Visió general dels sistemes de calefacció industrials: calderes, radiadors, bombes, escalfadors IR

La qüestió de l’organització de la calefacció d’instal·lacions industrials es decideix en la fase de disseny. Això té en compte tots els possibles factors d’influència, tant externs com interns. Determinen l'elecció de l'esquema òptim, tenint en compte la minimització de costos i un efecte positiu en el procés de producció. En quins elements consisteixen els sistemes de calefacció industrials: calderes, radiadors, bombes o altres equips addicionals?

Requisits per a l'organització de la calefacció industrial

En crear un sistema per mantenir el règim de temperatura requerit a les instal·lacions de producció, s’observen obligatòriament les normes actuals. La majoria es descriuen a SP 2.2.1.1312-03... Segons aquest document, se seleccionen bateries, calderes i altres elements del sistema de calefacció industrials.

El primer pas és determinar el tipus de sistema de calefacció. Actualment, n’hi ha de 2 tipus: zonals i generals. El primer està destinat al manteniment puntual del règim de temperatura. Sovint es tracta de sistemes de calefacció industrial per infrarojos. Es caracteritzen per un funcionament econòmic i la capacitat d’ajustar ràpidament el grau de calefacció.

Si és necessari mantenir el nivell de temperatura a tot el volum de la sala, la millor opció seria instal·lar un circuit de canonades. Pot ser calderes de gas industrial, calderes elèctriques o de combustible sòlid. A més, a l’hora de triar un esquema específic es tenen en compte els següents factors:

• Característiques del procés de producció... En particular, el nivell òptim de temperatura i la possibilitat de la seva ràpida regulació;
• Pèrdua de calor de l’edifici... No sempre és possible fer un aïllament eficaç. En aquest cas, és millor instal·lar una zona de calefacció per aire industrial;
• Cost energètic... En major mesura, es refereix als costos de producció previstos, que en última instància afectaran el cost de producció;
• El cost dels equips, components i costos laborals per a la seva instal·lació... Segons aquest paràmetre, els més eficaços són els infrarojos i la calefacció per aire de locals industrials.

Per determinar la millor opció, heu de fer molts càlculs. Però ja hi ha coneguts "avantatges" i "inconvenients" característics de certs sistemes.

SP 2.2.1.1312-03 no proporciona recomanacions sobre l’elecció d’un sistema de calefacció específic. Aquest document normatiu descriu els requisits obligatoris per al règim de temperatura de la calefacció i la ventilació.

Elements industrials de calefacció per aigua calenta

Aquest sistema serà la millor opció si necessiteu mantenir un nivell de temperatura còmode a tota la zona o àmplia de la sala de producció. És similar a l’esquema de calefacció autònom, a excepció d’alguns matisos. La principal és la llarga longitud de la línia de transport de les calderes de gasos refrigerants i industrials o els seus anàlegs que funcionen amb un tipus de combustible diferent.

Hi ha dos tipus de calefacció per aigua d’una nau industrial: autònoma i connexió a una central de calefacció.Per a aquest últim, necessàriament s’organitza una unitat d’elevació, que redueix les lectures de la temperatura del refrigerant i la seva pressió a la normalitat.

Per a un sistema autònom, s’utilitzen calderes de calefacció industrials. Es diferencien no només pel poder, sinó també pel tipus de portador d’energia utilitzat. A més, es presta especial atenció al disseny de radiadors. L'especificitat rau en el fet que per als locals industrials amb una superfície petita (fins a 200 m²) i mitjana (fins a 500 m²) amb una alçada del sostre de fins a 3 m, és necessari garantir la màxima transferència de calor. Per a això, els convectors industrials per escalfar aigua calenta han de tenir una àmplia superfície.

Què pot substituir els costosos radiadors industrials de calefacció? La millor opció és la producció de registres. Són canonades d’un diàmetre de 50 mm o més, interconnectades per ponts per a la circulació de l’aigua.

Les característiques operatives d’aquests elements són les següents:

• Un augment de la concentració del refrigerant en una determinada secció del sistema, que condueix a un augment de la transferència de calor
• Possibilitat d’autoproducció;
• Un augment de la càrrega hidrodinàmica, que es compensa amb la instal·lació d’equips de bombament de major potència.

La diferència que defineix entre registres i convectors industrials per a la calefacció d’aigua calenta és l’absència de plaques d’intercanvi de calor. Estan dissenyats per transferir millor l'energia calorífica de la superfície del tub del radiador a l'habitació. Fer-los vosaltres mateixos, sense l’ús d’equips especials, és molt problemàtic. Per això, les calderes de calefacció elèctriques industrials estan equipades amb elements similars.

Els radiadors de calefacció de fàbrica per a edificis industrials amb plaques intercanviadors de calor tenen una major dissipació de calor. Però, al mateix temps, el seu cost és significativament superior al dels registres de calefacció.

