трубопроводов упрутся в фундаменты технологического оборудования, перекроют проходы, пересекутся с силовыми сетями и сетями управления, расположенными ниже отметки пола. Да и гидравлической устойчивости работы таких сетей достичь очень трудно. Добавьте к этому высокую плотность блуждающих токов, характерную для производственных помещений, вызывающую интенсивную электрохимическую коррозию водяных тепловых сетей и сетей конденсатопроводов. Слишком дорого и слишком сложно.
Именно эти, описанные выше сложности, объясняют то, что до недавнего времени практически единственным способом отопления производственных помещений являлось воздушное отопление. Воздух из отапливаемого помещения забирается вентилятором, подается на водяной или паровой калорифер и по воздуховодам направляется в рабочую зону. Распределение воздуха в рабочей зоне осуществляется с помощью распределительных головок или в виде направленных струй. Это несколько разгружает рабочую зону от систем разводки тепла и позволяет достичь достаточно равномерного его распределения на больших площадях цеха. К преимуществам воздушной системы можно отнести и то, что она легко совмещается с приточными системами вентиляции.
Но этими, не всегда очевидными достоинствами, преимущества воздушных систем отопления исчерпываются. А вот перечень недостатков мог бы занять не один лист нашего описания. И, прежде всего, к этим недостаткам следует отнести теплофизические свойства воздуха, как теплоносителя. Воздух обладает крайне низкой теплоемкостью (в четыре раза меньшей, чем у воды). Следовательно, для переноса значительных тепловых нагрузок (а тепловая нагрузка только одного среднего цеха может сравниться с потребностью в тепле нескольких жилых многоэтажных зданий) требуется перемещать весьма внушительные массы воздуха. И, если объемы, занимаемые вентиляционными камерами и воздуховодами, исключающие из полезного использования до 5% объемов производственных помещений, можно отнести к малым бедам, то затраты на электроэнергию, приводящую в действие вентиляторы воздушных систем отопления к малым бедам отнести никак не удается. Ведь эти затраты даже в расчетном режиме работы не уступают затратам на тепловую энергию, потребляемую системами воздушного отопления. А в режимах с температурой наружного воздуха выше расчетной (а эти режимы составляют не менее 80% продолжительности отопительного периода) превосходят их.
Но и это еще не все. Рабочая, обитаемая зона производственных зданий и требует всего 20-30% их общего объема. Именно эти 20-30% объема здания и требуют поддержания комфортных условий, необходимых для работы персонала. Нагрев 70-80% воздуха, находящегося над рабочей зоной, следует отнести к прямым потерям. Но ведь всем известно, что удержать теплый воздух внизу еще никому не удавалось. Он неизбежно будет стремиться вверх, под крышу здания. Поэтому рост температуры воздуха от пола к потолку в производственных зданиях, оборудованных воздушными системами отопления составляет 2,5°С на метр высоты. Это означает, что в здании высотой 12 м при средней температуре в рабочей зоне 15°С воздух под крышей оказывается нагретым до 40° С. Такой «убойный» перегрев внутреннего воздуха зданий приводит к резкому возрастанию тепловых потерь через наружные ограждения, верхние перекрытия, стены, световые проёмы и фонари.
И на этом беды системы воздушного отопления не кончаются
Распределение приточного воздуха в рабочей зоне осуществляется при достаточно высокой скорости воздуха. Это приводит к сквознякам и снижению комфортности за счет увеличения выделения тепла телом человека. Эксплуатация системы воздушного отопления в нормальном режиме (без недотопа) вынуждает поддерживать в помещении завышенную на 1-2°С температуру и сопровождается, как следствие, увеличением тепловых потерь через наружные ограждения здания. Но, в настоящее время, многие предприятия с целью снижения затрат на отопление сознательно идут на «недотоп» производственных помещений. В этом случае снижается температура воздуха, подаваемого в рабочую зону, и повышенная скорость воздуха при пониженной его температуре приводит к прямому переохлаждению работников. Для поддержания хотя бы приемлемых условии труда, струйные аппараты воздухораспределения, повсеместно, либо разворачиваются вверх, выше рабочей зоны, либо вообще снимаются.
