Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ СКЛАДА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ В НИЖНЕМ НОВГОРОДЕ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНВЕКТИВНОЙ И ЛУЧИСТОЙ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Артемичева А.Н. 1 Семикова Е.Н. 1
1 Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Целью исследования является сравнение эффективности радиационно-конвективной традиционной системы отопления и лучистой систем отопления на базе инфракрасных газовых излучателей для модернизации системы отопления помещения склада предприятия по производству и установке автомобильных запчастей. Отопление это искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта, и требованиям технологического процесса. Чтобы выбрать наиболее эффективную и экономичную систему отопления, проводится сравнительный анализ между радиаторной системой отопления с конвективным теплообменом и лучистой системой отопления на базе газовых инфракрасных излучателей. Анализ проводится по следующие характеристикам: обеспечение требуемой температуры воздуха в помещении, обеспечение требуемой радиационной температуры, величина температурного градиента, скорость движения воздуха в помещении (наличие сквозняков), возможность регулирования отпуска теплоты, экологическая эффективность, экономическая эффективность.
лучистое отопление
конвекция
инфракрасный газовый излучатель
1. «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями». –стандарт АВОК 4.1.5-2006 : [утвержден и введен в действие 30. XI. 2006 г. : вводится впервые] / разраб. Ю. А. Табунщиков - рук. и др.. [Москва], 2007. Сер. Стандарт АВОК;
2. Исаченко В.П. Теплопередача [текст] / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел. – М.: Изд-во «Энергоиздат», 1981;
3. Кашникова Ю.А., Семикова Е.Н. Анализ экологической эффективности лучистой системы отопления цеха предприятия ООО "ТЕХНОГРУПП", г. Дзержинск
// Великие реки - 2015: Труды конгресса Междун. науч.-промышл. форума. Том 3. Н.Новгород, ННГАСУ, 2016. С. 274-277;
4. Кушнырев В.И. Техническая термодинамика и теплоотдача [текст] / В.И. Кушнырев, В.И. Лебедев, В.А. Павленко. – М.: Изд-во «Стройиздат», 1986;
5. СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003: утв. Приказом Минрегион России от 30.06.2012 г. №279: дата введ. 01.01.2013. - 56 с.

На территории промышленной базы в Нижнем Новгороде находится склад предприятия по производству и установке автомобильных запчастей, предназначенный для хранения готовой продукции. Для обеспечения сохранности производимой продукции и комфортного пребывания сотрудников на рабочих местах в помещении склада необходимо поддерживать постоянные оптимальные параметры микроклимата [5].

С целью поддержания постоянной температуры в помещении склада изначально была запроектирована и смонтирована радиаторная система отопления, в качестве отопительных приборов установлены алюминиевые радиаторы Nova Florida 500 Seven S5 общей тепловой мощностью 20 кВт.

В ходе эксплуатации помещения склада было установлено, что помещение склада по высоте прогревается неравномерно, образуются зоны застоя холодного воздуха и сквозняки. Было отмечено постепенное снижение параметров теплоносителя и КПД системы отопления склада в целом. Кроме того, централизованная система теплоснабжения промышленной базы не позволяла регулировать отпуск теплоты в зависимости от различных режимов работы предприятия и загруженности склада.

Учитывая вышеперечисленные факторы, было принято решение о модернизации системы отопления склада. Целью исследования является сравнение эффективности радиационно-конвективной традиционной системы отопления и лучистой систем отопления на базе инфракрасных газовых излучателей.

Принцип действия отопительного радиатора основан на явлениях теплопередачи посредством конвекции и излучения. При конвективном холодный воздух движется вниз, а теплый поднимается вверх, происходит обычное перемещение воздуха в пространстве. [3] В лучистой системе отопления осуществляется нагрев поверхностей, расположенных внутри помещения, от которых посредством теплопередачи нагревается воздух.

При выборе системы отопления были учтены следующие характеристики:

- обеспечение требуемой температуры воздуха в помещении;

- обеспечение требуемой радиационной температуры;

- величина температурного градиента;

- скорость движения воздуха в помещении (наличие сквозняков);

- возможность регулирования отпуска теплоты;

- экологическая эффективность;

- экономическая эффективность.

