Descripción general de los sistemas de calefacción industrial: calderas, radiadores, bombas, calentadores de infrarrojos

La cuestión de la organización de la calefacción de las instalaciones industriales se decide en la etapa de su diseño. Esto tiene en cuenta todos los posibles factores de influencia, tanto externos como internos. Determinan la elección del esquema óptimo, teniendo en cuenta la minimización de costos y un efecto positivo en el proceso de producción. ¿En qué elementos constan los sistemas de calefacción industrial: calderas, radiadores, bombas u otros equipos adicionales?

Requisitos para la organización de la calefacción industrial.

Al crear un sistema para mantener el régimen de temperatura requerido en las instalaciones de producción, se cumplen obligatoriamente las normas vigentes. La mayoría de ellos se describen en SP 2.2.1.1312-03... Según este documento, se seleccionan baterías de calefacción industrial, calderas y otros elementos del sistema.

El primer paso es determinar el tipo de sistema de calefacción. Actualmente, hay 2 tipos: zonal y general. El primero está destinado al mantenimiento puntual del régimen de temperatura. La mayoría de las veces se trata de sistemas de calefacción industrial por infrarrojos. Se caracterizan por un funcionamiento económico y la capacidad de ajustar rápidamente el grado de calentamiento.

Si es necesario mantener el nivel de temperatura en todo el volumen de la habitación, la mejor opción sería instalar un circuito de tuberías. Pueden ser calderas industriales de gas, eléctricas o de combustible sólido. Además, los siguientes factores se tienen en cuenta al elegir un esquema específico:

• Características del proceso de producción.... En particular, el nivel de temperatura óptimo y la posibilidad de su rápida regulación;
• Pérdida de calor del edificio... No siempre es posible realizar un aislamiento eficaz. En este caso, lo mejor es instalar una calefacción de aire industrial de zona;
• Costo energético... En mayor medida, esto se refiere a los costos de producción planificados, que finalmente afectarán el costo de producción;
• El costo de los equipos, componentes y mano de obra para su instalación.... Según este parámetro, los más efectivos son el calentamiento por infrarrojos y aire de locales industriales.

Para determinar la mejor opción, debe realizar muchos cálculos. Pero ya hay "ventajas" y "desventajas" bien conocidas características de ciertos sistemas.

SP 2.2.1.1312-03 no proporciona recomendaciones sobre la elección de un sistema de calefacción específico. Este documento reglamentario describe los requisitos obligatorios para el régimen de temperatura de calefacción y ventilación.

Elementos industriales de calentamiento de agua caliente

Este sistema será la mejor opción si necesita mantener un nivel de temperatura agradable en toda o gran área de la sala de producción. Es similar al esquema de calefacción autónoma, con la excepción de algunos matices. El principal es la gran longitud de la línea de transporte para las calderas de calefacción de gas refrigerante y industrial o sus análogos que funcionan con un tipo diferente de combustible.

Hay dos tipos de calentamiento de agua de un edificio industrial: autónomo y conexión a una tubería de calefacción.Para esto último, se organiza necesariamente una unidad de ascensor, lo que reduce las lecturas de la temperatura del refrigerante y su presión a la normalidad.

Para un sistema autónomo, se utilizan calderas de calefacción industrial. Se diferencian no solo en la potencia, sino también en el tipo de portador de energía utilizado. Además, se presta especial atención al diseño de radiadores. La especificidad radica en el hecho de que para los locales industriales con un área pequeña (hasta 200 m²) y mediana (hasta 500 m²) con una altura de techo de hasta 3 m, es necesario garantizar la máxima transferencia de calor. Para ello, los convectores industriales para calentar agua caliente deben tener un área grande.

¿Qué puede reemplazar los costosos radiadores de calefacción industrial? La mejor opción es la producción de registros. Son tuberías con un diámetro de 50 mm o más, interconectadas por puentes para la circulación del agua.

Las características operativas de estos elementos son las siguientes:

• Un aumento en la concentración del refrigerante en una determinada sección del sistema, lo que conduce a un aumento en la transferencia de calor;
• Posibilidad de autoproducción;
• Un aumento de la carga hidrodinámica, que se compensa con la instalación de equipos de bombeo de mayor potencia.

La diferencia que define entre los registros y los convectores industriales para calentar agua caliente es la ausencia de placas de intercambio de calor. Están diseñados para transferir mejor la energía térmica de la superficie del tubo del radiador a la habitación. Hacerlos usted mismo, sin el uso de equipos especiales, es muy problemático. Es por eso que las calderas de calefacción eléctrica industriales están equipadas con elementos similares.

Los radiadores de calefacción de fábrica para edificios industriales con placas intercambiadoras de calor tienen una mayor disipación de calor. Pero al mismo tiempo, su costo es significativamente más alto que el de los registros de calefacción.