Таким образом, система переходит к затратному режиму работы без какого-либо положительного эффекта, кроме сохранения этой системы от размораживания и окончательного выхода её из строя.
Нельзя сказать «доброго слова» и об управляемости систем воздушного отопления особенно сейчас, когда предприятия, экономя на чём только возможно, пытаются снизить затраты на отопление. Если исключить из рассмотрения предприятия, работающие в непрерывном режиме в три смены, включая выходные и праздничные дни, то все остальные предприятия работают, как правило, в одну, реже в две смены, пять, а иногда четыре или три дня в неделю. Это означает, что при работе предприятия в одну смену, за отопительный период, составляющий для средней полосы России около 5000 часов, собственно рабочими являются не более 1100 часов или 23% календарного времени. Все остальные 3900 часов предприятия вынуждены отапливать цеха, в которых никто не работает. При двухсменном режиме работы предприятий, применяемом в настоящее время крайне редко, эта цифра возрастает до 2300 часов, что не превышает и 46% времени отопительного периода. Добавьте к этому нередкие сегодня вынужденные простои, и сразу станет понятной причина, по которой многие, даже относительно стабильно работающие предприятия, попросту отключают и консервируют до лучших времен системы теплоснабжения производственных помещений.
Энергетическая составляющая себестоимости выпускаемой продукции взвинчивает цену и делает эту продукцию неконкурентоспособной на рынке. И «виноваты» в этом именно воздушные системы теплоснабжения производственных помещений. Они просто не в состоянии эффективно снижать собственные затраты в режимах дежурного отопления.
Работа службы Главного энергетика по переводу (как правило, ручному) системы воздушного отопления в дежурный режим и сложна, и малоэффективна. Всегда есть угроза размораживания системы в случае резкого снижения температуры наружного воздуха. Ведь суточные колебания наружной температуры в 10-12°С для центральной полосы России вполне обычны. «Зажимание» расхода воды через калориферную установку разбалансирует систему и может привести к размораживанию и калориферной установки и внутренних водопроводов. Да и расход электроэнергии на привод вентиляторов таким образом не уменьшить. Снижение расхода воздуха приведет к желанному снижению потерь энергии на электропривод, но повысит температуру обратной сетевой воды, а существенного снижения потребления тепла не даст, т.к. при этом вырастет температура воздуха на выходе из калориферов. Да и сложно всё это, без многолетнего опыта эксплуатационного персонала не обойтись. Не было бы смысла в перечислении всех этих бед наших предприятий, если бы не было возможности эффективно и полно их решить. И такое решение есть.
Отопление склада. Инфракрасные обогреватели
Здания склада представляют собой высокие многопролетные конструкции. Для отопления склада используют инфракрасные обогреватели, реализующие лучистое отопление. Обогреватели, используемые для отопления склада должны размещаться на высоте не менее 3,5 м. Обогрев складских помещений (складов) является острым вопросом для многих заказчиков.
Многие Заказчики задаются вопросом можно ли излучателем прогреть свой объект ? На сегодняшний день, на рынке представлено много излучателей.
Лучистые инфракрасные обогреватели в складских помещениях является наиболее энергоэффективным решением. Газовый нагрев незаменим в цеху, складских объектах.
Накопленный опыт в проектировании и эксплуатации установок с инфракрасными излучателями позволяет дать некоторые рекомендации по применению таких устройств, как инфракрасные излучатели для тепловой обработки. При этом надо отметить, что многие положения для установок, оборудованных электрическими инфракрасными излучателями, справедливы и для установок с газовыми инфракрасными излучателями. Однако к установкам с газовыми инфракрасными излучателями предъявляются дополнительные специфические требования.
1. Первым этапом в оборудовании помещения такими устройствами, как инфракрасные обогреватели должен быть качественно разработанный проект. При этом компания, которая разрабатывает подобные проект должна иметь необходимые лицензии, сертификаты, а главное – опыт в проектировании лучистого отопления.
Основным разделом проектирования лучистого отопления фактически является расчет тепловых потерь цехов, производства. Далее по полученным расчетным данным делается подбор необходимого количества обогревателей.
