Checklist: Požiadavky na priemyselný vykurovací systém
✅ Charakteristika budovy a jej využitie: Pri určovaní vykurovacieho systému zohráva hlavnú úlohu budova a jej profil využitia. Ide o sklad s jednotlivými pracoviskami? Je žiaduce zónové alebo celoplošné vykurovanie? Aká je izolácia budovy? Aká vysoká je budova? Plánujete rekonštrukciu existujúcej budovy alebo výstavbu novej?
✅ Spotreba energie: Spotreba energie má významný vplyv na prevádzkové náklady podniku. Účinnosť vykurovania priemyselných priestorov priamo úmerne ovplyvňuje spotrebu energie. Dilema pri posudzovaní vopred: Pre rôzne vykurovacie systémy neexistujú všeobecne platné prístupy hodnotenia. Príklad: V prípade kotlových systémov ústredného vykurovania znie účinnosť 108 % oveľa lepšie ako účinnosť 77 % v prípade decentralizovaných teplovzdušných žiaričov. Po bližšom preskúmaní sa však ukáže, že decentralizované teplovzdušné žiariče môžu mať výrazne nižšie prevádzkové náklady. Tu je dôležité pozrieť sa bližšie: Najlepšie je porovnať ročnú účinnosť alebo hodnoty ErP zo smernice o ekodizajne. Všetci výrobcovia sú povinní tieto hodnoty zverejňovať.
✅ Vplyv na životné prostredie: Emisie CO₂ a NOₓ sú rozhodujúcimi kritériami pri posudzovaní vplyvu priemyselného vykurovacieho systému na životné prostredie. Keďže v súčasnosti určuje náklady na palivá daň z emisií CO₂, existuje dôvod na prehodnotenie starého vykurovacieho systému. Vo väčšine prípadov sa investícia do nového systému vráti vo veľmi krátkom čase. A tí, ktorí venujú pozornosť zariadeniam s nízkymi emisiami NOₓ, získavajú dôležité bonusové body už pri certifikácii budovy.
✅ 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 (pozri hybridné systémy).
✅ Zdroje energie: Pri hľadaní odpovede na túto otázku by ste mali využiť na jednej strane svoje ekologické svedomie a na druhej strane svoje vlastné odborné znalosti. Zatiaľ čo obnoviteľné zdroje energie sa vždy zdajú byť čisté, fosílne palivá zápasia so špinavým dojmom. Pravda však leží niekde medzi nimi. Hoci sa elektrická energia hodnotí ako “zelená”, v skutočnosti sa do nej pridáva nezanedbateľné množstvo energie spaľovanej v hnedom uhlí alebo dovážanej jadrovej energie. Solárne panely môžu dodávať elektrinu, keď svieti slnko, veterná energia, keď fúka vietor, a skladovanie elektriny je stále nehospodárne. Takže zatiaľ neexistuje spôsob, ako obísť fosílne palivá, ako je zemný plyn, ak zvážime investičné náklady a prevádzkové náklady.
✅ Technológia: Zariadenia na trhu sa niekedy výrazne líšia. V prvom rade je potrebné zohľadniť účinnosť zariadenia, ktorá sa odvíja od jednotlivých komponentov. Pri hodnotení vykurovacieho systému budovy by sa mal zohľadniť dobrý regulačný systém, konštrukcia nenáročná na údržbu a možnosť použitia kondenzačnej technológie.
✅ 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 príprave projektovania alebo výpočtu vykurovacieho zaťaženia. Využite možnosť navštíviť referencie a nechajte si od dodávateľa potvrdiť správnosť hodnôt účinnosti.
Aké sú výhody a nevýhody centralizovaných a decentralizovaných systémov priemyselného vykurovania?
Priemyselné vykurovacie systémy možno rozdeliť na centralizované a decentralizované. Centrálne 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 čerpadla teplej vody. V potrubiach sa potom ohriata voda čerpá do miestnosti, ktorá sa má vykurovať. Na druhej strane decentralizované systémy premieňajú primárnu energiu, zemný plyn alebo olej, priamo na teplo vo vykurovanej miestnosti. Preprava tepla a s ňou spojené tepelné straty prostredníctvom potrubia sú eliminované.
