Кейс: система воздушного отопления цеха по производству экструдированного пенополистирола
Время и местоположение
Свердловская область, январь-февраль 2024 г.
Объект
Цех по производству экструдированного пенополистирола
Задача
Проектирование воздушного отопления цеха производства экструдированного пенополистирола, в том числе:
- Разработка технического задания
- Выезд специалиста на обмерные работы
- Теплотехнический расчет
- Выбор схемы организации воздухораспределения в объеме цеха
- Разработка аксонометрических схем систем воздушного отопления
- Аэродинамический расчет систем
- Изготовление чертежей
А также поставка, установка и запуск оборудования для отопления.
Комментарий
Задача по организации системы воздушного отопления поставлена на этапе строительства здания. В рамках выполняемой работы система проектировалась с учетом соблюдения необходимого температурного режима, поскольку сначала здание предполагалось использовать для организации склада полистирола, а затем переоборудовать в цех по производству экструдированного пенополистирола.
Экструдированный пенополистирол — теплоизоляционный материал ячеестой структуры. Для его получения гранулы полистирола смешивают при высоком давлении и температуре, вводят вспенивающий агент (например, двуокись углерода), а затем осуществляется экструзия материала — горячую расплавленную смесь продавливают через форму в экструдере, после чего она остывает до нормальной температуры.
Таким образом, на производстве предполагались значительные тепловыделения и вредные выделения, что необходимо было учесть при проектировании воздушного отопления здания.
Описание выполненных работ
На подготовительном этапе был реализован выезд специалиста на объект для проведения замеров. Составлено техническое задание.
В ходе работ был выполнен теплотехнический расчет по составу наружных ограждающих конструкций цеха, рассчитаны выделения вредных веществ при работе технологического оборудования. Также выполнены все необходимые расчеты для подбора воздушно-отопительного и вентиляционного оборудования.
На основании требований заказчика и исходных данных разработан проект системы воздушного отопления.
При работе технологического оборудования нет потребности в тепловой энергии на отопление из-за большого количества тепловыделений. Поэтому проектом предусмотрена работа системы воздушного отопления в двух режимах:
Режим первый — когда технологическое оборудование не работает, то есть избытки тепловыделений, а также вредные вещества в воздухе отсутствуют. Режим предполагает полную рециркуляцию воздуха и нагрев воздуха для компенсации теплопотерь через наружные ограждающие конструкции.
Отопление с полной рециркуляцией — это отопление без забора воздуха с улицы. Воздух забирается из помещения, проходит через отопительный агрегат и снова подается в помещение без подмеса приточного воздуха. Позволяет экономить тепловую энергию в холодный сезон, так как она не тратится на нагрев приточного воздуха.
Режим второй — когда технологическое оборудование работает, и в помещение попадает большое количество тепла, а также вредных веществ (например, стирола при остывании блоков пенополистирола). Режим предполагает прямой нагрев уличного воздуха для его подачи в цех с целью ассимиляции вредных выделений. Загрязненный воздух удаляется системой вытяжной механической вентиляции.
Переход с второго режима на первый предполагает период работы системы с частичной рециркуляцией, то есть реализуется постепенно — для ассимиляции остатков вредных веществ, выделившихся в процессе производства.
Подобрано необходимое для реализации проекта оборудование: модульный воздухонагреватель ВТР 200 наружного исполнения с камерой смешения и механическим фильтром для обеспечения требуемой температуры в помещении и достаточного количества приточного свежего воздуха при работе технологического оборудования. Воздухонагреватель укомплектован горелкой на газовом топливе Garant 40 G.LN.M 20.
Разработаны схемы и спецификации, а также комплект рабочих чертежей.
Дополнительно произведена деталировка дымоходов для теплогенерирующих агрегатов.
Проект разрабатывался с использованием BIM технологий.
Подробнее ознакомится с принятыми техническими решениями можно по фрагментам проекта.
