Jak ogrzać halę przemysłową? Ogrzewanie hali przemysłowej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii
Ogrzewanie hali przemysłowej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii to dobra alternatywa dla tradycyjnych rozwiązań. Zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym warto rozważyć je już na etapie planowania obiektu. Jak ogrzać halę przemysłową z wykorzystaniem technologii grzewczych opartych na OZE? Jakie czynniki decydują o wyborze sposobu ogrzewania?
Spis treści
- Ogrzewanie hali energią geotermalną
- Ogrzewanie hali z wykorzystaniem kolektorów słonecznych
- Jak ogrzać halę przemysłową kotłem na biomasę?
Zarówno wzrost kosztów utrzymania, jak i coraz większe wymagania stawiane halom przemysłowym wymuszają zmianę podejścia do ogrzewania tych przestrzeni. Ogrzewanie hali z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii to dobra alternatywa dla tradycyjnych rozwiązań. Jednym z najważniejszych czynników decydujących o wyborze danego sposobu ogrzewania jest m.in. rodzaj prowadzonych w hali prac. Inne zapotrzebowanie na ciepło jest w halach magazynowych, a zupełnie inne w produkcyjnych. Wszystko zależy też od specyfiki i technologii produkcji.
Podstawowe wyzwania przy projektowaniu instalacji grzewczych w halach to:
- ponadprzeciętna wysokość pomieszczeń i kubatura budynku,
- różne rodzaje stref – pomieszczenia biurowe, magazynowe oraz część produkcyjna (każda o innej specyfice i wymaganiach temperaturowych),
- straty ciepła związane m.in. z dostawami oraz zyski ciepła od maszyn i urządzeń,
- inne zapotrzebowanie na ciepło w nocy i za dnia oraz w dni robocze i wolne od pracy.
Ogrzewanie hali energią geotermalną
Ten rodzaj energii wykorzystywany jest w gruntowych pompach ciepła. Już na głębokości 1-2 m grunt magazynuje ciepło, które można wykorzystać na cele grzewcze. Mogą to być wymienniki poziome o niższej efektywności lub pionowe – znacznie wydajniejsze. W przypadku pionowych gruntowych pomp ciepła trzeba liczyć się z koniecznością wykonania głębokich odwiertów (nawet kilkunastu, o głębokości ok. 100 m), co znacznie podnosi koszty inwestycyjne. Początkowo realizowane są odwierty próbne, a następnie docelowe. Jeśli chodzi o poziome wymienniki, należy mieć na uwadze, że wymagają dużej powierzchni niezabudowanego terenu. Jednak z uwagi, że lokalizowane są znacznie płycej, to koszty inwestycyjne są dużo niższe. Jednakże z tego samego powodu poziome wymienniki charakteryzują się mniejszą stabilnością temperatury niż pionowe – pracujące dużo głębiej.
Obecnie pompy ciepła są niezwykle popularne, także ogrzewanie hali z wykorzystaniem tych urządzeń jest coraz częściej stosowane. Ich zaletami są praktycznie bezobsługowa praca i niskie koszty eksploatacyjne. Warto mieć na uwadze, że oprócz ogrzewania pompa ciepła z powodzeniem pełni funkcję chłodzenia pomieszczeń. W związku z tym nie ma konieczności inwestowania w odrębną instalację klimatyzacyjną.
- Przeczytaj też: Jakie czynniki wpływają na żywotność i efektywność pomp ciepła?
Pompa ciepła to w zdecydowanej większości źródło ciepła niskotemperaturowego. Oznacza to, że działa w przedziale 0-50ºC. W związku z tym odbiornikiem energii jest zwykle instalacja ogrzewania podłogowego. W ten sposób ogrzewana jest zarówno przestrzeń hali, jak i przyległe pomieszczenia biurowe. Przy takiej instalacji potrzebnych jest, w zależności od powierzchni hali, nawet 10-15 km rur rozprowadzonych na posadzce. Dodatkowo pompa ciepła zasila klimakonwektory odpowiedzialne za chłodzenie w okresie letnim.
W przypadku hal przemysłowych zazwyczaj występuje potrzeba zastosowania jednocześnie kliku pomp ciepła do ogrzania hali w zależności od zapotrzebowania i temperatury dolnego źródła. Wszystkie urządzenia montowane są we wspólnym pomieszczeniu technicznym, tak aby obsługa miała bezproblemowy dostęp i podgląd pracy.
W porównaniu z tradycyjnymi systemami ogrzewanie hali za pomocą pompy ciepła może wygenerować oszczędności na poziomie 50%.
