Отопление производственных помещений — выбор и сравнение различных систем

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 разного рода тех. решений принимая во внимание всю необходимую нормативную документацию.

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 данной статье мастер сантехник рассмотрит виды систем отопления, которые применяются в производственных цехах.

Какой вид отопления производственного цеха выбрать

При низких температурах отопление производственных помещений, как требует охрана труда, должно осуществляться в тех случаях, когда время пребывания там работников превышает 2 часа. Исключение составляют лишь помещения, в которых постоянное пребывание людей необязательно (например, редко посещаемые склады). Также не отапливают сооружения, нахождение внутри которых приравнивается к проведению работ вне зданий. Однако и здесь следует предусмотреть наличие специальных устройств для обогревания работающих.

Охрана труда предъявляет к отоплению производственных помещений ряд санитарно-гигиенических требований:

• Прогрев воздуха внутри помещений до комфортной температуры.
• Возможность регулировать температуру за счет количества выделяемой теплоты.
• Недопустимость загрязнения воздуха вредными газами и неприятными запахами (особенно для печного отопления производственных помещений).
• Желательность совмещения отопительного процесса с вентиляцией.
• Обеспечение пожарной и взрывобезопасности.
• Надежность отопительной системы при эксплуатации и удобство в ремонте.

В нерабочее время температура в отапливаемых помещениях может быть снижена, но не ниже +5 °С. При этом производственное отопление должно обладать достаточной мощностью, чтобы к началу рабочей смены успеть восстановить нормальный температурный режим до 18-20 °С.

Делая выбор среди различных видов производственных систем отопления, следует учитывать специфику производства, теплотехнические расчеты, стоимость и доступность топлива, — и на этом строить технико-экономические обоснования. Наиболее полно соответствуют автономному отоплению современных производственных помещений системы инфракрасного, водяного, воздушного и электрического типов.

Водяное отопление производственных помещений

В помещениях при производстве зачастую используют отопительные системы, где носителем тепла выступает вода. Здесь применяются не радиаторы, а специальные регистры, составленные из гладких труб. Эта система отопления является конвективной.

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.

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.

Плюсы эксплуатации регистров:

• Простота в использовании, изготовлении и монтаже.
• Приемлемая цена.
• Низкая чувствительность к перепадам давлени.

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 теплоноситель.

Воздушное отопление производственных помещений

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

Существуют местные и центральные воздушные отопительные системы.

Местные системы воздушного отопления

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

Принцип работы отопительно-вентиляционных агрегатов

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.

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.

Требования нормативно-технической документации

При выборе систем отопления цеха необходимо учитывать требования СП 60.13330.2016, а также ГОСТ 12.1.005-88.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88, необходимо обеспечить нужные параметры микроклимата в рабочей зоне в зависимости от категории работ.

В случае применения инфракрасных обогревателей необходимо руководствоваться пунктом 1.8 ГОСТ 12.1.005-88, который регламентирует интенсивность теплового облучения рабочего персонала.

Также данным нормативным документом регламентируется предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе – раздел 3 ГОСТ 12.1.005-88.

Эта информация очень важна в случае применения газовых, дизельных обогревателей, так как при сгорании этого вида топлива в воздух выделяются вредные продукты горения.

Таблица Д.1 СП60.13330.2016 регламентирует применение видов систем отопления в различных зданиях и сооружениях.

Согласно СП60.13330.2016, применение инфракрасных обогревателей имеет жесткие рамки. Необходимо внимательно ознакомиться с пунктами 6.2.9 и 6.2.10.

Газовые и электрические инфракрасные излучатели не допускается размещать:

• Во взрывоопасных помещениях и зонах.
• В подвальных и цокольных этажах.
• В зданиях, которые относятся к V степени огнестойкости;
• В зданиях любой степени огнестойкости, классов конструктивной пожарной опасности C1, С2 и С3.

Согласно п.6.4.1, в помещениях, где возможно выделение пыли горючих материалов, необходимо применение отопительных приборов, имеющих гладкую поверхность.

Согласно п.6.4.14, при применении электрических отопительных приборов необходимо, чтобы уровень защиты от поражения током был класса 0.

Система индивидуального отопления возможна только для производственных зданий высотой до трех этажей без учета цокольного этажа.

Стоит отметить, что для каждого производства имеются свои нормативные требования, связанные со спецификой технологии конкретного предприятия. В данной статье они не рассматриваются.

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.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Какое отопление лучше — центральное или автономное