Výhody centrálnych priemyselných vykurovacích systémov:
- možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie
- možnosť využitia rôznych palív, aj kombinovaných (fosílnych a biogénnych)
- možnosť kombinovať s potrebou tepla v administratívnej budove
Nevýhody centrálnych systémov vykurovania budov:
- tepelné straty v dôsledku dlhých potrubí a priestorového oddelenia
- systém vedený vodou musí byť vždy bez mrazu
- zvýšené nároky na elektrickú pohonnú energiu
- zotrvačnosť počas procesov vykurovania a chladenia
- obmedzená flexibilita pri zmene teploty v miestnosti
- zónové vykurovanie alebo vykurovanie pracoviska možno realizovať len v obmedzenom rozsahu
- vyššie riziko v prípade poruchy, keďže je k dispozícii len jeden zdroj tepla
Výhody decentralizovaných systémov vykurovania budov:
- teplo stlačením tlačidla
- žiadne straty pri prenose
- rýchle prispôsobenie sa teplotným výkyvom [napr. pri otvorení brány]
- jednoduchá inštalácia
- vhodné aj na renováciu
- možnosť zónového a pracovného vykurovania
- flexibilné v prípade zmeny využitia haly
- nemusia byť udržiavané bez mrazu
- nižšie riziko poruchy, pretože je k dispozícii viacero zdrojov tepla
Nevýhody decentralizovaných systémov vykurovania budov:
- možnosť len obmedzeného využitia obnoviteľných zdrojov energie [výnimka: bioplyn a vodík].
- zvýšené nároky na údržbu v dôsledku viacerých zdrojov tepla/horákov
V nasledujúcom texte porovnávame rôzne centralizované a decentralizované systémy vykurovania, ktoré prichádzajú do úvahy pre vykurovanie priemyselných priestorov.
Aké vykurovacie systémy sú vhodné pre priemyselné budovy?
Vykurovanie budov teplým vzduchom
Teplovzdušné ohrievače využívajú na vykurovanie miestnosti vzduch z výmenníka tepla. Môže sa použiť buď existujúci vzduch v miestnosti, alebo čerstvý vzduch privádzaný zvonku. Výroba tepla na priemyselné vykurovanie sa môže uskutočňovať priamo v jednotkách alebo v centrálnom bode mimo jednotiek. Rozlišujú sa preto centralizované a decentralizované systémy teplovzdušného vykurovania.
Centrálne teplovzdušné jednotky (teplovzdušné ohrievače): Teplo sa vyrába centrálne, zvyčajne mimo vykurovanej miestnosti. Možnými variantami sú napríklad kondenzačný kotol, vykurovací systém na pelety alebo dodávka tepla prostredníctvom diaľkového vykurovania. Vyrobená teplá voda sa privádza potrubím do jednotlivých teplovzdušných jednotiek alebo výduchov rozmiestnených po celom priestore a odtiaľ sa cez výmenník tepla vháňa do budovy ako teplý vzduch.
Výhody:
- relatívne lacné individuálne jednotky
- jednoduché udržiavanie miest vypúšťania
- možnosť využitia regeneračných energií
- zvyčajne dobre prístupná horáková jednotka
Nevýhody:
- systém musí zostať bez mrazu
- dlhé potrubia k jednotlivým jednotkám vedú k tepelným stratám súvisiacim so systémom
- dlhší čas potrebný na prípravu z dôvodu zotrvačnosti systému
- vyššie riziko v prípade poruchy, keďže je k dispozícii len jeden zdroj tepla
- tvorba hluku v dôsledku ventilátorov
- vírenie prachu a možný prievan
- fyzikálne spôsobená stratifikácia vzduchu v miestnosti
Decentralizované teplovzdušné ohrievače: Teplo sa vyrába pomocou horákov priamo v jednotlivých vykurovaných miestnostiach a vyfukuje sa do budovy. Horák môže pracovať so vzduchom z miestnosti alebo s čerstvým vzduchom.
Výhody:
- žiadne tepelné straty na ceste z miesta výroby tepla do vykurovanej časti budovy
- systém je odolný voči mrazu
- relatívne krátke časy realizácie
- nízke riziko poruchy v dôsledku viacerých horákových jednotiek
- možnosť prívodu čerstvého vzduchu do miestnosti
Nevýhody:
- možnosť obmedzeného využívania obnoviteľných zdrojov energie [prípadne bioplyn a vodík].
- tvorba hluku
- vírenie prachu a možný prievan
- fyzikálne podmienená stratifikácia vzduchu
Vykurovanie priemyselných priestorov pomocou infračervených vykurovacích systémov
Teplo sa nemusí do budovy privádzať len teplým vzduchom. Prenos tepla infračervenými lúčmi prináša niektoré výhody. Decentralizované infračervené systémy patria medzi najhospodárnejšie systémy vykurovania priemyselných priestorov.
