Aký je najlepší priemyselný vykurovací systém?

Vhodný checklist by mohol obsahovať nasledujúce body:

✅ Právny základ: Čo stanovujú platné predpisy a normy pre moju budovu? Ktoré opatrenia môžem alebo musím v súčasnosti dodržiavať.

✅ Environmentálna kompatibilita: Emisie CO₂ a NOx sú rozhodujúcimi kritériami pri posudzovaní vykurovacieho systému z hľadiska ochrany životného prostredia. Ak budete hľadať zariadenia s nízkymi emisiami NOx, získate dôležité bonusové body pri certifikácii budovy. Kriticky si položte otázku, akú hodnotu má pre vás myšlienka ekológie a či si ju chcete v tejto podobe ekonomicky dovoliť.

✅ Ekonomická účinnosť/spotreba energie: Spotreba energie má významný vplyv na prevádzkové náklady podniku. Účinnosť vykurovacieho systému priamo úmerne ovplyvňuje spotrebu energie. Dilema pri posudzovaní: Pre rôzne vykurovacie systémy neexistujú všeobecne platné prístupy k hodnoteniu. Príklad: v prípade kotlových systémov ústredného vykurovania znie účinnosť 108% oveľa lepšie ako v prípade decentralizovaných teplovzdušných vykurovacích zariadení účinnosť 77%. Účinnosť tepelných čerpadiel sa prezentuje opäť úplne inak. Preto je dôležité využívať vlastné odborné znalosti a dôverovať odborným znalostiam profesionálov. Decentralizované teplovzdušné jednotky môžu mať napríklad výrazne lepšie prevádzkové náklady ako kotlový systém. Pri mnohých vykurovacích systémoch je najlepšie porovnávať hodnoty ErP zo smernice o ekodizajne; pri systémoch tepelných čerpadiel sa odporúča hodnota sezónnej účinnosti vykurovania priestoru (ƞs,h-hodnota). Všetci výrobcovia sú povinní tieto hodnoty zverejňovať.

✅ Charakteristiky budov a ich využitie: Budova a jej profil využitia majú významný vplyv na vykurovací systém. Ide o sklad s jednotlivými pracoviskami? Je žiaduce zónové alebo celoplošné vykurovanie? Ako je budova izolovaná? Aká je výška budovy? Plánujete rekonštrukciu existujúceho vykurovania alebo výstavbu novej budovy? Ako dlho plánujete budovu využívať?

✅ Rekuperácia tepla: Položte si otázku, do akej miery existujú možnosti zapojenia technologického tepla do vykurovacieho okruhu alebo či sa dá ešte využiť teplo zo spalín vykurovacieho systému.

✅ Zdroje energie: Pri hľadaní odpovede na túto otázku by sme sa mali riadiť jednak svojím ekologickým svedomím a jednak vlastnými odbornými znalosťami. Zatiaľ čo obnoviteľné zdroje energie sa vždy zdajú čisté, fosílne palivá zápasia so “špinavým imidžom”. Pravda však leží niekde medzi nimi. Hoci sa elektrická energia hodnotí ako “zelená”, v skutočnosti sa do nej pridáva nezanedbateľný podiel energie z hnedého uhlia a zemného plynu alebo dovážanej jadrovej energie. Solárne zariadenia môžu dodávať elektrinu, keď svieti slnko, veterné turbíny, keď fúka vietor, ale skladovanie elektriny v čase, keď fúka vietor a svieti slnko, bolo doteraz, žiaľ, nehospodárne. Pri dodávaní elektrickej energie do siete teda nie je možné obísť fosílne palivá. Položte si otázku, čo má pre vás väčší zmysel: využívať fosílnu energiu v elektrárni na výrobu elektriny a dopravovať ju mnoho kilometrov vrátane strát do domácností, alebo je lepšie využívať fosílne palivo priamo na mieste a bez veľkých strát? Otázka vlastnej filozofie.

