Vue d'ensemble des systèmes de chauffage industriels : chaudières, radiateurs, pompes, radiateurs IR

La question de l'organisation du chauffage des installations industrielles est décidée au stade de leur conception. Cela prend en compte tous les facteurs d'influence possibles - à la fois externes et internes. Ils déterminent le choix du schéma optimal, en tenant compte de la minimisation des coûts et d'un effet positif sur le processus de production. De quels éléments se composent les systèmes de chauffage industriel : chaudières, radiateurs, pompes ou autres équipements supplémentaires ?

Exigences pour l'organisation du chauffage industriel

Lors de la création d'un système de maintien du régime de température requis dans les installations de production, les normes en vigueur sont obligatoirement respectées. La plupart d'entre eux sont décrits dans SP 2.2.1.1312-03... Selon ce document, des batteries de chauffage industriel, des chaudières et d'autres éléments du système sont sélectionnés.

La première étape consiste à déterminer le type de système de chauffage. Actuellement, il existe 2 types - zonal et général. Le premier est destiné au maintien ponctuel du régime de température. Il s'agit le plus souvent de systèmes de chauffage industriels infrarouges. Ils se caractérisent par un fonctionnement économique et la possibilité d'ajuster rapidement le degré de chauffage.

S'il est nécessaire de maintenir le niveau de température dans tout le volume de la pièce, la meilleure option serait d'installer un circuit de tuyauterie. Il peut s'agir de chaudières industrielles à gaz, électriques ou à combustible solide. De plus, les facteurs suivants sont pris en compte lors du choix d'un régime spécifique:

• Caractéristiques du processus de production... En particulier, le niveau de température optimal et la possibilité de sa régulation rapide ;
• Perte de chaleur du bâtiment... Il n'est pas toujours possible de réaliser une isolation efficace. Dans ce cas, il est préférable d'installer un chauffage à air industriel de zone;
• Coût énergétique... Dans une plus large mesure, il s'agit des coûts de production prévus, qui affecteront en fin de compte le coût de production ;
• Le coût des équipements, des composants et les coûts de main-d'œuvre pour leur installation... Selon ce paramètre, les plus efficaces sont le chauffage infrarouge et à air des locaux industriels.

Pour déterminer la meilleure option, vous devez effectuer de nombreux calculs. Mais il existe déjà des "plus" et des "moins" bien connus caractéristiques de certains systèmes.

SP 2.2.1.1312-03 ne fournit pas de recommandations sur le choix d'un système de chauffage spécifique. Ce document réglementaire décrit les exigences obligatoires pour le régime de température du chauffage et de la ventilation.

Éléments industriels de chauffage à eau chaude

Ce système sera la meilleure option si vous devez maintenir un niveau de température confortable sur l'ensemble ou une grande surface de la salle de production. Il est similaire au système de chauffage autonome, à l'exception de quelques nuances. Le principal est la grande longueur de la ligne de transport pour les chaudières à fluide caloporteur et à gaz industriel ou leurs analogues fonctionnant avec un type de combustible différent.

Il existe deux types de chauffage de l'eau d'un bâtiment industriel - autonome et connecté à un réseau de chauffage.Pour ces derniers, une unité d'ascenseur est nécessairement organisée, ce qui ramène les relevés de la température du liquide de refroidissement et de sa pression à la normale.

Pour un système autonome, des chaudières de chauffage industrielles sont utilisées. Ils diffèrent non seulement par la puissance, mais aussi par le type de vecteur d'énergie utilisé. En outre, une attention particulière est accordée à la conception des radiateurs. La spécificité réside dans le fait que pour les locaux industriels de petite (jusqu'à 200 m²) et moyenne (jusqu'à 500 m²) de surface avec une hauteur sous plafond jusqu'à 3 m, il est nécessaire d'assurer un transfert thermique maximal. Pour cela, les convecteurs industriels pour le chauffage de l'eau chaude doivent avoir une grande surface.

