Оптимизация системы отопления в производственном цехе
Андрей СелифановВ России компания ООО «Флайг+ Хоммель» (см. справку) начала свою деятельность в 2009 году и расположилась в г. Заволжье (Нижегородская область).
Первоначальным местом нахождения был арендованный цех площадью 2 500 м2, теплоснабжение которого осуществлялось посредством системы воздушного отопления (рис. 1).
В связи с ежегодным ростом объемов собственного производства уже в 2012 году возникла необходимость расширения и увеличения производственных мощностей.
Справка:
Группа компаний «Флайг + Хоммель» – это глобальный производитель, действующий на рынке с 1946 года, металлических изделий и соединительных элементов широкого профиля: продукция применяется в автомобильной промышленности, на железнодорожном транспорте, сельскохозяйственной технике и в других отраслях.
Предприятием запатентована цельнометаллическая стопорящаяся гайка, разработанная для применения в экстремальных условиях: большие динамические нагрузки, повышенная вибрация и температуры.
Новым местом размещения предприятия стала собственная территория площадью 25 000 м2.
Работы начались в цехе, расположенном в промышленном кирпичном здании 1965 года постройки, с площадью цеха 3 740 м2 и высотой 10,5 м до несущих конструкций.
Действующая система отопления была традиционной для сооружений советского периода – водяная с радиаторами и воздушная с помощью воздушно-отопительных агрегатов. Радиаторы, установленные по периметру производственного цеха, не позволяли в полном объеме использовать площади помещения для размещения оборудования, поэтому они были демонтированы.
Опыт эксплуатации системы с воздушным отоплением, установленной для теплоснабжения цеха с большой высотой потолка, выявил следующие недостатки таких систем:
- с целью достижения комфортной температуры для сотрудников и отдельных производственных процессов, а также выравнивания градиента температур по высоте в рабочей зоне, необходимо перегревать воздух в верхней зоне помещения, что приводит к повышенному нерасчетному теплопотреблению здания на отопление.
- непрерывная работа вентиляторов и движение воздушных потоков создавали излишнюю шумовую нагрузку на персонал и способствовали образованию пылевых завихрений, что вызывало дискомфорт и отрицательное воздействие на здоровье людей.
Специалистами нашей компании был определен следующий перечень требований к отопительному оборудованию производственного цеха:
- снижение эксплуатационных затрат и общего энергопотребления объекта;
- круглосуточное поддержание комфортных санитарно-гигиенических условий работы для сотрудников в течении всего отопительного периода;
- возможность температурного зонирования помещений;
- снижение шумовой акустической нагрузки;
- общее снижение запылённости помещения.
Инженерный центр головной компании рекомендовал, вместо старой системы отопления установить лучистую систему низкотемпературного отопления, которую они успешно эксплуатировали на предприятии. Основные теплоотдающие элементы системы выполнены в виде компактных профилей из алюминиевого сплава, которые располагаются в подпотолочном пространстве производственного здания (рис. 2,4)
Основной физической особенностью передачи теплоты от теплоносителя (которым является перегретая вода из городской или местной котельной) в помещение является преобладание лучистой составляющей над конвекционной.
Лучистая энергия поглощается оптически непрозрачными преградами или поверхностями (живыми существами, предметами, ограждающими конструкциями и т.д.), что приводит к их нагреву, которые в свою очередь «делятся» теплом с окружающим воздухом прямой теплопередачей, создавая комфортные параметры микроклимата в рабочей зоне помещений.
Воздух не является значимой преградой и не подвергается нагреву, это дает существенный экономический эффект по сравнению с конвекционным обогревом, где тепло существенно расходуется на обогрев воздуха и как следствие неиспользуемого подпотолочного пространства.
Главными и неоспоримыми преимуществами систем такого типа являются:
-поддержание оптимальной подвижности воздуха в помещении, что приводит к полному отсутствию негативного явления пылевых завихрений;
- потолочное размещение греющих профилей не занимает полезное пространство пола и стен, что позволяет более эффективно его использовать;
- легкие алюминиевые профили не создают избыточной нагрузки на строительные конструкции, что позволяет их размещать в зданиях старой постройки без дополнительных дорогостоящих мероприятий по усилению несущих строительных конструкций;
- распространение теплоты происходит на 360 градусов, т.е. нет ограниченной зоны обогрева.
Однако, при внедрении данной системы отопления на нашем производстве мы столкнулись с отсутствием опыта проектирования лучистых низкотемпературных систем у проектных организаций, которые, в свою очередь, настаивали на применении других традиционных типов систем отопления. Ввиду многолетнего, позитивного, собственного опыта применения подобных инновационных систем было принято окончательное положительное решение о внедрении.
Отметим, что преимуществам систем такого типа можно также отнести удобство монтажа основных конструктивных элементов – греющих профилей (рисунок 4), например, возможность их крепления к существующим фермам, балкам при помощи подвесов, цепей и других сравнительно недорогих элементов такелажной оснастки.
Алюминиевые профили соединяются между собой на специальных пресс-соединениях, предварительно закрученных в профиль.
Профили изготавливают разной длины, но с экономической точки зрения наиболее эффективно и целесообразно было использование профилей 12-ти метровой длины, что позволило уменьшить трудоемкость и как следствие, общую сметную стоимость строительно-монтажных работ.
Монтаж профилей осуществляется путем подвешивания на высоте от 2,3 м до 20 м от пола. В нашем случае они расположены на отметке +7.5 м в межферменном пространстве.
Заводом-изготовителем допускается проводить монтаж светильников освещения непосредственно к греющему профилю, что существенно снижает стоимость монтажа инженерных коммуникаций производственного помещения в целом.
Производитель рекомендует следить за уровнем воды в системе, что в принципе делает автоматика и сигнализирует о низком уровне. Поэтому основными рекомендациями по обслуживанию данных систем является содержание профилей в чистоте и поддержание необходимого уровня воды, что в принципе делает автоматика: сигнализирует о низком уровне.
Система отопления полностью автоматизирована и регулируется по заданной температуре внутреннего воздуха в цехе на термостате, связанного с системой управления параметров теплоносителя в индивидуально-тепловом пункте.
При использовании системы низкотемпературного лучистого отопления очень быстро достигаются значения заданных температур внутреннего воздуха. При работе системы в режиме нагрева получаемая тепловая энергия аккумулируется в конструкциях и предметах, затем система переходит в режим ожидания и полученная теплота постепенно расходуется, тем самым поддерживая расчетные параметры микроклимата в помещениях.
ОБ АВТОРЕ
Андрей Селифанов, сотрудник компании «Флайг+Хоммель»