✅ Technológia: zariadenia dostupné na trhu sa niekedy výrazne líšia. V prípade tepelných čerpadiel sa musí zohľadniť sezónna účinnosť vykurovania priestoru (hodnota ƞs,h) a v prípade infračervených ohrievačov alebo teplovzdušných jednotiek účinnosť zariadenia (hodnoty ErP zo smernice o ekodizajne), ktorá sa odvodzuje od jednotlivých komponentov zariadenia. Hodnotenie by malo zahŕňať aj riadiaci systém, konštrukciu šetrnú k údržbe a možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie.

✅ Kvalita: Tu platí známa zásada: “Ak kupuješ lacno, kupuješ dvakrát”. Vyššia počiatočná investícia sa môže vrátiť vo veľmi krátkom čase. Venujte pozornosť servisnej sieti, ktorú ponúka výrobca, ako aj jeho prísľubu záruky a zabezpečenia náhradných dielov. Skúsenosti a kompetencie sa prejavia už pri návrhu alebo výpočte vykurovacieho zaťaženia. Využite možnosť pozrieť si referencie.

Aké sú výhody a nevýhody centralizovaných a decentralizovaných systémov priemyselného vykurovania?

Priemyselné vykurovacie systémy možno rozdeliť na centralizované a decentralizované systémy. Centralizované systémy majú takmer vždy samostatnú kotolňu, v ktorej sa na teplo premieňa napríklad plyn, olej, pelety/drevná štiepka alebo diaľkové vykurovanie. Zvyčajne pracujú v režime čerpadlo-teplá voda. Ohriata voda sa potom čerpá potrubím do vykurovanej miestnosti. Na druhej strane decentralizované systémy premieňajú elektrickú energiu alebo primárnu energiu plynu alebo oleja priamo na teplo vo vykurovanom priestore; tým odpadá potreba prenosu tepla potrubím.

Výhody centrálnych systémov:

• Možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie
• Možnosť využitia rôznych palív, aj kombinovaných (fosílnych a biogénnych)

Nevýhody centrálnych systémov:

• Tepelné straty v dôsledku dlhého potrubia a priestorového oddelenia
• Riziko úniku
• Systém zásobovania vodou musí zostať bez mrazu
• Zvýšené požiadavky na elektrický výkon pohonu
• Zotrvačnosť procesov vykurovania a chladenia
• Obmedzená flexibilita pri zmene teploty v miestnosti
• Zónové vykurovanie alebo vykurovanie pracoviska možno realizovať len v obmedzenom rozsahu
• Vyššie riziko poruchy, pretože je k dispozícii len jeden zdroj tepla

Výhody decentralizovaných systémov:

• Možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie
• Možnosť využitia bezplatného tepla z prostredia (tepelné čerpadlá)
• Teplo je k dispozícii “na jedno stlačenie tlačidla”, t. j. rýchlo
• Malé straty pri prenose
• Rýchle prispôsobenie sa teplotným výkyvom (napr. pri otvorení dverí)
• Jednoduchá inštalácia
• Vhodné na rekonštrukcie
• V závislosti od riešenia veľmi rýchla amortizácia
• V závislosti od systému je možné zónové vykurovanie a vykurovanie pracoviska
• Nemusí sa udržiavať v beznámrazovom stave
• Nižšie riziko poruchy vďaka viacerým zdrojom tepla (redundancia)

Nevýhody decentralizovaných systémov:

• Nie všetky dostupné systémy môžu využívať obnoviteľné zdroje energie
• Zvýšené nároky na údržbu v dôsledku viacerých zdrojov tepla/horákov

V nasledujúcom texte porovnáme rôzne centrálne a decentralizované systémy vykurovania, ktoré prichádzajú do úvahy pri vykurovaní veľkých budov.

Ktoré systémy vykurovania sú vhodné pre priemyselné budovy?

