Отопление столярного цеха 350 кв.м.

Для проектирования воздушного отопления столярного цеха площадью 350 м² с использованием теплогенератора ГРВ на древесных обрезках и учетом аспирации, необходим комплексный расчет. Вот основные этапы и рекомендации:

1. Расчет теплопотерь здания (Qтп):

• Объем здания: V = 350 м² * 4 м = 1400 м³.

• Конструкции:

  • Стены (газоблок): Требуется знать толщину. Допустим 300 мм. Коэффициент теплопередачи k ≈ 0.4 Вт/(м²·°C). Площадь стен (минус ворота/окна) ≈ (периметр * 4м) — S_проемов. Ориентировочно S_стен ≈ 600 м².

  • Кровля (минплита 150 мм): k ≈ 0.25 Вт/(м²·°C). S_кровли = 350 м².

  • Пол (монолит по грунту): k ≈ 0.4 — 0.7 Вт/(м²·°C). S_пола = 350 м².

  • Ворота/Окна: Примем S_ворот = 20 м² (k ≈ 2-3 Вт/(м²·°C)), S_окон = 20 м² (k ≈ 1.5-2 Вт/(м²·°C)).

• Расчетная ΔT: Твнутри = +16°C (для цеха), Тснаружи = -20°C → ΔT = 36°C.

• Формула: Qтп = Σ(k_i * S_i) * ΔT

• Ориентировочный результат: Qтп ≈ 7.0 — 9.0 кВт (очень грубо, нужен точный расчет с учетом всех площадей и конструкций).

2. Расчет теплопотерь на вентиляцию (Qвент):

• Естественная инфильтрация: Для промышленных зданий ≈ 0.5-1.0 обмен/час. Примем 0.7 об/час. Qинф = 0.28 * L * ρ * c * ΔT, где L = V * 0.7 = 1400 * 0.7 = 980 м³/ч. Плотность воздуха ρ ≈ 1.3 кг/м³, c = 0.24 ккал/(кг·°C) ≈ 1 кДж/(кг·°C). Qинф ≈ 0.28 * 980 * 1.3 * 1 * 36 ≈ 12.8 кВт.

• Аспирация: L_асп = 2000 м³/ч (без рекуперации). Qасп = 0.28 * L_асп * ρ * c * ΔT = 0.28 * 2000 * 1.3 * 1 * 36 ≈ 26.2 кВт.

• Итого Qвент: Qвент = Qинф + Qасп = 12.8 + 26.2 = 39.0 кВт. Это ДОМИНИРУЮЩАЯ нагрузка.

3. Общая тепловая нагрузка системы отопления (Qот):

• При работе аспирации: Qот = Qтп + Qвент = 9.0 + 39.0 = 48.0 кВт.

• Без работы аспирации: Qот = Qтп + Qинф = 9.0 + 12.8 = 21.8 кВт.

• Требуемая тепловая мощность теплогенератора: Должна покрывать пиковую нагрузку 48.0 кВт и иметь запас 10-20% (особенно для твердотопливных агрегатов). → Qген.min ≈ 53 — 58 кВт.

4. Выбор теплогенератора ГРВ:

• Необходим агрегат с номинальной теплопроизводительностью не менее 55 кВт.

• Примеры моделей (ориентировочно): ГРВ-60, ГРВ-80 (учитывая запас и возможное снижение КПД на влажных обрезках).

• Критические параметры выбора:

  • Теплопроизводительность.

  • Воздухопроизводительность (м³/ч): Должна обеспечивать не только нагрев, но и компенсацию аспирации 2000 м³/ч плюс создание избыточного давления для подачи теплого воздуха. Ориентировочно нужен расход воздуха от генератора 3500 — 6000 м³/ч.

  • Тип топки (приспособленность к древесным отходам, влажности).

  • Система очистки теплообменника (зола, сажа).

  • Уровень автоматизации (термостат, защита от перегрева).

5. Проектирование воздушной системы:

• Воздуховоды: Стальные оцинкованные, круглые или прямоугольные. Рассчитанные на высокую температуру (до 100-120°С).