2. Вторым этапом идет закупка обогревателей (инфракрасные), систем отвода продуктов промышленного горения, газовых шлангов.
3. Третьим этапом идет монтаж таких приборов, как газовые инфракрасные нагреватели.
4. Четвертым этапом идет ввод в эксплуатацию инфракрасных излучателей.
Темные газовые нагреватели смонтированы и введены в эксплуатацию!
2. Система газовоздушного отопления.
Воздух всасывается из атмосферы через специальные фильтра. В камере происходит сгорание природного газа и выделевшимся теплом происходит непосредственное нагревание воздуха до нужной температуры. Установлены модуляционные горелки, позволяющие плавно регулировать теплопроизводительность.
Электрическое отопление
Важно! Необходимо сразу же заметить, что обогрев с помощью электроэнергии как основной способ отопления практически не используется из-за его дороговизны.
Электрические тепловые пушки или калориферы используются в качестве временных или местных источников тепла. Например, для производства ремонтных работ в неотапливаемом помещении устанавливается тепловая пушка, дающая возможность ремонтной бригаде работать в комфортных условиях, позволяющих получить необходимое качество работы. Электронагреватели как временные источники тепла являются самыми востребованными, так как не имеют потребности в теплоносителе. Они нуждаются лишь в подключении к сети, после чего тут же начинают вырабатывать тепловую энергию самостоятельно. При этом, обслуживаемые площади достаточно малы.
Воздушное отопление
Воздушное отопление промышленных зданий — наиболее привлекательный тип обогрева.
Он позволяет отапливать помещения больших объемов вне зависимости от их конфигурации. Распределение воздушных потоков происходит управляемым образом, температура и состав воздуха гибким образом регулируются. Принцип действия заключается в нагреве приточного воздуха при помощи газовых горелок, электрических или водяных калориферов. Горячий воздух при помощи вентилятора и системы воздуховодов транспортируется в производственные помещения и выпускается в наиболее удобных точках, обеспечивающих максимальную равномерность нагрева. Системы воздушного отопления имеют высокую ремонтопригодность, они безопасны и позволяют полностью обеспечивать микроклимат в производственных помещениях.
4. Рекуперация тепловой энергии.
Система отопления производвенного цеха состоит из системы газо-лучистого отопления, газовоздушного отопления и системы рекуперации. Таким образом, система полностью автономна и в цеху отсутсвует приточно-вытяжные системы, где нагрев воздуха происходит за счет горячей воды от котельной.
Данные системы не обеспечивают необходимого кратного воздухообмена, при условии, что они исключены полностью. Поэтому для обеспечения необходимой кратности воздухообмена и поступления свежего воздуха в помещение, используется рекуператоры, которые возвращают часть тепловой энергии вытяжного воздуха обратно в цех.
Инфракрасное отопление
Инфракрасное отопление — один из наиболее новых, появившихся относительно недавно, методов обогрева производственных помещений. Суть его состоит в использовании инфракрасных лучей для нагревания всех поверхностей, расположенных на пути прохождения лучей.
Обычно панели располагаются под потолком, излучая по направлению сверху вниз. От этого нагревается пол, различные предметы, в какой-то степени стены.
Важно! В этом состоит особенность метода — нагревается не воздух, а именно предметы, находящиеся в помещении.
Для более эффективного распределения ИК лучей на панелях оборудованы отражатели, направляющие поток лучей в нужную сторону. Методика обогрева ИК лучами эффективна и экономична, но имеет зависимость от наличия электроэнергии.
6. Рекуперация тепловой энергии.
Для предотвращения обмерзания, а также при сравнительно низких температурах в рекуператорах тепловой энергии предусмотрены электрические тены для нагрва.