Par quoi remplacer les radiateurs de chauffage industriels coûteux ? La meilleure option est la production de registres. Ce sont des tuyaux d'un diamètre de 50 mm ou plus, reliés entre eux par des cavaliers pour la circulation de l'eau.

Les caractéristiques opérationnelles de ces éléments sont les suivantes :

• Une augmentation de la concentration du liquide de refroidissement dans une certaine section du système, ce qui entraîne une augmentation du transfert de chaleur ;
• Possibilité d'autoproduction;
• Une augmentation de la charge hydrodynamique, qui est compensée par l'installation d'équipements de pompage de plus grande puissance.

La différence déterminante entre les registres et les convecteurs industriels pour le chauffage à eau chaude est l'absence de plaques d'échange thermique. Ils sont conçus pour mieux transférer l'énergie thermique de la surface du tuyau du radiateur à la pièce. Les fabriquer vous-même, sans utiliser d'équipement spécial, est très problématique. C'est pourquoi les chaudières de chauffage électriques industrielles sont équipées d'éléments similaires.

Les radiateurs de chauffage d'usine pour bâtiments industriels avec plaques d'échangeur de chaleur ont une dissipation de chaleur plus élevée. Mais en même temps, leur coût est nettement supérieur à celui des registres de chauffage.

Chaudières industrielles à gaz

L'une des différences entre les modèles industriels de chaudières à gaz est le type de brûleur. Structurellement, c'est une matrice constituée de plusieurs sources d'énergie thermique.

Ainsi, les radiateurs de chauffage pour locaux industriels reçoivent un caloporteur chaud à la température la plus élevée possible. À cet égard, la chambre de combustion des chaudières à gaz industrielles est beaucoup plus grande que celle des chaudières domestiques. Cela permet d'augmenter la puissance nominale de l'équipement.

La principale différence dans le choix des équipements est le type de gaz utilisé :

• Gaz naturel... Pour ce faire, vous devez vous connecter à l'autoroute centrale. L'équipement est sélectionné en tenant compte de ses caractéristiques - la quantité de gaz entrant, sa pression;
• Gaz liquéfié... Il est pertinent pour la création de systèmes de chauffage entièrement autonomes pour les installations industrielles. En tant que lieu de stockage, des conteneurs spéciaux sont utilisés - des gazomètres. Malgré l'augmentation des coûts initiaux, le chauffage au gaz liquéfié présente des avantages financiers évidents par rapport aux combustibles électriques ou solides similaires.

Pour tous les types d'équipements au gaz, des batteries de chauffage industrielles peuvent être utilisées. Il est important qu'elles correspondent au régime de température choisi.

Dans la plupart des cas, des modèles de chaudières à circuit unique sont utilisés pour organiser le chauffage au gaz industriel. S'il est nécessaire de faire une alimentation en eau chaude supplémentaire, ils installent des réservoirs de chauffage indirect (accumulateurs de chaleur) connectés au réseau.

Un point important lors du choix d'une chaudière à gaz est la possibilité de remplacer le brûleur. Vous pouvez donc augmenter sa puissance nominale sans acheter le reste des composants - un boîtier, un échangeur de chaleur.

Les chaudières à gaz à condensation ont l'indice de rendement le plus élevé. Mais leur coût est 45-50% plus élevé que les classiques.

Chaudières de chauffage électriques industrielles

En l'absence de possibilité de raccordement à une canalisation de gaz ou d'organisation d'un système de stockage de combustible liquéfié, la seule option est le chauffage électrique. Malgré les coûts financiers d'entretien les plus élevés (coût énergétique), l'installation de chaudières de chauffage électriques industrielles présente de nombreux avantages. Ils intègrent tout d'abord la faible inertie de l'équipement. Contrairement aux homologues au gaz, le niveau de chauffage de l'élément chauffant est ajusté rapidement. Lors de l'installation d'un équipement de contrôle supplémentaire, la modification du degré de chauffage du liquide de refroidissement fourni aux convecteurs industriels pour le chauffage de l'eau sera opérationnelle. Cela entraînera une baisse des coûts d'exploitation.