Princíp je jednoduchý a často sa vysvetľuje pomocou opaľovania na ľadovci. Hoci je teplota okolia v mínusových hodnotách, na slnku je teplo. Teplo sa môže prenášať infračerveným žiarením. Na rozdiel od vedenia a konvekcie – ktoré potrebujú vibrácie alebo pohyb častíc – je infračervené žiarenie typom elektromagnetického žiarenia. Keď je infračervené žiarenie absorbované objektom, ten sa zahrieva a jeho teplota sa zvyšuje.
Infračervené žiariče 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 – 3 °C nižšia ako teplota, ktorú pociťuje človek, ale stále je vnímaná ako príjemná. Tieto faktory majú pozitívny vplyv na vnútornú klímu a účinnosť infračervených žiaričov. V závislosti od systému a použitia možno ušetriť až 50 % energie v porovnaní s konvenčnými vykurovacími systémami.
Infračervené sálavé žiariče
Doskové žiariče sa prevádzkujú priamo na zemný alebo kvapalný plyn. Inštalujú sa na steny alebo stropy a používajú sa na vykurovanie vysokých budov, jednotlivých pracovísk alebo vonkajších priestorov a štadiónov. Nazývajú sa svetelné žiariče, pretože spaľovanie zmesi plynu a vzduchu je viditeľné cez žiariace keramické platne. Keramické platne dosahujú povrchovú teplotu 950 °C, a preto vyžarujú mimoriadne vysoké hodnoty infračerveného žiarenia. Reflektory smerujú toto žiarenie špecificky smerom nadol do priestoru, v ktorom sa nachádzajú zamestnanci, zákazníci alebo diváci. Moderné jednotky sú plynulo regulovateľné a možno ich ideálne prispôsobiť aktuálnym požiadavkám na vykurovanie budovy. Voliteľne možno jednotky doplniť kondenzačným modulom na využitie zvyškového tepla [hybridné systémy] zo spalín a ešte energeticky efektívnejšiu prevádzku.
Výhody:
- mimoriadne efektívne a energeticky úsporné vďaka vysokému obsahu infračerveného žiarenia
- odolnosť voči budúcnosti, pretože je kompatibilný s vodíkom
- technológia horákov s nízkym obsahom NOₓ
- vysoko úsporná, pretože primárne nie je potrebné ohrievať vzduch
- dodatočná úspora energie, pretože teplota v miestnosti sa dá regulovať nižšie pri zachovaní rovnakej úrovne komfortu
- rýchle reakčné časy – teplo takpovediac po stlačení tlačidla
- žiadny prach ani turbulencie vzduchu
- možnosť zónového vykurovania alebo vykurovania jednotlivých pracovných miest
- nie je možné zamrznutie systému
- jednoduchá inštalácia
- žiadne priame vedenie spalín
- žiadne ročné meranie komína
- bezpečnosť pri poruche vďaka viacerým horákovým jednotkám
- možnosť vonkajšieho vykurovania
Nevýhody:
- možno použiť len pre budovy s výškou nad 4 metre
- obmedzené využitie obnoviteľných zdrojov energie (prípadne bioplyn a vodík).
Sálavé rúrkové žiariče
V uzavretých sálavých trubiciach sa spaľovaním zmesi kyslíka a plynu vytvára teplo. Vzniknuté horúce plyny zohrievajú povrch sálavých trubíc, ktoré potom vyžarujú teplo vo forme infračerveného žiarenia.
Sálavá trubica je pokrytá reflektorom, ktorý smeruje tepelné žiarenie do požadovanej oblasti. Výfukové plyny sa odvádzajú z priestoru potrubím. Moderné jednotky pracujú so zmesou plynu a vzduchu a môžu svoj výkon plynule regulovať podľa aktuálnej potreby tepla. Tým sa šetrí energia a zlepšuje vnútorná klíma. Tento typ tmavého žiariča sa môže používať ako kondenzačná jednotka.
Sálavé trubicové vykurovacie telesá sa dajú použiť už v priestoroch s výškou stropu približne 4 m. Či už ide o dielne, priemyselné, logistické, skladové, výstavné alebo športové haly – trubicové vykurovacie telesá sa dajú použiť takmer v každej oblasti použitia.