Calderes de calefacció de gas industrial

Una de les diferències entre els models industrials de calderes de gas és el tipus de cremador. Estructuralment, és una matriu formada per diverses fonts d’energia tèrmica.

Així, els radiadors de calefacció per a locals industrials reben un transportador de calor calent amb la temperatura més alta possible. En aquest sentit, la cambra de combustió de les calderes de calefacció de gas industrial és molt més gran que la de les llars. Això fa possible augmentar la potència nominal de l'equip.

La principal diferència en l’elecció de l’equip és el tipus de gas utilitzat:

• Gas Natural... Per fer-ho, heu de connectar-vos a la carretera central. L’equip es selecciona tenint en compte les seves característiques: la quantitat de gas entrant, la seva pressió;
• Gas liquat... Rellevant per a la creació de sistemes de calefacció totalment autònoms per a instal·lacions industrials. Com a lloc d’emmagatzematge, s’utilitzen contenidors especials: guardamobles. Malgrat l’augment dels costos inicials, la calefacció amb gas liquat té clars avantatges financers respecte a combustibles elèctrics o sòlids similars.

Per a tot tipus d’equips de gas, es poden utilitzar bateries de calefacció industrials. És important que es corresponguin amb el règim de temperatura seleccionat.

En la majoria dels casos, els models de caldera de circuit únic s’utilitzen per organitzar la calefacció de gas industrial. Si és necessari subministrar aigua calenta addicional, instal·len tancs de calefacció indirectes (acumuladors de calor) connectats a la xarxa elèctrica.

Un punt important a l’hora d’escollir una caldera de gas és la possibilitat de substituir el cremador. De manera que podeu augmentar la seva potència nominal sense comprar la resta de components: una carcassa, un intercanviador de calor.

Les calderes de gas de condensació tenen l’índex d’eficiència més alt. Però el seu cost és un 45-50% superior als clàssics.

Calderes de calefacció elèctriques industrials

A falta de la possibilitat de connectar-se a una xarxa de gas o d’organitzar un sistema d’emmagatzematge de combustible liquat, l’única opció és la calefacció elèctrica. Tot i els costos de manteniment econòmics més elevats (cost energètic), la instal·lació de calderes de calefacció elèctriques industrials presenta una sèrie d’avantatges. En primer lloc, inclouen la baixa inèrcia de l'equip. A diferència de les contraparts de gas, el nivell de calefacció de l'element de calefacció s'ajusta ràpidament. En instal·lar equips de control addicionals, es canviarà el grau de calefacció del refrigerant subministrat als convectors industrials per escalfar l'aigua. Això comportarà menors costos operatius.

A més d’aquest factor, cal tenir en compte els següents punts específics del funcionament de les calderes elèctriques:

• Sense xemeneia... Això significa que la caldera no estarà lligada a la xemeneia, com les contraparts de gas o combustible sòlid;
• Requisits més suaus per a la disposició de la sala de calderes... La condició principal és un bucle de terra adequat i un cablejat elèctric seleccionat;
• En instal·lar un comptador multi-tarifari i un acumulador de calor podeu escalfar el refrigerant a la nitjo quan les tarifes són mínimes.

Durant el càlcul preliminar de la calefacció d’una nau industrial, s’ha de tenir en compte que el cost inicial d’una caldera elèctrica serà un 20-25% inferior al d’una caldera de gas similar.

Un dels factors determinants és la disponibilitat d’equips de bombament i un tanc d’expansió en el conjunt complet. Per als models la potència dels quals supera els 130 kW, sovint no s’inclou en el disseny.

A l’hora d’escollir una caldera elèctrica, cal analitzar-ne la capacitat de manteniment. En particular, la possible substitució de l'element calefactor.

Calefacció per aire industrial

Sovint, els enginyers s’enfronten a la difícil tasca d’organitzar el microclima en una sala de producció: crear un sistema de calefacció de calefacció òptim en combinació amb una ventilació efectiva. Això s'aplica a indústries químiques, alimentàries i de fusta. En aquest cas, la millor opció és combinar els dos sistemes en un de sol. Això requerirà la instal·lació de calefacció per aire industrial.

Molt sovint es fabrica per zones: la calefacció no es produeix a tot el volum de l’habitació, sinó només als llocs de treball. Aquest esquema proporciona diversos avantatges: estalvi energètic, minimització del cost d’organitzar el sistema i ús de les autopistes per a la climatització o com a campanes.

A diferència de les calderes de calefacció industrials, el principal element de treball de l’aire és el sistema climàtic, que combina diverses funcions. Aquests inclouen el subministrament d'aire calent al consumidor i l'intercanvi d'aire a la sala de treball.