En plus de ce facteur, les points de fonctionnement spécifiques suivants des chaudières électriques doivent être pris en compte :

• Pas de cheminée... Cela signifie que la chaudière ne sera pas attachée à la cheminée, comme les homologues à gaz ou à combustible solide ;
• Des exigences plus douces pour l'aménagement de la chaufferie... La condition principale est une boucle de masse correctement réalisée et un câblage électrique sélectionné ;
• Lors de l'installation d'un compteur multitarif et d'un accumulateur de chaleur vous pouvez chauffer le liquide de refroidissement la nuitmoi quand les tarifs sont minimes.

Lors du calcul préliminaire du chauffage d'un bâtiment industriel, il faut tenir compte du fait que le coût initial d'une chaudière électrique sera de 20 à 25 % inférieur à celui d'une chaudière à gaz similaire.

L'un des facteurs déterminants est la disponibilité des équipements de pompage et d'un vase d'expansion dans la configuration. Pour les modèles dont la puissance dépasse 130 kW, elle n'est souvent pas incluse dans la conception.

Lors du choix d'une chaudière électrique, il est nécessaire d'analyser sa maintenabilité. En particulier, le remplacement éventuel de l'élément chauffant.

Chauffage à air industriel

Souvent, les ingénieurs sont confrontés à la tâche difficile d'organiser le microclimat dans une zone de production - pour créer un système de chauffage optimal en combinaison avec une ventilation efficace. Cela s'applique à des industries telles que la chimie, l'alimentation et le travail du bois. Dans ce cas, la meilleure option est de combiner les deux systèmes en un seul. Cela nécessitera l'installation d'un chauffage à air industriel.

Le plus souvent, il est zonal - le chauffage ne se produit pas dans tout le volume de la pièce, mais uniquement sur les lieux de travail. Un tel schéma offre plusieurs avantages - économies d'énergie, minimisation du coût d'aménagement du système et utilisation des autoroutes pour la climatisation ou comme hottes.

Contrairement aux chaudières de chauffage industrielles, le principal élément de travail de l'air est le système de climatisation, qui combine plusieurs fonctions. Il s'agit notamment de l'alimentation en air chauffé du consommateur et de l'échange d'air dans la salle de travail.

Pour le chauffage de l'air des locaux industriels, les éléments suivants sont nécessaires :

• Unité de chauffage à air... Il peut faire partie du système climatique ;
• Canaux de transport d'air chaud... Ils sont en acier galvanisé ou inoxydable (ce qui est rare) ;
• Clapets d'air avec persiennes... Permet de concentrer le flux d'air dans une zone spécifique de la salle de production ;
• Conduits d'admission d'air pour la réutilisation des masses d'air et de leur système de nettoyage... Ajout facultatif, mais extrêmement efficace. Permet de réduire les coûts, surtout en hiver.

Il est à noter que l'installation d'un chauffage industriel à air n'affecte en rien l'agencement des équipements et l'organisation générale du processus de production. Contrairement aux radiateurs de chauffage pour locaux industriels, il est situé dans la partie haute de la pièce à une hauteur de 2 mètres ou plus.

Lors du calcul du coût du chauffage de l'air dans les bâtiments industriels, les pompes à chaleur représentent la plupart des coûts. Leur principale caractéristique est le débit volumétrique. Il est également pris en compte lors du calcul du système de chauffage d'un bâtiment industriel. Le coût moyen de l'équipement pour une pièce d'une superficie allant jusqu'à 600 m² est de 700 à 750 000 roubles.

Pour réduire les pertes de chaleur, des rideaux d'air thermique peuvent être installés au-dessus des portes.

