11.06.2016

Значительным резервом повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой предприятиями продукции и оказываемых услуг является сокращение затрат на отопление производственных помещений при одновременном повышении комфортности пребывания в них производственного персонала.

В последнее время стали особенно актуальными  автономные промышленные отопительные системы (ПОС). Автономное отопление имеет целый ряд существенных преимуществ, среди которых:

• полная независимость от работы городских коммунальных организаций;
• самостоятельный выбор температурного режима в зависимости от потребностей;
• простота и удобство эксплуатации оборудования.

По типу отдачи тепловой энергии ПОС могут быть разделены на лучистые (инфракрасные), конвективные и лучисто-конвективные.

     Применение традиционных систем конвективного отопления в высоких производственных помещениях (цехах, складах, спортивных сооружениях, объектах агропромышленного комплекса с высотой 6 м и более) крайне неэффективно, т. к. в результате конвективного теплообмена (рис. 1а) теплый воздух будет сосредотачиваться в верхней части указанных помещений, а в нижней будет холодно. Системы лучистого (инфракрасного) отопления (рис. 1б) обеспечивают нагрев предметов (пола, оборудования) и обогрев людей (тепло ощущается кожей и на одежде) именно в необходимых зонах. По сути, результат функционирования такой системы является полным аналогом согревающего действия солнечного света с той лишь разницей, что спектр излучения систем лучистого отопления (газового, электрического или водяного) находится в диапазоне инфракрасного излучения, т. е. в нем полностью отсутствует вредный ультрафиолет.

Рис. 1. Пример работы системы отопления: а) конвективной, б) лучистой (инфракрасной)

Экономические затраты на топливо, необходимое для обогрева соответствующих помещений и поддержания в них необходимых температур, также делают наиболее выгодными системы газового лучистого отопления. Это определяется следующими факторами:

• во-первых, для выработки единицы тепловой (в данном случае – лучистой) энергии необходим природный газ, стоимость которого существенно ниже стоимости электроэнергии, обеспечивающей аналогичный нагрев;
• во-вторых, по сравнению с системами водяного лучистого отопления отпадает необходимость в строительстве котельной (пусть даже газовой) для нагрева воды, а также трубопроводов и насосного оборудования для ее циркуляции от котельной к соответствующим излучателям лучистой энергии и обратно.

Современные системы газового лучистого отопления

Данные системы не только экономически самые эффективные среди всех ПОС, но и успешно разрушают устоявшийся стереотип о том, что газ – это опасно. Оборудованные встроенной системой защиты от погасания пламени в газовых инфракрасных излучателях (ГИИ) и оснащенные системой контроля загазованности, они уже многие десятилетия успешно применяются во многих странах мира, включая наиболее развитые [1]. Газовое лучистое отопление применяется для всех типов производственных помещений: цехов, логистических складов, авиационных ангаров, железнодорожных депо, крупных гаражей, а также сельскохозяйственных объектов (теплиц, ферм и др.), стадионов, спортивных залов, выставочных комплексов, зрелищных и культурно?просветительских учреждений. В России системы отопления с ГИИ1 допускается применять в помещениях с категорией взрывопожароопасности В2, В3, В4, Г и Д и степенью огнестойкости зданий I, II, III, IVСО2.

Экономический эффект от оснащения системами газового лучистого отопления указанных промышленных объектов более чем очевиден: затраты на отопление снижаются в 3–5 и более раз, а срок окупаемости проектов в подавляющем большинстве случаев не превышает 0,5–2,0 лет.

На российском рынке системы газового лучистого отопления представлены продукцией целого ряда известных производителей, таких как АО «Сибшванк», GoGas Goch GmbH, Carlieuklima Spa, Fraccaro s. r.l., Adrian Group s. r.o. и др. Наиболее предпочтительной по совокупности харак-теристик «цена/качество», срокам поставки, уровню сервисного обслуживания и технической поддержки на всех этапах от проектирования ПОС до ее последующей эксплуатации является продукция АО «Сибшванк», Тюмень – дочернего пред-приятия фирмы «Шванк ГмбХ» (Германия), мирового лидера в области газового лучистого отопления. Производство «Сибшванк» имеет высокую степень локализации в России. Соответственно применение этой продукции в полной мере соответствует взятому в последние годы курсу на импортозамещение. Кроме того, в результате существенного ослабления курса рубля по отношению к ведущим мировым валютам цены на продукцию АО «Сибшванк» выгодно отличаются от цен упомянутых зарубежных производителей.

