Jaki jest najlepszy system ogrzewania hali?

Lista kontrolna: Wymagania dotyczące systemu ogrzewania hali:

✅  Podstawa prawna: Jakie są aktualne przepisy i normy dotyczące mojego budynku? Jakich warunków mogę lub muszę obecnie przestrzegać?

✅  Ochrona środowiska: Emisje CO2 i NOx są decydującymi kryteriami w ocenie środowiskowej systemu grzewczego. Ponieważ podatek od emisji CO2 określa obecnie koszt paliw, a deklarowanym celem jest ostateczne wycofanie paliw kopalnych, warto rozważyć zmianę starego systemu ogrzewania. Jeśli szukasz urządzeń o niskiej emisji NOx, otrzymasz punkty bonusowe do certyfikacji budynku. Zadaj sobie pytanie, ile warta jest dla Ciebie idea ekologii i jakie korzyści dzięki niej jesteś w stanie uzyskać.

✅  Efektywność ekonomiczna/zużycie energii: Zapotrzebowanie na energię ma znaczący wpływ na koszty operacyjne firmy. Wydajność systemu grzewczego wpływa wprost proporcjonalnie na zużycie energii. Nie ma ogólnie obowiązujących metod oceny dla różnych systemów grzewczych. Przykład: dla systemów kotłów centralnego ogrzewania, sprawność na poziomie 108% brzmi znacznie lepiej niż dla zdecentralizowanych nagrzewnic ciepłego powietrza o sprawność na poziomie 77%. Efektywność pomp ciepła jest przedstawiana jeszcze inaczej. Dlatego ważne jest, aby zaufać i korzystać z wiedzy profesjonalistów. A zatem zdecentralizowane nagrzewnice ciepłego powietrza mogą mieć znacznie lepsze koszty operacyjne niż system kotłowy. W przypadku wielu systemów grzewczych najlepiej jest porównać wartości ErP z dyrektywy w sprawie Ekoprojektu; w przypadku promienników  jest to wartość średniej sezonowej efektywności. Wszyscy producenci są zobowiązani do ujawniania tych wartości.

✅  Charakterystyka budynku i jego wykorzystanie: Budynek i jego profil użytkowania mają znaczący wpływ na system ogrzewania. Czy jest to magazyn z indywidualnymi stanowiskami pracy? Czy pożądane jest ogrzewanie strefowe czy pełne? Jak budynek jest izolowany? Jak wysoki jest budynek? Czy planowana jest renowacja istniejącego, czy budowa nowego budynku? Jak długo planujesz korzystać z budynku?

✅  Odzysk ciepła: Należy zadać sobie pytanie, w jakim stopniu istnieje możliwość włączenia ciepła odpadowego z procesów produkcyjnych do obiegu grzewczego lub czy ciepło spalin z systemu grzewczego może być odzyskane.

✅  Źródła energii: Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy kierować się z jednej strony swoim ekologicznym sumieniem, a z drugiej własną wiedzą. Podczas gdy odnawialne źródła energii zawsze wydają się czyste, paliwa kopalne zmagają się z “brudnym wizerunkiem”. Prawda leży jednak pośrodku. Podczas gdy energia elektryczna jest oceniana jako “zielona”, w rzeczywistości niemała część energii z węgla brunatnego i gazu ziemnego lub importowanej energii jądrowej jest dodawana do koszyka energii elektrycznej. Farmy słoneczne mogą dostarczać energię elektryczną, gdy świeci słońce, turbiny wiatrowe, gdy wieje wiatr, ale niestety magazynowanie energii elektrycznej w czasie, gdy wieje wiatr i świeci słońce jest jak dotąd nieopłacalne. Nie ma więc możliwości rezygnacji z paliw kopalnych, jeśli chodzi o dostarczanie energii elektrycznej do sieci. Zadaj sobie pytanie, co ma dla Ciebie większy sens: wykorzystanie energii kopalnej w elektrowni do produkcji energii elektrycznej i transportowanie jej na odległość wielu kilometrów, czy też lepiej jest wykorzystywać paliwo kopalne bezpośrednio na miejscu i bez dużych strat? Wybór należy do Państwa.