Ощущение комфорта в помещении зависит не только от температуры воздуха, но и от температуры окружающих нас предметов (средней лучистой температуры). На рис.1 анализируются условия комфорта для рабочих в промышленном помещении склада при средней скорости движения воздуха не более 0,5 м/с [4].

Лучистая система отопления способна обеспечить требуемую радиационную температуру в помещении при более низкой температуре нагретого воздуха. В случае использования конвективного оборудования комфортная температура воздуха и стен достигается при 17 °С. Применение инфракрасного оборудования позволяет понизить температуру воздуха до 15 °С при сохранении комфортных условий, в то время как средняя лучистая температура возрастает до 22 °С.

Рис.1 График распределения температур при лучистом и конвективном отоплении

Использование традиционной системы отопления связано с возникновением значительного температурного градиента (особенно в высоких помещениях). [1] При использовании лучистой системы обогрева достигается значительное снижение температурного градиента, и, следовательно, теплопотерь. На рис.2 показано изменение температуры воздуха в зависимости от высоты помещения при конвективном и лучистом отоплении. При устройстве конвективной системы отопления теплый воздух накапливается у потолка, увеличиваются теплопотери. При использовании лучистого оборудования тепло, напротив, концентрируется в нижней части помещения. По этой причине использование лучистых систем отопления особенно эффективно в высоких помещениях.

При использовании лучистого отопления наблюдается тишина, отсутствие сквозняков и пыли в отличие от конвективного отопления. При использовании конвективного оборудования пыль и вредные вещества производственных процессов накапливаются и непрерывно циркулируют в воздухе. При использовании лучистой системы отопления конвективное перемещение потоков воздуха отсутствует, что позволяет использовать инфракрасное оборудование в помещениях с любым типом производства при сохранении здорового микроклимата.

Лучистые системы отопления обладают низкой тепловой инерцией, что позволяет им максимально быстро выходить на полную рабочую мощность, а, следовательно, сократить время эксплуатации в течение дня по сравнению с конвективным оборудованием.

Рис.2 Изменение температуры воздуха в зависимости от высоты помещения при конвективном и лучистом отоплении.

Лучистая система дает возможность локального отопления или создание различных температурных зон внутри одного помещения. Размещение излучателей в верхней части помещения позволяет равномерно прогревать рабочую зону склада, не позволяя теплым потокам воздуха покидать помещение.

Производства, заинтересованные в защите окружающей среды и природных ресурсов, должны использовать системы отопления, отвечающие двум требованиям: уменьшение вредных выбросов в атмосферу и гарантированный комфорт на рабочем месте. В системе отопления на базе инфракрасных газовых излучателей тепло производится газовыми горелками. Газ является чистым источником энергии, влияние продуктов его сгорания на окружающую среду незначительно. [3]

Важнейшее преимущество систем инфракрасного отопления это их экономичность. По сравнению с традиционными отопительными системами экономия топлива по разным источникам может превышать 40-45%. Экономическая эффективность применения газового лучистого отопления достигается за счёт следующих факторов:

- сокращение теплопотерь благодаря достижению комфортных условий при низкой температуре воздуха;

- сокращение теплопотерь вследствие значительного снижения величины температурного градиента;

- уменьшение времени работы оборудования, благодаря низкой тепловой инерции;

- возможность регулирования работы отопительных приборов;

- возможность локального обогрева и зонирования отпуска теплоты.

В результате исследования был сделан вывод о преимуществе устройства автономной системы теплоснабжения склада на базе газовой лучистой системы отопления.

Взамен радиаторной системы отопления запроектирована система лучистого отопления на базе инфракрасных излучателей темного типа ГИИ - ТМ 50L. По расчету принимается к установке 5 излучателей. Регулирование отпуска теплоты осуществляется в зависимости от температуры внутреннего воздуха по датчикам температуры, установленным на стенах по периметру помещения склада. Дымовые газы от ГИИ-ТМ 50L – 5шт. удаляются по индивидуальным трехслойным теплоизолированным дымоходам фирмы "НЭСТ". Строительство дымовых каналов должно быть выполнено в соответствии с «Правилами производства работ, ремонта печей и дымовых каналов», и отвечать требованиям. [5]


Библиографическая ссылка

Артемичева А.Н., Семикова Е.Н. МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ СКЛАДА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ В НИЖНЕМ НОВГОРОДЕ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНВЕКТИВНОЙ И ЛУЧИСТОЙ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=16634 (дата обращения: 17.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074