Производство АО «Сибшванк» имеет высокую степень локализации в России. Соответственно, применение этой продукции в полной мере соответствует взятому курсу на импортозамещение.

АО «Сибшванк» производит «светлые» и «темные» ГИИ, а также приборы контроля и регулирования для управления ПОС указанного типа.

Газовые инфракрасные излучатели «светлого» типа

Сердцем ГИИ «светлого» типа (рис. 2) является уникальная керамическая плитка Schwank. При сгорании смеси газа и воздуха температура на поверхности плитки достигает 950 °C, и она начинает испускать инфракрасное излучение, которое, достигая обогреваемых поверхностей, преобразуется в тепловую энергию. Нагретая поверхность плитки светится оранжевым цветом, поэтому инфракрасные обогреватели подобного типа принято называть «светлыми». Рефлекторы излучателя направляют лучистое тепло на поверхность, подлежащую обогреву.

ГИИ «светлого» типа от АО «Сибшванк» применяются для отопления производственных цехов, ангаров, складов, спортивных залов и церквей (высотой от 5–6 м и более). Кроме того, компания предлагает специальные (ветрозащищенные) модели «светлых» ГИИ для отопления трибун футбольных стадионов, террас, открытых площадок ресто? ранов, кафе и других заведений. Потребителям предлагаются 3 вида инфракрасных обогревателей «светлого» типа: supraSchwank – модель премиум-класса; termoSchwank [серия 2100] – промышленный стандарт; ecoSchwank [серия 2000] – базовая модель.

Отличительной особенностью ГИИ supraSchwank является уникально высокий лучистый КПД (до 81 %) и, следовательно, исключительная экономичность, а также двухступенчатое или плавное управление тепловой мощностью.

Газовые инфракрасные излучатели «темного» типа

Областью применения ГИИ «темного» типа (ГИИ-ТМ) являются помещения высотой не более 6–10 м с незначительным воздухообменом: выставочные залы, склады, станции технического обслуживания, мастерские, стоянки автомобильного транспорта. Удаление продуктов сгорания от каждого излучателя осуществляется с помощью дымоходов. Использование керамической плитки позволяет увеличить длину пламени, что обеспечивает равномерный прогрев излучающей поверхности. Применение нагнетающего вентилятора исключает взаимодействие продуктов сгорания с окружающей средой (рис. 3).

Для удобства монтажа газопровода и дымоходов ГИИ Schwank «темного» типа выпускаются в линейном и u-образном исполнениях.

Управление системами газового лучистого отопления

Для управления системами газового лучистого отопления используются специализированные контроллеры, получающие информацию от датчиков температуры, размещенных в зонах обогрева отапливаемых помещений. В системах с использованием излучателей фирмы «Сибшванк» контроль температуры в помещении, включение и выключение ГИИ производятся автоматически, регулятором температуры «Термоконтроль». При снижении температуры в помещении регулятор температуры включает ГИИ. Тепло, образующееся при сжигании газа в ГИИ, в виде потока инфракрасного излучения направляется в рабочую зону помещения, нагревая пол и оборудование. В результате температура воздуха в помещении повышается. При достижении заданной температуры воздуха в помещении регулятор температуры выключает ГИИ.

Модификация «Термоконтроль Плюс М» имеет до 8 контуров регулирования, т. е. может обеспечить управление 8 температурными зонами (на каждую зону свой датчик температуры). Режимы отопления могут быть запрограммированы на длительный период с учетом режима работы в помещении, где установлена данная ПОС. Специальная функция «Трубочист» позволяет проводить предварительную продувку системы удаления продуктов сгорания от «темных» излучателей.

Эффективность применения газового лучистого отопления

Как уже отмечалось, эксплуатационные затраты при переходе на систему лучистого отопления с ГИИ в разы ниже, чем при отоплении с использованием традиционных конвективных систем. В качестве примера приведено сравнение указанных затрат для завода в Челябинской обл. (табл.). Из представленных данных следует, что эксплуатационные затраты только на потребляемые энергоресурсы при переходе на систему газового лучистого отопления уменьшатся в 3,3 раза по сравнению с вариантом теплоснабжения от ТЭЦ и более чем в 2,9 раза по сравнению с отоплением от собственной газовой котельной.