Преимущества и недостатки
Электрообогрев
Отопительные системы, используемые для обогрева частных домов или промышленных зданий, имеют свои сильные и слабые стороны. Так, достоинствами электрических методов обогрева являются:
- отсутствие промежуточных материалов (теплоносителя). Электроприборы сами генерируют тепловую энергию
- высокая ремонтопригодность приборов. Все элементы могут быть оперативно заменены в случае выхода из строя без каких-либо специфических ремонтных работ
- система с электронагревом может очень гибко и точно регулироваться. При этом, не требуется никаких сложных комплексов, управление производится при помощи стандартных блоков
Недостаткомэлектрических отопительных систем является их дороговизна. При этом, сами приборы стоят достаточно дорого, и электроэнергия, которую они потребляют, создает значительные расходы. Это является основной причиной редкого использования электроприборов в качестве основной отопительной системы.
Инфракрасное отопление
Инфракрасные системы имеют достоинства:
- эффективность, экономичность
- не сжигается кислород, сохраняется комфортная для человека влажность воздуха
- монтаж такой системы довольно прост и доступен для самостоятельного выполнения
- системе не страшны перепады напряжения, что позволяет сохранять микроклимат в помещениях даже при подключении к неустойчивой сети электропитания
Недостатки ИК обогрева:
- методика предназначена в большей степени для местного, точечного обогрева. Использование ее для создания ровного микроклимата в больших цехах нерационально
- сложность расчета системы, необходимость точного выбора подходящих приборов
Воздушное отопление
Воздушное отопление считается наиболее удобным способом обогрева производственных и жилых помещений. Это выражается в следующих преимуществах:
- способность равномерного нагрева больших цехов или помещений любого размера
- система может быть реконструирована, ее мощность при необходимости может быть повышена без полного демонтажа
- воздушное отопление наиболее безопасно в эксплуатации и монтаже
- система имеет малую инерцию и быстро может менять режимы работы
- существует много вариантов исполнения
Недостатками воздушного отопления являются:
- зависимость от источника нагрева
- зависимость от наличия подключения к сети электроэнергии
- при отказесистемы температура в помещении очень быстро падает
Все эти качества являются критериями выбора отопительной системы при проектировании.
8. Рекуперация тепловой энергии.
Как для приточного, так и для вытяжного воздуха предусмотрены фильтра. С одной стороны это предотвращает попадание вредных частиц их цеха в окружающую атмосферу, в особенности, если предприятие находится в районе жилого сектора. С другой стороны фильтра очищают воздух, подаваемый в цех предприятия.
Создание проекта отопительной системы
Выбор того или иного типа отопительной системы производится путем сопоставления климатических условий региона, размеров здания, высоты потолков, особенностей предполагаемого технологического процесса, расположения рабочих мест. Кроме того, при выборе руководствуются экономичностью способа обогрева, возможностью его использования без лишних затрат.
Важно! Система отопления нуждается в тщательном расчете. Для производственных помещений расчет достаточно сложен, поскольку конфигурация и специфика технологического процесса выдвигают свои требования. Кроме того, наличие технологических проемов, ворот, дверей и окон значительно меняет структуру распределения тепловой энергии, что требует учета при создании проекта.
Расчет системы производится путем определения теплопотерь и подбора соответствующего им по мощности оборудования. Для исключения возможности ошибок необходимо использовать СНиП, в которых изложены все требования к системам отопления и даны необходимые для расчетов коэффициенты.
Монтаж системы отопления
Важно! Монтажные работы производятся в строгом соответствии с проектом и требованиями СНиП.
Важным элементом системы являются воздуховоды, которые обеспечивают транспортировку газо-воздушных смесей. Они монтируются в каждом здании или помещении по индивидуальной схеме. Размер, сечение, форма воздуховодов играют важную роль при монтаже, так как для подключения вентилятора нужны переходники, соединяющие входной или выходной патрубок устройства с системой воздушных каналов. Без качественных переходников создать плотное и работоспособное соединение не получится.
В соответствии с выбранным типом системы устанавливаются воздуховоды, проводятся электрические кабели, делается разводка труб для циркуляции теплоносителя. Устанавливается оборудование, выполняются все нужные подключения и соединения. Все работы производятся с обязательным соблюдением требований безопасности. Запуск системы производится в минимальном режиме функционирования, с постепенным набором проектной мощности.
10. Система газолучистого отопления.
выход дымовых газов системы газолучистого отопления.
© Н.Д. Денисов-Винский