✅  Technologia: Urządzenia dostępne na rynku czasami znacząco różnią się między sobą. W przypadku pomp ciepła należy wziąć pod uwagę przede wszystkim średnią sezonową efektywność ogrzewania pomieszczeń (wartość ƞs,h), a w przypadku promienników podczerwieni lub nagrzewnic ciepłego powietrza – średnią sezonową efektywność energetyczną (wartości ErP z dyrektywy w sprawie Ekoprojektu). Ocena powinna również obejmować system sterowania, łatwość konserwacji i możliwość wykorzystania energii odnawialnej.

✅  Jakość: W tym przypadku obowiązuje dobrze znana zasada: “Jeśli kupujesz tanio, kupujesz dwa razy”. Inwestycja o wyższej wartości początkowa może zwrócić się w bardzo krótkim czasie. Zwróć uwagę na sieć serwisową oferowaną przez producenta, a także na jego warunki gwarancji i dostępność części zamiennych. Doświadczenie i kompetencje. Skorzystaj z możliwości obejrzenia referencji.

Jakie są zalety i wady scentralizowanych i zdecentralizowanych systemów ogrzewania dla przemysłu?

Systemy grzewcze dla przemysłu można podzielić na scentralizowane i zdecentralizowane. Systemy centralne prawie zawsze mają oddzielną kotłownię, w której na przykład gaz, olej, pellet lub ogrzewanie miejskie są przekształcane w ciepło. Zazwyczaj jest to wodny system grzewczy, gdzie medium grzewcze w postaci wody jest podgrzewane w kotłowni, a następnie dostarczane do odbiorników ciepła w poszczególnych pomieszczeniach. Z drugiej strony systemy zdecentralizowane przekształcają energię elektryczną lub energię pierwotną – gaz lub olej – bezpośrednio w ciepło w ogrzewanym pomieszczeniu; eliminuje to potrzebę transportu ciepła rurami.

Zalety systemów centralnych:

• Możliwe wykorzystanie odnawialnych źródeł energii
• Możliwe jest zastosowanie różnych rodzajów paliwa, a także ich łączenie – tzw. system hybrydowy (kopalne i ekologiczne)

Wady systemów centralnych:

• Straty ciepła powstałe w wyniku przesyłu ciepła w rurach na dużych odległościach
• Ryzyko powstania wycieku medium grzewczego
• Zabezpieczenie systemu wodnego przed mrozem
• Wysokie zapotrzebowanie na energię elektryczną z uwagi na konieczność przesyłu medium grzewczego
• Podwyższona bezwładność cieplna w procesach ogrzewania i chłodzenia
• Ograniczona elastyczność przy zmianie temperatury w pomieszczeniu
• Ogrzewanie strefowe lub w miejscu pracy, wdrożone tylko w ograniczonym zakresie
• Wyższe ryzyko awarii, ze względu na jedno źródło energii

Zalety systemów zdecentralizowanych:

• Możliwość wykorzystania energii odnawialnej
• Możliwość wykorzystania bezpłatnej energii z otoczenia (pompy ciepła)
• Niska bezwładność systemu grzewczego
• Małe straty na przesyle ciepła
• Szybka adaptacja do wahań temperatury (np. po otwarciu bramy)
• Łatwa instalacja
• Możliwość renowacji
• W zależności od rozwiązania, bardzo szybka amortyzacja
• W zależności od wybranego systemu możliwe ogrzewanie strefy i miejsca pracy
• Brak konieczności ochrony przed mrozem
• Niższe ryzyko awarii dzięki wielu źródłom ciepła.

Wady systemów zdecentralizowanych:

• Nie wszystkie dostępne systemy mogą wykorzystywać energię odnawialną
• Zwiększony wysiłek związany z konserwacją z powodu wielu źródeł ciepła/palników

Poniżej porównujemy różne centralne i zdecentralizowane systemy grzewcze, które można wykorzystać do ogrzewania dużych budynków.

Które systemy grzewcze są odpowiednie dla budynków przemysłowych?