Видеообзор проекта воздушного отопления цеха
Фото объекта
Здание цеха внутри
Здание цеха внутри
Здание цеха снаружи
Теплогенератор ВТР 200, установленный снаружи цеха
Теплогенератор наружного исполнения ВТР 200 на объекте
Фрагменты проекта
Результаты теплового расчета
План воздушно-отопительной системы
Фрагмент плана размещения оборудования в осях Б-В и 11
Продольный разрез цеха, приточная ветка воздушно-отопительной системы
Поперечный разрез цеха
Схема приточной воздушно-отопительной системы
Схема вытяжной/рециркуляционной воздушно-отопительной системы. Дымоход
Задание на монтаж изоляции воздуховодов
Автоматика
От заказчика было получено задание на автоматизацию, по которому наши специалисты предложили вариант реализации системы управления. Воздухонагреватель укомплектован рядом устройств для выполнения задуманной логики работы систем. В данном проекте применена простейшая логика работы, приводим некоторые основные моменты:
Система конструктивно изготовлена в силовом или сигнальном шкафах. В составе системы автоматизации присутствуют следующие устройства:
- Силовые выходы вентиляторов и внешние связи, которые вводятся в силовой и сигнальный шкафы через гермовводы.
- Управляющее многофункциональное устройство, которое устанавливается в щите и используется для контроля и регулирования
Описание работы автоматизации в режиме воздушного отопления:
Основными входными сигналами для работы установки служат сигналы с двух датчиков температуры:
- Датчика температуры приточного воздуха;
- Термостата помещения.
Дополнительно установки оснащаются датчиками температуры:
- Датчиком температуры на входе в вентилятор;
- Датчиком температуры теплообменника.
Они выполняют роль отслеживания пороговых значений, характеризующий перевод оборудования в режим «аварии».
Так, при запуске системы, имеется возможность настройки целого ряда отслеживаемых параметров и их зависимостей, по которым в итоге производиться управление системой:
- Поддерживаемая температура приточного воздуха;
- Поддерживаемая температура помещения;
- Поддерживаемая температура на входе в вентилятор.
При запуске воздухонагревателя щит управления подает команду на запуск горелки, после продувки теплообменника и розжига горелки агрегат переходит в режим прогрева топки. Далее, по достижению температуры теплообменника до порога, включается вентилятор. Установка переходит в рабочий режим.
В режиме «Отопление» после прогрева помещения происходит выключение горелки, а после охлаждения топки выключается вентилятор. Повторное включение горелки и вентилятора осуществляется по сигналу датчика температуры приточного воздуха. В режиме «Вентиляция» по сигналу датчика температуры помещения отключается только горелка, вентилятор работает непрерывно.
Поддержание температуры воздуха внутри помещения осуществляется по сигналам датчика температуры притока и термостата помещения. При превышении температуры приточного воздуха, устройство подает команду на отключение горелки. По мере охлаждения теплообменника температура приточного воздуха в канале падает. При падении температуры до значения температурной уставки (заданной температуры) с учетом гистерезиса горелка вновь включается.
При достижении температуры выше заданной на комнатном термостате, подаётся сигнал на контроллер и уменьшается на заданную величину. (При работе двухступенчатой горелки для розжига используется первая ступень, после чего включается вторая ступень горелки. Для поддержания заданной температуры, переключение второй ступени горелки происходит по принципу гистерезиса.)
Итог
Проект системы воздушного отопления цеха по производству экструдированного пенополистирола успешно выполнен. Оборудование поставлено, система реализована, запущена и эксплуатируется без нареканий.
Про нас
Мы занимаемся проектированием, тепловыми расчетами и поставкой оборудования более 12 лет. Огромный опыт, а также профильное образование наших инженеров вкупе с постоянным повышением квалификации позволяет успешно работать с самыми специфичными объектами.
Мы используем проверенные системы расчета и подбора техники. Устройства подбираются индивидуально под каждый объект в зависимости от технических условий и пожеланий заказчика. Для поставки доступно современное оборудование, отвечающее высоким стандартам качества и безопасности.
Основы нашего подхода к работе:
- Рациональность. Если вы не знаете, какой агрегат будет экономичнее и эффективнее в долгосрочной перспективе, мы учтем все факторы, влияющие на это — специфику производства, географическое расположение, доступность тех или иных видов топлива для конкретного объекта и его расход, изнашиваемость оборудования — и исходя из этих данных посоветуем наиболее разумный вариант
- Честность. Мы честно говорим, если то или иное оборудование не подходит под ваши задачи или если есть более рациональный вариант. Мы не руководствуемся принципом “лишь бы продать”. О минусах и нюансах техники, если такие присутствуют, предупреждаем.
- Ответственность. Для подбора мы делаем точные расчеты, за которые отвечаем. Если для точного расчета по какой-то причине недостаточно данных — предупреждаем заказчика и подбираем агрегат так, чтоб его мощности хватало с запасом.