Реальная экономия на практике еще больше. Она дополнительно увеличивается за счет:

• малой инерционности систем газового лучистого отопления, позволяющих снижать температуру в помещениях не только в нерабочее время, но даже во время обеденного перерыва;
• возможности поддержания необходимых температур только в рабочих зонах, а не во всем помещении в целом;
• отсутствия тепловых потерь и исключения утечек теплоносителя в теплотрассах от котельной до отапливаемого помещения;
• резкого сокращения трудозатрат на запуск системы отопления, что даже позволяет полностью отключать отопление в дни резкого потепления, а затем так же оперативно его включать;
• исключения затрат на ремонт теплотрасс;

Пример расчета эффективности применения системы газового лучистого отопления

Показатели	Единицы измерения	ТЭЦ	Собственная котельная	ГИИ
1. Расход тепла для достижения заданных параметров	Гкал / год	8277,02	-	-
- цена 1 Гкал, в т.ч. НДС	руб.	900	-	-
- стоимость	руб.	7449318
2. Максимальный расход природного газа	м3/ год	-	1347381	680660
- цена 1000 м3, в т.ч. НДС	руб.	-	4500,00	4500,00
- стоимость	руб.	-	6063214,5	3062970
3. Максимальный расход электроэнергии	кВтч / год	481222	481222	9529
- цена 1 кВтч, в т.ч. НДС	руб.	6,0	6,0	6,0
- стоимость	руб.	2887332	2 887 332	57 174
Всего затрат за год:	руб.	10336650	8950546,5	3120144
Экономия от инфракрасного отопления	руб.	7216506	5830402,5

В итоге срок окупаемости проектов перевода промышленных помещений с традиционного конвективного на газолучистое отопление не превышает 0,5–2,0 лет.

Что препятствует применению газового лучистого отопления?

Естественно, возникает вопрос: почему же до настоящего времени столь высокоэффективные системы отопления не нашли повсеместного применения в России? Почему, в отличие от большинства стран Европы и Северной Америки, где таким образом отапливается большинство промышленных объектов, а также торговые центры, выставочные комплексы и спортивные сооружения, в России количество таких объектов не превышает нескольких процентов от потенциально возможного?

Причин здесь несколько. Вот основные из них:

• недостаточная забота о повышении энергоэффективности еще в советские годы. Соответственно, имеет место серьезное отставание – как техническое, так и в образе мышления ответственных за решение данных вопросов (государственных чиновников, руководителей предприятий, контролирующих органов);
• несовершенство и противоречивость существующей нормативной базы. Даже по вопросу, в каких помещениях и какие ГИИ («светлые» или «темные») можно применять, нет единства мнений. Это не только затрудняет процесс согласования применения ПОС с ГИИ, но и заставляет руководителей предприятий опасаться, что в случае возникновения каких?либо форсмажорных ситуаций (например, пожара или взрыва) им в вину потенциально может быть вменено то, что установка ГИИ была произведена с нарушением какого?то регламента. Хотя, естественно, любой подобный проект до его реализации в обязательном порядке проходит экспертизу Ростехнадзора на соблюдение требований промышленной безопасности;
• финансовые проблемы большинства промышленных предприятий. При высочайшей энергоэффективности и крайне небольших сроках окупаемости, которые никто не оспаривает, для реализации проекта перехода на газовое лучистое отопление предприятию нужны значительные средства, которых, как правило, нет. Кредиты очень дороги. Но главное – у многих предприятий нет уверенности в успешном развитии в ближайшей перспективе. В такой ситуации инвестирование в энергоэффективность большинству руководителей и собственников представляется рискованным. Вот и продолжают они латать существующую конвективную систему отопления, высасывающую из предприятия последние соки и ухудшающую его и без того сложное положение;
• в силу незначительного количества установленных систем газового лучистого отопления в России пока не заработал принцип «не хуже, чем у соседа». Как только их количество возрастет, «соседи» обязательно засуетятся, найдут необходимые средства. Но для такого перехода количественных изменений в качественные требуется достижение определенного критического уровня!

Кто преодолеет указанные сложности и стереотипы первым, кто раньше других повысит энергоэффективность своего производства, а значит, снизит производственные издержки и себестоимость продукции (т. е. фактически повысит свою конкурентоспособность), тот, при прочих равных условиях, не только упрочит свои позиции на рынке, но и получит новый, мощный импульс развития! 

Значительным резервом повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой предприятиями продукции и оказываемых услуг является сокращение затрат на отопление произ-водственных помещений при одновременном повышении комфортности пребывания в них производственного персонала.