Priemyselné teplovzdušné vykurovacie systémy

Teplovzdušné vykurovacie systémy používajú na prenos tepla do priestoru výmenník vzduchu. Môže sa použiť buď existujúci vzduch v miestnosti, alebo čerstvý vzduch privádzaný zvonku. Teplo sa môže vyrábať buď priamo v jednotkách, alebo v centrálnom bode mimo jednotiek. Preto sa rozlišujú centrálne a decentralizované teplovzdušné jednotky.

Foto: Teplovzdušné jednotky ako systém vykurovania budovy v sklade.

Decentralizované plynové teplovzdušné jednotky:

Teplo sa vyrába horákmi priamo v jednotlivých jednotkách vo vykurovanom priestore a vyfukuje sa do priestoru. Horák môže pracovať so vzduchom z miestnosti alebo s čerstvým vzduchom.

Výhody:

• • Žiadne tepelné straty pri prenose tepla z miesta výroby tepla do vykurovanej časti budovy
  • Žiadne riziko úniku vody
  • Systém je odolný voči mrazu
  • Relatívne krátky čas vykurovania
  • Nízke riziko poruchy v dôsledku viacerých horákových jednotiek
  • Možnosť prívodu čerstvého vzduchu do miestnosti
  • Jednoduchá inštalácia
  • Nízke investičné náklady

Nevýhody:

• • Obmedzené využitie obnoviteľných zdrojov energie (len bioplyn)
  • Produkcia hluku
  • Možnosť vírenia prachu a prievanu
  • Fyzikálne rozvrstvenie vzduchu
  • Vysoké prevádzkové náklady

Centrálne teplovzdušné jednotky (ohrievače vzduchu):

Teplo sa vyrába centrálne, zvyčajne mimo vykurovanej miestnosti. Medzi možnosti patrí kondenzačný kotol, vykurovací systém na pelety alebo diaľkové vykurovanie. Vyrobená teplá voda sa potrubím privádza do jednotlivých teplovzdušných jednotiek alebo výduchov umiestnených v budove a odtiaľ sa cez výmenník tepla vháňa do budovy ako teplý vzduch.

Výhody:

• Nízke náklady na jednotku
• Jednoduchá údržba vypúšťacích miest
• Možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie
• Zvyčajne ľahko prístupná horáková jednotka

Nevýhody:

• Systém musí zostať bez mrazu
• Dlhé potrubie k jednotlivým jednotkám vedie k tepelným stratám súvisiacim so systémom
• Riziko úniku
• Potrebný dlhší čas ohrevu (zotrvačnosť)
• Vyššie riziko poruchy, pretože je k dispozícii len jeden zdroj tepla
• Vznik hluku
• Možnosť vírenia prachu a prievanu
• Fyzikálne vyvolaná stratifikácia vzduchu v miestnosti

Priemyselné vykurovanie teplou vodou

Centrálne sálavé stropné panely:

Stropné sálavé panely sú infračervené žiariče, ale sú centrálne zásobované teplou vodou. Sú nainštalované na strope a tiež odovzdávajú teplo vyžarovaním elektromagnetických vĺn (infračervené lúče). Stropné sálavé panely, nazývané aj teplovodné stropné sálavé panely, sú napájané horúcou vodou prichádzajúcou potrubím z centrálneho kotla, tepelného čerpadla vzduch-voda alebo tepelného čerpadla soľanka-voda. Podobne ako iné centrálne systémy, aj stropné sálavé panely podliehajú zotrvačnosti a majú obmedzenú schopnosť reagovať na rýchle zmeny teploty.