• Распределение воздуха: Ключевая задача — подавать теплый воздух в зоны наибольших теплопотерь (ворота, окна, стены) и компенсировать вытяжку аспирации. Возможно создание тепловых завес над воротами.

• Рециркуляция: Обязательна. Основной объем воздуха забирается из верхней зоны цеха (через решетки и воздуховоды) и подается обратно в генератор. Это повышает КПД и снижает расходы.

• Подмес свежего воздуха: Необходим для компенсации аспирации и обеспечения воздухом для горения генератора. Организуется через отдельный канал с заслонкой. Объем подмеса ≈ L_асп = 2000 м³/ч (во время ее работы).

• Управление: Термостат в цехе, управляющий вентилятором генератора и заслонкой подмеса. При достижении температуры вентилятор снижает обороты или отключается, заслонка подмеса закрывается.

6. Учет аспирации:

• Пиковая нагрузка: Система проектируется на максимальную нагрузку в 48 кВт, возникающую при работе аспирации на улицу (-20°C).

• Компенсация вытяжки: Объем воздуха, подаваемый системой отопления (рециркуляция + подмес), должен превышать объем аспирации (2000 м³/ч) на величину естественной инфильтрации/эксплуатационных нужд (ориентировочно на 10-20%), чтобы создавать в цехе избыточное давление и предотвратить подсос холодного воздуха. Подача ≈ 2200 — 2400 м³/ч.

• Отсутствие рекуперации: Значительно увеличивает нагрузку (Qасп = 26.2 кВт). Если есть возможность установить даже простейший пластинчатый рекуператор на вытяжку аспирации, это даст огромную экономию (может вернуть 40-60% тепла, т.е. 10-15 кВт). Это резко снизит требуемую мощность генератора и расход топлива.

7. Дополнительные соображения:

• Топливо (обрезки): Уточните влажность. ГРВ обычно работают на отходах влажностью до 40-50%, но КПД и мощность падают. Требуется место для хранения и просушки отходов.

• Золоудаление: Предусмотреть регулярную очистку бункера и теплообменника.

• Безопасность: Установка датчиков температуры, пламени, СО в цехе и на генераторе. Система автоматического отключения при перегреве или затухании. Защита от попадания искр. Строгое соблюдение ППБ для деревообработки.

• Распределение тепла: Чтобы избежать стратификации (холодный пол, горячий потолок), часть воздуха можно подавать через напольные решетки или использовать низконапорные вентиляторы для перемешивания.

• Тепловая инерция: Воздушное отопление + массивные конструкции (газоблок, монолит) обеспечат некоторую стабильность температуры при кратковременных отключениях генератора.

Выводы и рекомендации:

1. Требуемая мощность теплогенератора ГРВ: ~55-60 кВт (тепловая), но из за большого расхода воздуха при работе вытяжки следует теплогенератор подобрать под расход воздуха 6000 м3/час, с учетом забора части воздуха с улицы для восполнения воздуха в помещение.

2. Ключевая нагрузка: Компенсация аспирации 2000 м³/ч без рекуперации (~26 кВт). Это основная статья расхода тепла.

3. Система воздуховодов: Должна обеспечивать:

   • Рециркуляцию основного объема воздуха.

   • Подмес ~2000 м³/ч свежего воздуха при работе аспирации.

   • Подачу общего объема воздуха ~3500-6000 м³/ч.

   • Распределение воздуха для компенсации теплопотерь и аспирации, создания избыточного давления.

4. Рекуперация: Настоятельно рекомендуется изучить возможность установки рекуператора на вытяжку аспирации. Это даст огромную экономию топлива и снизит требуемую мощность генератора на 10-15 кВт.

5. Проектирование: Обязательно закажите детальный теплотехнический расчет у специалистов с учетом точных параметров стен, ворот, окон, инфильтрации и размещения аспирационных точек. Разработка проекта воздухораспределения также критична для эффективной работы системы.