Ogrzewanie ciepłym powietrzem w obiektach przemysłowych

Systemy ogrzewania ciepłym powietrzem wykorzystują powietrze z wymiennika ciepła do przenoszenia ciepła do pomieszczenia. Można wykorzystać powietrze z pomieszczenia lub świeże powietrze dostarczane z zewnątrz. Ciepło może być generowane bezpośrednio w jednostkach grzewczych lub  w centralnym punkcie poza jednostkami grzewczymi. Rozróżnia się zatem centralne i zdecentralizowane nagrzewnice ciepłego powietrza.

Zdjęcie: Nagrzewnica ciepłego powietrza jako system ogrzewania w magazynie.

Zdecentralizowane, gazowe nagrzewnice ciepłego powietrza:

Ciepło jest wytwarzane za pomocą palników bezpośrednio w poszczególnych jednostkach grzewczych w ogrzewanym pomieszczeniu i wdmuchiwane do pomieszczenia. Do nagrzewnicy dostarcza się powietrze do spalania z zewnątrz lub z pomieszczenia.

Zalety:

• Brak strat ciepła w trakcie przesyłu.
• Brak ryzyka wycieku medium z instalacji
• System odporny na mróz
• Stosunkowo krótki czas nagrzewania
• Niskie ryzyko awarii dzięki wielu palnikom
• Możliwość doprowadzenia świeżego powietrza do pomieszczenia
• Prosta instalacja
• Niskie koszty inwestycji

Wady:

• Ograniczone wykorzystanie odnawialnych źródeł energii (tylko biogaz)
• Generowanie hałasu
• Wirujący kurz i możliwe przeciągi
• Ciepłe powietrze unoszące się pod sufit
• Wysokie koszty operacyjne

Jednostki ciepłego powietrza (nagrzewnice powietrza):

Ciepło jest wytwarzane centralnie, zwykle poza ogrzewanym pomieszczeniem. Możliwe opcje to na przykład kocioł kondensacyjny, system ogrzewania na pellet lub dostarczanie ciepła za pośrednictwem sieci ciepłowniczej. Wytworzona gorąca woda jest kierowana rurociągami do poszczególnych nagrzewnic wodnych, a następnie wdmuchiwana do budynku w postaci ciepłego powietrza za pośrednictwem wymiennika ciepła.

Zalety:

• Niski nakład inwestycyjny
• System łatwy w utrzymaniu
• Możliwość wykorzystania odnawialnych źródeł energii
• Łatwo dostępne źródło ciepła

Wady:

• Konieczność zabezpieczenia systemu przed zamarzaniem
• Długie rurociągi do poszczególnych odbiorników ciepła prowadzące do strat ciepła związanych z przesyłem ciepła
• Ryzyko wycieku
• Wysoka bezwładność
• Wyższe ryzyko awarii, ze względu na jedno źródło ciepła
• Generowanie hałasu
• Wirujący kurz i możliwe przeciągi
• Ciepłe powietrze unosi się pod sufit

Ogrzewanie obiektów przemysłowych systemami z ciepłą wodą

Sufitowe wodne panele promiennikowe:

Sufitowe wodne panele promiennikowe należą do promienników podczerwieni, ale są zasilane gorącą wodą z centralnego źródła. Zainstalowane na suficie, również przekazują ciepło emitując fale elektromagnetyczne (promienie podczerwone).  Sufitowe wodne panele promiennikowe, zwane również sufitowymi panelami grzewczymi, są zasilane gorącą wodą pochodzącą z  centralnego kotła, pompy ciepła powietrze-woda lub pompy ciepła solanka-woda. Podobnie jak w przypadku innych systemów centralnego ogrzewania sufitowe wodne  panele promiennikowe mają wysoką bezwładność i ograniczoną zdolność reagowania na gwałtowne zmiany temperatury.