Ogrzewanie hali z wykorzystaniem kolektorów słonecznych
Kolektory słoneczne to kolejny przykład ekologicznego sposobu na pozyskanie energii. Istotną kwestią w przypadku hal jest zintegrowanie tego systemu z procesami technologicznymi i głównym źródłem ciepła. Konieczne jest też zapewnienie odpowiednio dużej i nasłonecznionej powierzchni – to bezpośrednio przekłada się na sprawność systemu. W naszej szerokości geograficznej energia solarna jest głównie wykorzystywana do wspomagania ogrzewania i/lub podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Jednak w przemyśle świetnie się sprawdzi przy wytwarzaniu tzw. ciepła procesowego, czyli energii niezbędnej do przeprowadzania procesów technologicznych, takich jak np. mycie, suszenie, gotowanie czy kucie.
Zależnie od rodzaju i budowy samych kolektorów możliwe są różne zakresy pracy:
- kolektory płaskie o temperaturach od 80ºC do 100ºC, to najpowszechniejsze jednocześnie najtańsze rozwiązanie,
- kolektory próżniowe podciśnieniowe pracujące od 100ºC do 120ºC (przy wyposażeniu w tylne lusterko),
- kolektory koncentratorowe uzyskujące temperaturę nawet 250ºC dzięki zwiększeniu bezpośredniego promieniowania, wykorzystywane są na południu Europy.
Istotną kwestią jest fakt, że wydajność kolektorów słonecznych maleje wraz ze wzrostem temperatury. W związku z tym najlepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie energii solarnej w procesach o stosunkowo niskich temperaturach.
Kolektory słoneczne najbardziej sprawdzają się w połączeniu z zasobnikami magazynującymi wodę podgrzewanymi w przedziale temperatur 95-120ºC. Najważniejsze jest znalezienie najlepszego punktu współpracy między instalacją solarną a istniejącym systemem grzewczym.
W przemyśle zakładowe instalacje ciepłownicze opierają się na dwóch czynnikach: gorącej wodzie lub parze wodnej. Zintegrowanie paneli słonecznych z systemem opartym na wodzie rozwiązuje się zazwyczaj poprzez podwyższenie temperatury powrotu, dzięki czemu główne źródło ciepła nie musi zużywać paliwa na osiągnięcie zadanej temperatury, co bezpośrednio przekłada się na oszczędności. Innym sposobem zagospodarowania energii słonecznej jest jej bezpośrednio wykorzystanie w specjalistycznych procesach technologicznych, np. do podgrzewania wanien.
W Europie zastosowanie paneli solarnych sprawdziło się m.in. w przemyśle spożywczym, piwowarskim, garbarskim czy chemicznym.
Polecany artykuł:
Jak ogrzać halę przemysłową kotłem na biomasę?
Ogrzewanie hali przemysłowej kotłami na biomasę to niezbyt często stosowane rozwiązanie. Wymagają one regularnych dostaw surowców oraz miejsca do ich składowania. Dodatkowo niezbędne jest czyszczenie i konserwacja urządzeń. Jednak mimo wszystko do ich zalet można zaliczyć wysoką sprawność – nawet do ponad 90% w porównaniu z tradycyjnymi kotłami węglowymi, które osiągają maksymalnie 70%. Pomimo wyższej ceny biomasy, dzięki takiej wydajności finalnie koszty eksploatacji są na podobnym poziomie, a dodatkowo nieco bardziej dbamy o środowisko. Na rynku dostępne są kotły na biomasę o bardzo dużych mocach, co umożliwia ogrzanie tak dużych powierzchni jak hale. Nowoczesne urządzenia mają także automatyczne podajniki, co znacznie upraszcza sposób dozowania paliwa.
Ogrzewanie hali przemysłowej z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii to zdecydowanie przyszłościowy kierunek. Pomimo czasami wyższych kosztów do poniesienia na wstępie odnawialne źródła energii potrafią wygenerować znaczne oszczędności dla inwestora. OZE nie musi funkcjonować jako jedyne i główne źródło ciepła, ale nawet jako system wspomagający może przynieść korzyści ekonomiczne oraz oczywiście ekologiczne. Współdziałanie różnych instalacji w zależności od potrzeb danego obiektu zdaje się być niejednokrotnie trafionym rozwiązaniem. Obecnie duży udział w systemach ogrzewania hal przemysłowych mają pompy ciepła. Cieszą się zainteresowaniem ze względu na bezobsługową pracę, możliwość chłodzenia, a także znacząco niższe koszty eksploatacyjne w porównaniu do tradycyjnych źródeł ciepła.
