Wentylacja hal produkcyjnych i magazynowych
W obiektach wielkokubaturowych ogrzewanie wraz z wentylacją stanowi znaczną część kosztów eksploatacyjnych, niekiedy mają one istotny wpływ na koszty produkcji i usług. Zainstalowane urządzenia powinny charakteryzować się najlepszym współczynnikiem kosztów, a w przypadku modernizacji – krótkim okresem zwrotu. Dlatego coraz więcej firm dąży do optymalizacji własnych systemów grzewczych i wentylacyjnych.
Film 1. System wentylacji firmy Hoval dla hal produkcyjnych i magazynowych.
W celu osiągnięcia założonej temperatury w pomieszczeniach, pełniących rolę magazynu czy hali przemysłowej, projektant powinien uwzględnić nie tylko potrzeby cieplne budynku, ale również przewidzieć zorganizowane i przypadkowe ruchy powietrza. W halach ciepłe powietrze ucieka go góry – a zimnie napływa do strefy roboczej. Zwiększone zapotrzebowanie na ciepło często spowodowane jest nadmierną wentylacją wywołaną przez częste otwieranie drzwi i bram, oraz brak kurtyn powietrznych.
Aby należycie dobrać system ogrzewania do potrzeb, projektant powinien opierać się m.in. na następujących informacjach:
- sposób użytkowania obiektu, typ wykonywanej produkcji,
- wysokość obiektu oraz sposoby magazynowania towarów,
- możliwości podziału na strefy grzewcze,
- dodatkowe wymagania technologii produkcji.
Dla właścicieli hal ważna jest rentowność systemu grzewczego, ogrzewanie w zakładzie przemysłowym jest elementem usługowym, a nie podstawową dziedziną działalności, jednak praca ludzi byłaby niemożliwa bez ogrzewania. Dlatego system grzewczy musi zapewnić właściwe warunki do pracy poprzez odpowiedni komfort cieplny pomieszczeń, przy minimalnych kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych. O komforcie cieplnym decyduje wiele parametrów. Najważniejsze z nich to: temperatura powietrza, pionowy gradient temperatury, prędkość przepływu powietrza, wilgotność i czystość powietrza.
Powszechnie znanymi elementami grzewczymi w halach są grzejniki o różnej konstrukcji, które oddają ciepło na drodze konwekcji. Stalowe, ożebrowane grzejniki umieszczane na ścianach zewnętrznych pod oknami miały tę zaletę, że ciepłe powietrze unoszące się do góry wzdłuż okien, tworzyło kurtynę powietrzną, chroniącą przed zimnem. Ogrzewanie systemem konwekcyjnym dużych hal, nadmiernie przeszklonych i słabo izolowanych, wiąże się z dużymi stratami ciepła powodowanymi przez stratyfikację powietrza wewnątrz pomieszczeń. Ogrzane powietrze unosi się do góry i poprzez dach oddaje największą część ciepła. Dodatkowo wodne ogrzewanie grzejnikowe ma bardzo mały wpływ na strefy robocze, znajdujące się wewnątrz hali. Również w praktyce bardzo wolno reaguje na zmiany warunków w hali i nie daje pożądanych efektów przy okresowym wyłączaniu, aby zmniejszyć zużycie ciepła, podczas gdy hala nie jest użytkowa.
Efektywne wykorzystanie stratyfikacji powietrza
W wysokich obiektach naturalnym zjawiskiem jest wspomniana wcześniej stratyfikacja powietrza tzn. tworzenie się warstw powietrza o coraz wyższej temperaturze wraz ze wzrostem wysokości od podłogi do stropodachu. Jeżeli w strefie przebywania ludzi, czyli do wysokości ~2-3 metrów zostanie osiągnięty komfort cieplny – to pod dachem, np. na wysokości 8 metrów temperatura będzie wyższa nawet o kilka stopni. Przy tak wysokich pomieszczeniach, jakie występują w otwartych przestrzeniach hal - ogrzane powietrze będzie miało naturalną tendencję do ruchu w górę i zalegania w szczytowych warstwach kubatury hal. Wysoki gradient temperatur wpływa niekorzystnie na ilość energii zużywanej do ogrzewania, podnosząc tym samym koszty eksploatacyjne obiektu.
Odwrócenie ruchu ciepłego powietrza spod dachu hali i skierowanie go do strefy przebywania ludzi może zmniejszyć zużycie energii na ogrzewanie nawet o kilkanaście procent. W celu odwrócenia tego zjawiska inżynierowie Hoval zaprojektowali nawiewnik wirowy Air-Injector, dzięki któremu ciepłe powietrze z górnych warstw hali jest „ściągane” do warstw dolnych. Aby osiągnąć taki efekt zarówno w scentralizowanych jak i zdecentralizowanych systemach wentylacycjnych stosuje się destryfikatory powietrza. Destryfikatorem jest urządzenie składające się z silnika, wentylatora w obudowie oraz kierownic strug powietrza lub dysz kierunkowych.
Do takich urządzeń należy TopVent®, służący do efektywnej dystrybucji powietrza w halach przemysłowych i pomieszczeniach magazynowych. Te niewielkie urządzenia - przeznaczone do prostego i szybkiego montażu pod sufitem lub w dachu - eliminują stratyfikację temperatur, ograniczając przy tym do minimum straty ciepła przez dach. Sterowany kształt nawiewu zapewnia optymalną dystrybucję powietrza w zmiennych warunkach eksploatacyjnych i zapobiega przeciągom w miejscach przebywania ludzi.
Przy zdecentralizowanych jednostkach grzewczo-wentylacyjnych, powietrze o wyższej temperaturze gromadzące się pod dachem hali może zostać wykorzystane do wstępnego podgrzania świeżego powietrza zewnętrznego. Tą technologię wykorzystuje dachowa jednostka RoofVent®, która doprowadza świeże powietrze jednocześnie usuwając powietrze zużyte. Dzięki zjawisku stratyfikacji powietrza i użyciu wysokosprawnego wymiennika ciepła umożliwia ona odzysk ciepła nawet do 84%. Skutkiem takiego rozwiązania są niższe koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Dzięki temu inwestor nie musi korzystać z dodatkowych urządzeń grzewczo-wentylacyjnych dla hal.
Dowiedz się więcej o RoofVent®
Fot.1. Urządzenia wentylacyjne TopVent® i RoofVent® firmy Hoval
System scentralizowany czy zdecentralizowany? - którą koncepcję wentylacji wybrać?
System ogrzewania w halach magazynowych powinien charakteryzować się niską bezwładnością cieplną, aby emitowane przez urządzenia ciepło było odczuwalne niemal natychmiast, bez tzw. czasu rozruchu obecnego systemach wodnych. Dlatego najpopularniejszymi systemami do ogrzewania obiektów wielokubaturowych są:
- nagrzewnice wodne, gazowe i olejowe,
- promienniki podczerwieni (gazowe, olejowe, elektryczne),podstropowe promienniki płytowe (belki),
- aparaty grzewczowentylacyjne,
- układy mieszane łączące dwa lub więcej rozwiązań.
Zdecentralizowana wentylacja mechaniczna, zlokalizowana w pojedynczych punktach hali zapewnia ekonomiczne ogrzewanie i wysoki komfort cieplny w obiektach wielkopowierzchniowych. Eliminujemy w ten sposób konieczność rozprowadzenia świeżego powietrza za pomocą kanałów wentylacyjnych, które nie tylko zajmują sporo miejsca, ale dodatkowo obciążają konstrukcję hali. Kolejna przeszkodą na halach produkcyjnych są suwnice, które ograniczają możliwość montażu kanałów.
Fot.2. Zdecentralizowane rozwiązanie firmy Hoval dla hali produkcyjnej i magazynowej
Systemy scentralizowane znacznie częściej są narażone na błędy z tytułu zwiększonej energochłonności, niewłaściwego doboru kanałów wentylacyjnych, sposobu ich montażu oraz często występujących na budowie „kolizji”. W szczególności w halach produkcyjnych kanały wentylacyjne narażone są na większy kontakt z zanieczyszczeniami, dlatego muszą być okresowo czyszczone i kontrolowane, w przeciwnym razie zwiększone opory przepływu spowodują znaczne zużycie energii przez wentylatory. Od strony technicznej konserwacja instalacji polega na wyłączenia całego systemu, co skutkuje przestojem w procesie produkcji. Jeżeli serwisujemy urządzenia zdecentralizowane - wyłączamy jedno urządzenie z kliku, a pozostałe urządzenia w hali nadal dostarczają ciepło i świeże powietrze.
Podsumowanie
Wybór odpowiedniego systemu ogrzewania i wentylacji, oraz ich sterowanie powinno być wynikiem merytorycznej analizy, obejmującej zarówno aspekty komfortu grzewczego, jak i analizę kosztów inwestycyjnych oraz eksploatacyjnych. Systemy grzewcze i wentylacyjne są bowiem zawsze powiązane ze sobą, dlatego ich optymalny dobór zapewnia 40% oszczędności kosztów ponoszonych na ogrzewanie i wymianę powietrza w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań systemowych.
Autor: HOVAL