Výhody:

• Môže sa použiť aj pre nízke budovy
• Žiadne vírenie prachu
• Nízka stratifikácia vzduchu a vankúš teplého vzduchu pod strechou budovy
• Možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie

Nevýhody:

• Možnosť len obmedzeného pracoviska alebo zónového vykurovania
• Potrebné dlhé časy realizácie (zotrvačnosť)
• Dlhé rozvody k jednotlivým jednotkám vedú k stratám súvisiacim so systémom
• Riziko úniku
• Systém musí zostať bez mrazu
• Nepružnosť v prípade rýchlych zmien teploty v budove
• Vyššie riziko poruchy v dôsledku jediného zdroja tepla
• Riziko súvisiace s výstavbou, ktoré spočíva v zatienení svetiel a postrekovačov
• Veľmi vysoká hmotnosť, potreba kontroly statiky strechy

Centrálne podlahové vykurovanie:

Funkcia podlahového vykurovania v priemyselných budovách sa nelíši od funkcie v obytnom sektore. Teplá voda sa tu vedie cez zložené rúrky uložené v podlahe, čím sa podlaha rovnomerne vyhrieva. Teplú vodu vyrába centrálny kotol, tepelné čerpadlo vzduch/voda alebo tepelné čerpadlo zem/voda.

Foto: Veľkoplošné podlahové vykurovanie ako vykurovací systém v novostavbe.

Výhody:

• Rovnomerné rozloženie tepla po celej ploche budovy
• Vhodné pre nízke výšky
• Žiadne vírenie prachu
• Nízka stratifikácia vzduchu a vankúš teplého vzduchu pod strechou budovy
• Možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie

Nevýhody:

• Vysoké náklady na nákup alebo inštaláciu
• Nie je možné zónové vykurovanie
• Nepružnosť v prípade zmeny využitia budovy (napr. základy pre stroje)
• Veľmi pomalý systém
• Teplotné zmeny sa dajú regulovať len pri vysokých prietokoch
• Náchylnosť na mráz
• Možnosť zaťaženia podlahy je obmedzená alebo len nákladná realizácia
• Riziko zlyhania, pretože sa používa len jedna horáková jednotka

Priemyselné vykurovanie teplou vodou alebo teplým vzduchom

Systémy tepelných čerpadiel:

Tepelné čerpadlá sa môžu používať ako samostatný vykurovací systém alebo v hybridnom systéme, napr. s plynovými tmavými radiátormi.

Tepelné čerpadlo v podstate odoberá energiu (teplo) z okolitého prostredia a prenáša ju do interiéru budovy. Tepelné čerpadlá sa rozlišujú podľa typu použitého systému dodávky tepla a spôsobu, akým sa teplo dodáva do priestoru budovy. V priemysle sa najčastejšie používajú tepelné čerpadlá vzduch/vzduch a vzduch/voda (zdroj energie/výstup tepla). Moderné tepelné čerpadlá dokážu v súčasnosti získať dostatok tepla z okolitého prostredia aj pri teplotách pod bodom mrazu na hospodárne vykurovanie budov.

Foto: Vonkajšie jednotky systému tepelného čerpadla na streche budovy

Výhody:

• Šetrné k životnému prostrediu, najmä pri použití vlastnej alebo ekologickej elektrickej energie
• Nízke prevádzkové náklady, využívanie bezplatného tepla z prostredia
• Možnosť rôznych distribučných systémov v miestnosti (textilné hadice, dýzy, centrálna výstupná hlavica atď.)
• Možnosť kombinácie s inými riešeniami vykurovania ako úsporné hybridné riešenie
• Flexibilný a kompaktný
• Možnosť režimu chladenia

Nevýhody:

• Obmedzenia v prípade rekonštrukcie
• Vysoké investičné náklady
• Nie je možné zónové vykurovanie
• Možnosť vírenia prachu a prievanu
• Fyzikálne rozvrstvenie vzduchu

Vykurovacie systémy s infračervenými žiaričmi

Teplo sa nemusí do budovy privádzať len teplým vzduchom. Pri hľadaní priemyselného vykurovacieho systému by sa mal vždy zvážiť prenos tepla prostredníctvom infračervených žiaričov, pretože má mnoho výhod. Infračervené systémy patria medzi najhospodárnejšie priemyselné vykurovacie systémy. Bodujú rýchlou “návratnosťou investície” a sú ideálne na modernizáciu vykurovacích systémov.