Výhody:
- mimoriadne efektívne a energeticky úsporné vďaka vysokému podielu infračerveného žiarenia
- dostupná technológia horákov s nízkym obsahom NOₓ
- vysoko úsporná, pretože nie je potrebné ohrievať vzduch
- dodatočná úspora energie, pretože teplota v miestnosti môže zostať nižšia pri zachovaní rovnakej úrovne komfortu
- rýchle reakčné časy
- žiadny prach ani turbulencie vzduchu
- možnosť vykurovania zón alebo jednotlivých pracovísk
- žiadne zamrznutie systému
- bezpečnosť pri poruche, keďže je k dispozícii niekoľko horákových jednotiek
Nevýhody:
- potrebné vedenie výfukových plynov
- potrebné ročné meranie komínov
- len obmedzené použitie vo vonkajších priestoroch
- obmedzené využitie obnoviteľnej energie (prípadne bioplyn a vodík)
Centrálne sálavé stropné panely
Sálavé stropné panely patria do skupiny infračervených žiaričov, ale sú centrálne zásobované teplou vodou. Sú nainštalované na strope a svoje teplo odovzdávajú aj prostredníctvom vyžarovania elektromagnetických vĺn (infračervených lúčov). Stropné sálavé panely nazývané aj teplovodné stropné sálavé panely sú napájané horúcou vodou, ktorá prichádza potrubím z centrálneho kotla. Rovnako ako ostatné centrálne systémy, aj stropné sálavé panely podliehajú zotrvačnosti a na rýchle zmeny teploty môžu reagovať len v obmedzenej miere.
Výhody:
- môžu sa použiť aj pre nízke budovy
- žiadne turbulencie prachu
- nízka stratifikácia vzduchu a vankúš teplého vzduchu pod strechou haly
- možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie
- možnosť chladenia prostredníctvom pripojenia napr. tepelného čerpadla
Nevýhody:
- možnosť len obmedzeného vykurovania jednotlivých pracovísk alebo zón
- dlhé potrubia k jednotlivým jednotkám vedú k tepelným stratám súvisiacim so systémom
- systém musí zostať bez mrazu
- kvôli zotrvačnosti systému sú potrebné dlhšie časy prípravy
- nepružnosť v prípade rýchlych zmien teploty v hale
- vyššie riziko poruchy, pretože existuje len jeden zdroj tepla
- konštrukčné riziko zatienenia od svetiel a postrekovačov
Podlahové vykurovanie ako priemyselné vykurovanie
Centrálne podlahové vykurovanie: Funkcia podlahového vykurovania v priemyselných budovách sa nelíši od funkcie, ktorú poznáme z bytového sektora. V tomto prípade sa teplá voda privádza cez kompozitné rúrky zabudované v podlahe a podlaha sa tak rovnomerne vyhrieva. Teplá voda sa vyrába v centrálnom kotle.
Výhody:
- rovnomerná distribúcia tepla po celej podlahe budovy
- vhodné aj pre nízke budovy
- žiadne vírenie prachu
- nízka stratifikácia vzduchu a vankúš teplého vzduchu pod stropom budov
- možnosť využitia obnoviteľných zdrojov energie
Nevýhody:
- vysoké náklady na nákup a inštaláciu
- obmedzená možnosť zónového vykurovania
- nepružnosť v prípade zmeny využitia budovy
- pomalý systém
- zmeny teploty možno regulovať len pri veľkom prietoku
- náchylnosť na mráz
-
obmedzená nosnosť podlahy
- nízka bezpečnosť pri poruche, keďže sa používa len jedna kotlová jednotka
Porovnanie systémov vykurovania hál, zdroj: Nemecký zväz energetiky a vodného hospodárstva (BDEW), 2010
Ktorý systém vykurovania priemyselných priestorov je najúčinnejší?
Záver: Každý systém vykurovania budovy má svoje výhody a nevýhody. Ročný stupeň využitia zo smernice ErP poskytuje najlepší prostriedok na porovnanie účinnosti zariadení. Výrobcovia sú povinní tieto hodnoty zverejňovať.
Súhnrne možno konštatovať, že centrálne systémy môžu kompenzovať svoje straty v transformátore a nižšiu ročnú mieru využitia využitím regeneratívnych energií – decentralizované infračervené vykurovacie zariadenia bodujú rýchlou amortizáciou, vysokou ročnou mierou využitia a flexibilnou prevádzkou.
Chcete sa individuálne poradiť o vhodnom systéme vykurovania haly?