Chauffage infrarouge industriel

Une autre façon d'organiser le chauffage consiste à installer des radiateurs infrarouges. Ils génèrent des vagues de chaleur dans la gamme infrarouge, chauffant non pas l'air, mais la surface des objets qui tombent dans la zone de leur travail.

Pour cette raison, lors du calcul des systèmes de chauffage industriel infrarouge, vous ne pouvez pas prendre en compte la taille de la pièce. Il est important de ne connaître que les déperditions thermiques du bâtiment et de bien répartir les radiateurs sur les zones de travail. À bien des égards, ce type de chauffage est similaire au chauffage à air des ateliers et locaux industriels. Mais contrairement à cela, il existe une différence significative - il n'est pas nécessaire d'installer des canalisations ou des conduits d'aération. Cela vous permet de faire le chauffage zonal d'une pièce sans installer d'éléments similaires aux convecteurs industriels de chauffage à eau.

Il existe deux types de chauffage IR - électrique (film ou utilisant des bobines de charbon chauffant) et gaz. Comme une grande quantité d'énergie thermique est nécessaire pour un chauffage efficace, les modèles à gaz sont le plus souvent installés dans les ateliers. Dans ce cas, le résultat maximal est atteint.

Le chauffage industriel au gaz présente les caractéristiques suivantes :

• La possibilité de réguler la puissance de chaque appareil séparément ;
• La zone de propagation du rayonnement infrarouge dépend de la zone du réflecteur. Lorsqu'elle augmente, la vitesse de chauffage diminue ;
• Il peut être utilisé en complément en présence d'un système avec une chaudière de chauffage au gaz industriel.

Cependant, lors de la conception, il est nécessaire de prendre en compte la dépendance directe de la hauteur d'installation de l'appareil de chauffage sur la zone de son fonctionnement. A une distance considérable de l'objet (plus de 4 mètres), le rayonnement infrarouge est diffusé. Cela réduit l'efficacité du chauffage industriel infrarouge.

Contrairement aux radiateurs de chauffage industriels, la surface des radiateurs infrarouges ne se réchauffe que dans la zone du réflecteur. C'est l'élément le moins cher de la conception que vous pouvez remplacer vous-même.

La grande majorité des appareils de chauffage au gaz IR fonctionnent uniquement au gaz naturel.

Comment se fait le calcul d'un système de chauffage industriel

L'efficacité, les coûts primaires et fixes de son organisation dépendront du calcul correctement effectué du chauffage d'un bâtiment industriel. Un point important est le choix initial du type de système de chauffage - eau, air ou infrarouge. Sur cette base, l'ensemble optimal d'équipements et de composants est sélectionné, ainsi que la méthode de leur installation.

Éléments à prendre en compte lors du choix d'une chaudière de chauffage industriel et d'autres composants du système :

• Perte de chaleur dans le bâtiment... Ce sont eux qui détermineront en grande partie la capacité prévue de l'équipement - une chaudière, un radiateur IR ou un rideau thermique;
• Le volume de la pièce et l'emplacement des fenêtres et des portes... Il est important pour choisir le lieu d'installation des batteries de chauffage industrielles;
• Type de vecteur d'énergie... Pour l'installation de chaudières électriques industrielles dans le système de chauffage, il est nécessaire que la puissance de la ligne électrique d'entrée corresponde au paramètre de l'équipement.

Ce ne sont que les paramètres de base nécessaires pour calculer le système de chauffage d'un bâtiment industriel. Le type de production et les conditions de travail sont également importants. Par conséquent, les systèmes de chauffage sont calculés en tenant compte des caractéristiques opérationnelles du bâtiment et de la technologie de la production elle-même.

Il ne faut pas oublier que tous les systèmes de chauffage industriels, y compris les chaudières, les radiateurs, les pompes, doivent être conformes aux paramètres de conception. Ils ne sont déterminés qu'une fois tous les calculs effectués.

Dans la vidéo, vous pouvez vous familiariser avec les spécificités du chauffage de grandes pièces.