Princíp je jednoduchý a často sa vysvetľuje opaľovaním na horskom ľadovci. Hoci je teplota okolia v mínusových hodnotách, slnko hreje. Je to spôsobené tepelným žiarením alebo infračerveným slnečným žiarením. Tam, kde infračervené lúče dopadajú na našu pokožku, sa menia na teplo. Infračervené zariadenia nepotrebujú na prenos tepelnej energie nosné médium. Tá prechádza zo zariadenia do objektu takmer bez strát a nespôsobuje prievan. Keďže infračervené žiariče ohrievajú predovšetkým povrchy, teplota vzduchu môže byť v priemere o 2 až 3 °C nižšia ako teplota, ktorú pociťuje človek, ale stále je vnímaná ako príjemná. Tieto faktory majú pozitívny vplyv na vnútornú klímu a ekonomickú efektívnosť systémov. V závislosti od systému a spôsobu jeho používania možno dosiahnuť až 50 % úspory energie v porovnaní s konvenčnými vykurovacími systémami.

Foto: Tmavé žiariče pod strechou priemyselnej budovy.

Systémy so svetlými žiaričmi:

Svetlé žiariče sú poháňané priamo zemným plynom, kvapalným plynom alebo bioplynom. Inštalujú sa na steny alebo stropy a používajú sa najmä na vykurovanie vysokých budov, jednotlivých pracovísk alebo vonkajších priestorov a štadiónov. Nazývajú sa svetlé žiariče, pretože spaľovanie zmesi plynu a vzduchu je viditeľné cez žiariace keramické dosky. Keramické dosky dosahujú povrchovú teplotu 950 °C, a preto vyžarujú mimoriadne vysoké množstvo infračerveného žiarenia. Reflektory smerujú toto žiarenie smerom nadol do priestoru, kde sa nachádzajú zamestnanci. Moderné jednotky sú modulované a možno ich ideálne prispôsobiť aktuálnej potrebe tepla v budove. Voliteľne môžu byť jednotky vybavené kondenzačným modulom, ktorý využíva zvyškové teplo zo spalín a pracuje ešte energeticky úspornejšie.

Výhody:

• Obzvlášť efektívne a energeticky úsporné vďaka vysokému podielu infračerveného žiarenia
• Technológia horákov s nízkym obsahom NOx
• Vysoko úsporný, pretože nie je potrebné ohrievať vzduch
• Žiadne nákladné tepelné vrstvy pod strechou budovy
• Ďalšie úspory energie, pretože teplota v miestnosti sa dá regulovať nižšie pri rovnakej úrovni komfortu
• Rýchly reakčný čas – teplo takpovediac na jedno stlačenie tlačidla
• Žiadny prach ani vírenie vzduchu
• Možnosť vykurovania zón alebo jednotlivých pracovných miest
• Žiadne zamrznutie
• Jednoduchá inštalácia
• Žiadne odvody spalín
• Žiadne ročné meranie komína
• Bezpečnosť v prípade poruchy v dôsledku viacerých horákových jednotiek
• Možnosť vonkajšieho vykurovania

Nevýhody:

• Možnosť použitia len pre budovy s výškou nad 4 metre
• Obmedzené využitie obnoviteľných zdrojov energie (len bioplyn)

Systémy s tmavými žiaričmi:

Systémy s tmavými žiaričmi vyrábajú teplo spaľovaním zmesi plynu a vzduchu alebo v ideálnom prípade spaľovaním 100% vodíka v uzavretých sálavých trubiciach. Vzniknuté horúce plyny ohrievajú povrch sálavých trubíc, ktoré potom vyžarujú teplo vo forme žiarenia.
Sálavé trubice sú zakryté reflektorom, ktorý smeruje tepelné žiarenie do požadovanej oblasti. Trubkové vykurovacie telesá odvádzajú spaliny priamo z budovy. Moderné jednotky pracujú so zmesou plynu a vzduchu a môžu plynule regulovať svoj výkon podľa aktuálnej potreby tepla. Tým sa šetrí energia a zlepšuje vnútorná klíma.
Tmavé sálavé vykurovacie telesá možno použiť v miestnostiach s výškou stropu do približne 4 m. Možno ich použiť v dielňach, priemyselných priestoroch, skladoch atď. Či už v dielňach, priemyselných, skladových, výstavných alebo športových budovách – tmavé vykurovacie telesá sa dajú použiť takmer na akékoľvek použitie.
Stopercentné vodíkové jednotky možno použiť v samostatných riešeniach, kde prevádzkovatelia priemyselných budov premieňajú vlastnú elektrickú energiu vyrobenú v lete na vodík a uskladňujú ju. Vo viacerých aplikáciách v Nemecku sú vykurovacie systémy H₂ priamo napojené na malé vodíkové siete.

Výhody:

• • 100% kompatibilné s vodíkom v závislosti od výrobcu
  • Obzvlášť efektívne a energeticky úsporné vďaka vysokému podielu infračerveného žiarenia
  • Hybridná kompatibilita so systémami tepelných čerpadiel
  • Technológia horákov s nízkym obsahom NOx
  • Vysoko úsporný, pretože neohrieva vzduch
  • Žiadne drahé tepelné vankúše pod strechou haly
  • Ďalšie úspory energie, pretože je možné regulovať nižšie teploty v miestnosti pri zachovaní rovnakej úrovne komfortu
  • Rýchly čas odozvy
  • Žiadny prach ani vírenie vzduchu
  • Možnosť zónového vykurovania alebo vykurovania jednotlivých pracovných miest
  • Žiadne mrznutie
  • Bezpečnosť v prípade poruchy vďaka viacerým horákovým jednotkám

Nevýhody:

• Potrebné potrubie na odvod spalín
• Obnoviteľné zdroje energie, ktoré nie sú možné pri bežných spotrebičoch
• V súčasnosti len jeden výrobca dokáže používať 100% vodík

Elektrické infražiariče:

Elektrické infražiariče premieňajú elektrickú energiu na infračervené žiarenie.

Výhody:

• Krátky čas ohrevu
• Cielené vyžarovanie tepla
• Žiadne vírenie prachu alebo prievan
• Nastaviteľné vykurovacie zóny
• Nízke tepelné straty
• Nenáročná údržba
• Rovnomerné a príjemné teplo
• Môže sa používať ako súčasť hybridného riešenia

Nevýhody:

• Vyššie náklady na spotrebu ako pri plynových sálavých žiaričoch
• Nižšia inštalačná výška ako pri plynových sálavých žiaričoch

Aký je najúčinnejší vykurovací systém pre priemyselné budovy?

Záver: Každý priemyselný vykurovací systém má svoje výhody a nevýhody.

V prípade rekonštrukcie môže prevádzkovateľ stále siahnuť po takmer všetkých systémoch. Tí, ktorí chcú čo najviac podporiť myšlienku ekológie, musia niekedy siahnuť hlboko do vrecka kvôli obstarávacím a priebežným prevádzkovým nákladom. Tí, ktorí hľadajú systém, ktorý je ekologický a zároveň úsporný, by mali zvážiť kombináciu viacerých druhov vykurovania a ich inteligentné riadenie.

Ak to však zhrnieme, centralizované systémy môžu kompenzovať svoje straty v transformátoroch a nižší ročný stupeň využitia využitím obnoviteľných zdrojov energie – decentralizované infračervené vykurovacie systémy bodujú rýchlou amortizáciou, vysokým ročným stupňom využitia a flexibilnou prevádzkou, systémy tepelných čerpadiel využitím obnoviteľných zdrojov energie.