Zalety:

• Możliwość zastosowania w niskich budynkach- Brak unoszącego się kurzu
• Ciepłe powietrze nie unosi się pod sufitem
• Możliwość wykorzystania odnawialnych źródeł energii

Wady:

• Możliwe tylko ograniczone ogrzewanie miejsca pracy lub strefy.
• Wysoka bezwładność układu
• Wysokie straty ciepła na przesyle
• Wysokie ryzyko nieszczelności układu
• Konieczność zabezpieczenia systemu przed zamarzaniem
• Nieelastyczny system w przypadku gwałtownych zmian temperatury w budynku
• Wyższe ryzyko awarii z powodu tylko jednego źródła ciepła
• Związane z projektem ryzyko zacienienia świateł i zraszaczy
• Bardzo duża masa, konieczność sprawdzenia statyki dachu

Centralne ogrzewanie podłogowe:

Funkcja ogrzewania podłogowego w budynkach przemysłowych nie różni się od tej, którą znamy z sektora mieszkaniowego. W tym przypadku gorąca woda jest kierowana przez rury kompozytowe osadzone w podłodze, równomiernie ogrzewając podłogę. Ciepła woda jest wytwarzana przez centralny kocioł, pompę ciepła powietrze/woda lub pompę ciepła solanka/woda.

Zdjęcie: Ogrzewanie podłogowe jako system ogrzewania w nowym budynku.

Zalety:

• Równomierna dystrybucja ciepła na całej powierzchni budynku
• Możliwość zastosowania w niskich budynkach
• Brak unoszącego się kurzu
• Ciepłe powietrze nie unosi się pod sufitem
• Możliwość wykorzystania odnawialnych źródeł energii

Wady:

• Wysokie koszty zakupu i instalacji
• Brak możliwości ogrzewania strefowego
• Brak elastyczności w przypadku zmiany przeznaczenia budynku (np. fundamenty pod maszyny)
• Bardzo duża bezwładność cieplna
• Możliwość kontrolowania wahań temperatury tylko przy dużym przepływie
• Niska odporność na mróz
• Możliwość obciążenia podłogi ograniczona lub kosztowna w realizacji
• Ryzyko awarii, ze względu na jedno źródło ciepła

Ogrzewanie ciepłą wodą lub ciepłym powietrzem w przemyśle

Systemy pomp ciepła:

Pompy ciepła mogą być używane jako samodzielny system grzewczy lub w systemie hybrydowym, np. z gazowymi promiennikami rurowymi.

Zasadniczo pompa ciepła pobiera energię (ciepło) z otoczenia i przekazuje ją do wnętrza budynku. Rozróżnia się pompy ciepła w zależności od rodzaju zastosowanego systemu dostarczania ciepła i sposobu, w jaki ciepło jest wprowadzane do przestrzeni budynku. Najczęściej stosowanymi pompami ciepła w przemyśle są pompy ciepła powietrze/powietrze i powietrze/woda (źródło energii/medium grzewcze). Nowoczesne pompy ciepła mogą obecnie pobierać wystarczającą ilość ciepła z otoczenia, nawet w temperaturach poniżej zera, aby ekonomicznie ogrzewać budynki.

Zdjęcie: Jednostki zewnętrzne systemu pomp ciepła na dachu budynku

Zalety:

• Przyjazne dla środowiska, zwłaszcza w przypadku korzystania z własnej lub ekologicznej energii elektrycznej
• Niskie koszty eksploatacyjne, wykorzystanie darmowego ciepła z otoczenia
• Różne systemy dystrybucji ciepła, możliwe w pomieszczeniu (kanał tekstylny, dysze strumieniowe, dysze dalekiego zasięgu,  kasety itp.)
• Możliwość połączenia z innymi rozwiązaniami grzewczymi jako ekonomiczne rozwiązanie hybrydowe
• Elastyczny system
• Możliwość trybu chłodzenia

Wady:

• Ograniczenia w przypadku modernizacji
• Wysokie koszty inwestycji
• Brak możliwości ogrzewania strefowego
• Możliwe zawirowania pyłu i przeciągi
• Ciepłe powietrze, unoszące się pod sufit

Systemy ogrzewania z promiennikami podczerwieni

Transfer ciepła za pomocą promieni podczerwonych powinien być zawsze brany pod uwagę przy poszukiwaniu systemu grzewczego dla przemysłu, ze względu na jego liczne zalety. Systemy na podczerwień są jednymi z najbardziej ekonomicznych, dostępnych systemów grzewczych, dedykowanych dla przemysłu. Charakteryzują się szybkim “zwrotem z inwestycji” i idealnie nadają się do renowacji systemów grzewczych.