Calderas industriales de calefacción de gas

Una de las diferencias entre los modelos industriales de calderas de gas es el tipo de quemador. Estructuralmente, es una matriz que consta de varias fuentes de energía térmica.

Así, los radiadores de calefacción para locales industriales reciben un portador de calor caliente con la temperatura más alta posible. En este sentido, la cámara de combustión en las calderas industriales de calefacción de gas es mucho más grande que la de las domésticas. Esto permite aumentar la potencia nominal del equipo.

La principal diferencia en la elección del equipo es el tipo de gas utilizado:

• Gas natural... Para hacer esto, debe conectarse a la carretera central. El equipo se selecciona teniendo en cuenta sus características: la cantidad de gas entrante, su presión;
• Gas licuado... Es relevante para la creación de sistemas de calefacción totalmente autónomos para instalaciones industriales. Como lugar de almacenamiento, se utilizan contenedores especiales: gasificadores. A pesar del aumento de los costes iniciales, la calefacción con gas licuado tiene claras ventajas económicas sobre combustibles sólidos o eléctricos similares.

Para todo tipo de equipos de gas, se pueden utilizar baterías de calefacción industrial. Es importante que correspondan al régimen de temperatura seleccionado.

En la mayoría de los casos, los modelos de calderas de circuito único se utilizan para organizar la calefacción de gas industrial. Si es necesario realizar un suministro de agua caliente adicional, instalan tanques de calentamiento indirecto (acumuladores de calor) conectados a la red.

Un punto importante a la hora de elegir una caldera de gas es la posibilidad de sustituir el quemador. Por lo tanto, puede aumentar su potencia nominal sin comprar el resto de los componentes: una carcasa, un intercambiador de calor.

Las calderas de gas de condensación tienen el índice de eficiencia más alto. Pero su costo es un 45-50% más alto que los clásicos.

Calderas de calefacción eléctrica industrial

En ausencia de la posibilidad de conectarse a una red de gas u organizar un sistema de almacenamiento de combustible licuado, la única opción es la calefacción eléctrica. A pesar de los mayores costos financieros de mantenimiento (costo energético), la instalación de calderas de calefacción eléctrica industrial tiene una serie de ventajas. En primer lugar, incluyen la baja inercia del equipo. A diferencia de las contrapartes de gas, el nivel de calentamiento del elemento calefactor se ajusta rápidamente. Al instalar equipos de control adicionales, estará operativo el cambio del grado de calentamiento del refrigerante suministrado a los convectores industriales para calentar el agua. Esto conducirá a menores costos operativos.

Además de este factor, se deben tener en cuenta los siguientes puntos específicos de funcionamiento de las calderas eléctricas:

• Sin chimenea... Esto significa que la caldera no estará atada a la chimenea, como las contrapartes de gas o combustible sólido;
• Requisitos más suaves para la disposición de la sala de calderas.... La condición principal es un bucle de tierra correctamente hecho y cableado eléctrico seleccionado;
• Al instalar un medidor de tarifas múltiples y un acumulador de calor puedes calentar el refrigerante por la nocheyo cuando las tarifas son mínimas.

Durante el cálculo preliminar de la calefacción de un edificio industrial, es necesario tener en cuenta que el costo inicial de una caldera eléctrica será un 20-25% más bajo que el de una caldera de gas similar.

Uno de los factores determinantes es la disponibilidad de equipos de bombeo y un tanque de expansión en la configuración. Para los modelos cuya potencia supera los 130 kW, a menudo no se incluye en el diseño.

Al elegir una caldera eléctrica, es necesario analizar su mantenibilidad. En particular, la posible sustitución del elemento calefactor.

Calefacción de aire industrial

A menudo, los ingenieros se enfrentan a la difícil tarea de organizar el microclima en un área de producción: hacer un sistema de calefacción de calefacción óptimo en combinación con una ventilación efectiva. Esto se aplica a industrias como la química, la alimentaria y la carpintería. En este caso, la mejor opción es combinar los dos sistemas en uno. Esto requerirá la instalación de calefacción de aire industrial.

La mayoría de las veces se hace por zonas: el calentamiento no ocurre en todo el volumen de la habitación, sino solo en los lugares de trabajo. Tal esquema proporciona varias ventajas: ahorro de energía, minimización del costo de organización del sistema y el uso de carreteras para aire acondicionado o como campanas.

A diferencia de las calderas de calefacción industrial, el principal elemento de trabajo del aire es el sistema climático, que combina varias funciones. Estos incluyen el suministro de aire caliente al consumidor y el intercambio de aire en la sala de trabajo.

Para calentar el aire de locales industriales, se requieren los siguientes elementos:

• Unidad de calentamiento de aire... Puede ser parte del sistema climático;
• Canales para transportar aire caliente... Están hechos de acero galvanizado o inoxidable (que es raro);
• Amortiguadores de aire con lamas... Le permite concentrar el flujo de aire en un área específica de la sala de producción;
• Conductos de entrada de aire para la reutilización de masas de aire y su sistema de limpieza.... Adición opcional, pero extremadamente eficaz. Permite reducir costes, especialmente en invierno.

Cabe destacar que la instalación de calefacción industrial de tipo aire no afecta de ninguna manera la disposición de los equipos y la organización general del proceso de producción. A diferencia de los radiadores de calefacción para locales industriales, se ubica en la parte superior de la habitación a una altura de 2 metros o más.

Al calcular el costo del calentamiento del aire en edificios industriales, las bombas de calor representan la mayor parte de los costos. Su principal característica es el caudal volumétrico. También se tiene en cuenta al calcular el sistema de calefacción de un edificio industrial. El costo promedio del equipo para una habitación con un área de hasta 600 m² es de 700 a 750 mil rublos.

Para reducir la pérdida de calor, se pueden instalar cortinas de aire térmico sobre las puertas.

Calefacción por infrarrojos industrial

Una forma alternativa de organizar la calefacción es instalar calentadores de infrarrojos. Generan ondas de calor en el rango infrarrojo, calentando no el aire, sino la superficie de los objetos que caen en el área de su trabajo.

Debido a esto, al calcular los sistemas de calefacción industrial por infrarrojos, no puede tener en cuenta el tamaño de la habitación. Es importante conocer solo la pérdida de calor del edificio y distribuir correctamente los calentadores sobre las áreas de trabajo. En muchos sentidos, este tipo de calefacción es similar a la calefacción por aire de los talleres y locales industriales. Pero a diferencia de él, hay una diferencia significativa: no es necesario instalar tuberías o conductos de aire. Esto le permite realizar un calentamiento zonal de una habitación sin instalar elementos similares a los convectores industriales de calentamiento de agua.

Hay dos tipos de calefacción por infrarrojos: eléctrica (película o con bobinas de carbón calefactor) y gas. Dado que se necesita una gran cantidad de energía térmica para un calentamiento efectivo, los modelos de gas se instalan con mayor frecuencia en talleres. En este caso, se logra el resultado máximo.

La calefacción industrial de gas tiene las siguientes características:

• La capacidad de regular la potencia de cada dispositivo por separado;
• El área de propagación de la radiación infrarroja depende del área del reflector. Cuando aumenta, la velocidad de calentamiento disminuye;
• Se puede utilizar como adicional en presencia de un sistema con una caldera de calefacción de gas industrial.

Sin embargo, al diseñar, es necesario tener en cuenta la dependencia directa de la altura de instalación del calentador en el área de su operación. A una distancia considerable del objeto (más de 4 metros), se dispersa la radiación infrarroja. Esto reduce la eficiencia de la calefacción industrial por infrarrojos.

A diferencia de los radiadores de calefacción industrial, la superficie de los calentadores infrarrojos se calienta solo en la zona del reflector. Este es el elemento más barato del diseño que puede reemplazar usted mismo.

La gran mayoría de los calentadores de gas IR funcionan únicamente con gas natural.

¿Cómo se realiza el cálculo de un sistema de calefacción industrial?

La eficiencia, los costos primarios y fijos para su organización dependerán del cálculo correctamente realizado de la calefacción de un edificio industrial. Un punto importante es la elección inicial del tipo de sistema de calefacción: agua, aire o infrarrojos. En base a esto, se selecciona el conjunto óptimo de equipos y componentes, así como el método de su instalación.

Qué considerar al elegir una caldera de calefacción industrial y otros componentes del sistema:

• Pérdida de calor en el edificio... Son ellos quienes determinarán en gran medida la capacidad planificada del equipo: una caldera, un calentador de infrarrojos o una cortina térmica;
• El volumen de la habitación y la ubicación de ventanas y puertas.... Es importante elegir el lugar de instalación de las baterías de calefacción industrial;
• Tipo de portador de energía... Para la instalación de calderas eléctricas industriales en el sistema de calefacción, es necesario que la potencia de la línea de alimentación de entrada corresponda al parámetro del equipo.

Estos son solo los parámetros básicos necesarios para calcular el sistema de calefacción de un edificio industrial. El tipo de producción y las condiciones de trabajo también son importantes. Por lo tanto, los sistemas de calefacción se calculan teniendo en cuenta las características operativas del edificio y la tecnología de producción en sí.

Debe recordarse que todos los sistemas de calefacción industrial, incluidas las calderas, radiadores, bombas, deben cumplir con los parámetros de diseño. Se determinan solo después de que se hayan realizado todos los cálculos.

En el video, puede familiarizarse con los detalles de la calefacción de habitaciones grandes.