Per a la calefacció per aire de locals industrials, es requereixen els elements següents:

• Unitat de calefacció per aire... Pot formar part del sistema climàtic;
• Canals per transportar aire escalfat... Estan fabricats en acer galvanitzat o inoxidable (que és rar);
• Amortidors d'aire amb persianes... Permet concentrar el flux d’aire en una àrea específica de la sala de producció;
• Conductes d’entrada d’aire per a la reutilització de masses d’aire i el seu sistema de neteja... Addició opcional, però extremadament eficaç. Permet reduir costos, sobretot a l’hivern.

Cal destacar que la instal·lació de calefacció industrial tipus aire no afecta de cap manera la disposició dels equips i l’organització general del procés productiu. A diferència dels radiadors de calefacció per a locals industrials, es troba a la part superior de la sala a una alçada de 2 metres o més.

A l’hora de calcular el cost de la calefacció per aire a les naus industrials, les bombes de calor representen la major part dels costos. La seva característica principal és el cabal volumètric. També es té en compte a l’hora de calcular el sistema de calefacció d’una nau industrial. El cost mitjà de l'equipament d'una habitació amb una superfície de fins a 600 m² és de 700-750 mil rubles.

Per reduir la pèrdua de calor, es poden instal·lar cortines d’aire tèrmiques per sobre de les portes.

Calefacció industrial per infrarojos

Una forma alternativa d'organitzar la calefacció és instal·lar escalfadors d'infrarojos. Generen ones de calor a l’interval d’infrarojos, no escalfen l’aire, sinó la superfície d’objectes que cauen a la zona del seu treball.

Per això, a l'hora de calcular sistemes de calefacció industrials d'infrarojos, no es pot tenir en compte la mida de l'habitació. És important conèixer només la pèrdua de calor de l’edifici i distribuir correctament els escalfadors per les zones de treball. En molts aspectes, aquest tipus de calefacció és similar a la calefacció per aire de tallers i locals industrials. Però, a diferència d’ella, hi ha una diferència significativa: no cal instal·lar canonades ni conductes d’aire. Això us permet fer calefacció per zones d’una habitació sense instal·lar elements similars als convectors industrials escalfats per aigua.

Hi ha dos tipus de calefacció IR: elèctrica (pel·lícula o mitjançant bobines de carboni calefactores) i gas. Com que es necessita una gran quantitat d’energia tèrmica per a una calefacció eficaç, els models de gas s’instal·len més sovint als tallers. En aquest cas, s’aconsegueix el màxim resultat.

La calefacció industrial de gas té les següents característiques:

• La capacitat de regular la potència de cada dispositiu per separat;
• L'àrea de propagació de la radiació infraroja depèn de l'àrea del reflector. Quan augmenta, disminueix la velocitat d’escalfament;
• Es pot utilitzar com a addicional en presència d’un sistema amb una caldera de calefacció de gas industrial.

No obstant això, a l’hora de dissenyar, cal tenir en compte la dependència directa de l’altura d’instal·lació de l’escalfador de la zona de funcionament. A una distància considerable de l'objecte (més de 4 metres), la radiació infraroja es dispersa. Això redueix l'eficiència de la calefacció industrial d'infrarojos.

A diferència dels radiadors de calefacció industrials, la superfície dels escalfadors d'infrarojos només s'escalfa a la zona reflectora. Aquest és l’element més barat del disseny que podeu substituir vosaltres mateixos.

La gran majoria dels escalfadors de gas IR funcionen només amb gas natural.

Com es fa el càlcul d’un sistema de calefacció industrial

L'eficiència, els costos primaris i fixos per a la seva organització dependran del càlcul realitzat correctament de la calefacció d'una nau industrial. Un punt important és l’elecció inicial del tipus de sistema de calefacció: aigua, aire o infrarojos. En funció d’això, se selecciona el conjunt òptim d’equips i components, així com el mètode d’instal·lació.

Què cal tenir en compte a l’hora d’escollir una caldera de calefacció industrial i altres components del sistema:

• Pèrdua de calor a l’edifici... Són ells els que determinaran en gran mesura la capacitat prevista de l’equip: una caldera, un escalfador IR o una cortina de calor;
• Volum de l'habitació i ubicació de finestres i portes... És important triar el lloc d’instal·lació de les bateries de calefacció industrials;
• Tipus de portador d’energia... Per a la instal·lació de calderes elèctriques industrials al sistema de calefacció, és necessari que la potència de la línia elèctrica d’entrada correspongui al paràmetre de l’equip.

Aquests són només els paràmetres bàsics necessaris per calcular el sistema de calefacció d’una nau industrial. El tipus de producció i les condicions de treball també són importants. Per tant, els sistemes de calefacció es calculen tenint en compte les característiques operatives de l’edifici i la tecnologia de producció pròpia.

Cal recordar que tots els sistemes de calefacció industrials, incloses les calderes, els radiadors, les bombes, han de complir els paràmetres de disseny. Es determinen només després de realitzar tots els càlculs.

Al vídeo, podeu familiaritzar-vos amb els detalls específics de la calefacció d’habitacions grans.