Zasada jest prosta i często porównuje się ją do opalania się na lodowcu. Chociaż temperatura otoczenia jest poniżej zera, to w promieniach słonecznych odczuwamy ciepło. Wynika to z promieniowania cieplnego lub promieniowania podczerwonego słońca. Tam, gdzie promienie podczerwone docierają do naszej skóry są przekształcane w ciepło.

Urządzenia na podczerwień nie potrzebują nośnika energii cieplnej. Przechodzi ona z urządzenia do obiektu niemal bez strat i nie powoduje przeciągów. Promienniki podczerwieni ogrzewają głównie powierzchnie, temperatura powietrza może być średnio o 2-3° C niższa od temperatury odczuwalnej przez człowieka, ale nadal jest postrzegana jako komfortowa. Czynniki te mają pozytywny wpływ na klimat w pomieszczeniu oraz  efektywność ekonomiczną systemów. W zależności od systemu i jego zastosowania można zaoszczędzić do 50% energii w porównaniu z konwencjonalnymi systemami ogrzewania.

Zdjęcie: Promienniki rurowe pod dachem budynku przemysłowego.

Systemy promienników ceramicznych:

Systemy promienników ceramicznych zasilane są bezpośrednio gazem ziemnym, płynnym lub biogazem. Instalowane na ścianach lub sufitach, są używane głównie do ogrzewania wysokich budynków, indywidualnych miejsc pracy lub obszarów zewnętrznych, jak i stadionów. Nazywa się je również promiennikami jasnymi , ponieważ spalanie mieszanki gazu i powietrza jest widoczne przez świecące płyty ceramiczne. Płytki ceramiczne osiągają temperaturę powierzchni nawet do 950 °C i dlatego emitują szczególnie wysoki poziom promieniowania podczerwonego. Reflektory kierują to promieniowanie w dół, do obszaru zajmowanego przez pracowników. Nowoczesne urządzenia są modulowane i mogą być idealnie dostosowane do rzeczywistego zapotrzebowania budynku na ciepło.

Zalety:

• Szczególnie efektywne i energooszczędne dzięki wysokiemu współczynnikowi promieniowania podczerwonego
• Technologia palnika o niskiej emisji NOx
• Wysoka ekonomiczność, ponieważ nie ma potrzeby podgrzewania powietrza
• Brak unoszenia się ciepłego powietrza pod sufitem
• Dodatkowa oszczędność energii dzięki możliwości obniżenia temperatury w pomieszczeniu przy zachowaniu tego samego poziomu komfortu.
• Bardzo niska bezwładność
• Brak pyłu i przeciągów
• Możliwość ogrzewania stref lub pojedynczych stanowisk pracy
• Wysoka odporność na zamarzanie
• Prosta instalacja
• Brak przewodów spalinowych
• Brak corocznych przeglądów kominiarskich
• Zabezpieczenie przed awarią dzięki wielu palnikom
• Możliwe ogrzewanie na zewnątrz

Wady:

• Możliwość użytkowania wyłącznie w budynkach o wysokości powyżej 4mb
• Ograniczone wykorzystanie odnawialnych źródeł energii (tylko biogaz)

Systemy promienników rurowych:

Promienniki rurowe wytwarzają ciepło poprzez spalanie mieszanki gazowo-powietrznej lub, w idealnym przypadku, poprzez spalanie 100% wodoru w zamkniętych rurach promieniujących. Spalanie nie jest widoczne, stąd nazwa promiennika “ciemny”. Wytwarzane gorące gazy ogrzewają powierzchnię rur promieniujących, które następnie emitują ciepło w postaci promieniowania.
Rura promieniująca jest przykryta reflektorem, który kieruje promieniowanie cieplne do żądanego obszaru. Promienniki rurowe odprowadzają spaliny bezpośrednio z budynku. Nowoczesne jednostki działają w oparciu o mieszankę gazowo-powietrzną i mogą w sposób ciągły dostosowywać swoją moc wyjściową do rzeczywistego zapotrzebowania na ciepło. Oszczędza to energię i poprawia komfort cieplny w pomieszczeniach.
Promienniki rurowe mogą być stosowane w pomieszczeniach o wysokości wyższych niż 4 m. Mogą być stosowane w warsztatach, pomieszczeniach przemysłowych, magazynach itp. Niezależnie od tego, czy chodzi o budynki warsztatowe, przemysłowe, magazynowe, wystawowe czy sportowe – Promienniki rurowe mogą być używane w niemal każdym zastosowaniu.
Jednostki zasilane 100% wodorem mogą być stosowane w samodzielnych rozwiązaniach, w których zarządcy budynków przemysłowych przekształcają własną energię elektryczną wytwarzaną latem w wodór i magazynują go. W kilku zastosowaniach w Niemczech promienniki rurowe na wodór są bezpośrednio podłączone do małych sieci wodorowych.

Zalety:

• System może być w 100% kompatybilny z czystym wodorem.
• Szczególnie efektywne i energooszczędne dzięki wysokiemu współczynnikowi promieniowania podczerwonego
• Hybrydowa kompatybilność z systemami pomp ciepła
• Technologia palnika o niskiej emisji NOx
• Wysoka ekonomiczność
• Ciepłe powietrze nie unosi się pod sufitem
• Dodatkowa oszczędność energii dzięki możliwości obniżenia temperatury w pomieszczeniu przy zachowaniu tego samego poziomu komfortu.
• Niska bezwładność cieplna
• Brak pyłu i przeciągów
• Możliwość ogrzewania strefowego lub indywidualnego stanowiska pracy
• Odporne na zamarzanie
• Zabezpieczenie przed awarią dzięki wielu palnikom

Wady:

• Niezbędne odprowadzenie spalin
• Brak możliwości wykorzystania energii odnawialnej przez konwencjonalne urządzenia
• Obecnie tylko jeden producent posiada urządzenie przystosowane do spalania 100% wodoru

Elektryczne promienniki podczerwieni:

Elektryczne promienniki podczerwieni przekształcają energię elektryczną w promieniowanie podczerwone.
Jeśli korzystają z “zielonej” energii elektrycznej, są oceniane jako w 100% odnawialne. Wykorzystują one tę samą zasadę, co promienniki gazowe.

Zalety:

• Krótki czas nagrzewania
• Ogrzewają bezpośrednio pomieszczenie
• Brak zawirowań kurzu i przeciągów
• Możliwość ustawienia stref grzewczych
• Niskie straty ciepła
• Równomierne i komfortowe ciepło
• Mogą być używany jako część rozwiązania hybrydowego

Wady:

• Wyższe koszty ogrzewania niż w przypadku promienników gazowych
• Niższa wysokość montażu niż w przypadku promienników gazowych

Jaki jest najbardziej wydajny system ogrzewania dla budynków przemysłowych?

Wnioski: Każdy system ogrzewania dla przemysłu ma swoje zalety i wady.

W przypadku modernizacji inwestor może wybierać z niemal wszystkich systemów ogrzewania. Inwestorzy, chcąc wspierać ideę ekologii w najlepszy sposób, będą zmuszeni do zwiększenia kosztów nakładów inwestycyjnych. Osoby poszukujące ekologicznego i jednocześnie ekonomicznego systemu powinny rozważyć możliwość połączenia kilku rodzajów systemów ogrzewania wraz z inteligentną automatyką, sterującą nimi.

Podsumowując, można przyjąć,  że scentralizowane systemy grzewcze  mogą zrekompensować straty w przesyle poprzez niższe roczne wskaźniki wykorzystania energii dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej – zdecentralizowane systemy ogrzewania na podczerwień zdobywają punkty dzięki szybkiej amortyzacji i elastycznej pracy, a systemy pomp ciepła dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej.