Sposoby ogrzewania hal magazynowych i produkcyjnych oraz minimalizacja strat ciepła

Jednym z najważniejszych parametrów, który należy zapewnić w budynku pełniącym funkcję hali magazynowej lub produkcyjnej to utrzymanie określonej temperatury.

Budynek taki w związku z pełnioną funkcją zazwyczaj narażony jest na częste wychładzanie w trakcie otwierania bram, czy też zapewniania właściwego przewietrzania i wentylacji.

 

 Kluczowe aspekty wpływające na energooszczędność hal magazynowych

Niektóre elementy konstrukcji hal powodują większe straty ciepła niż w przypadku innych typów budynków. Kluczowe aspekty wpływające na energooszczędność hali to:

• Posadzka – w halach magazynowych kluczowym parametrem jest nośność, dlatego często rezygnuje się z dodatkowej warstwy ocieplenia.

• Bramy w magazynie – posiadają znacznie gorsze właściwości izolacyjne niż elewacja, nawet w przypadku zastosowania wysokiej klasy bram termicznych (znacznie droższych i w standardowym użytkowaniu obiektu ekonomicznie nieuzasadnionych)
• Rampy przeładunkowe – ich konstrukcja generuje mostki cieplne i zwiększa straty energii.
• Świetliki i klapy dymowe – mają gorszą izolacyjność termiczną w porównaniu do ocieplonej połaci dachowej.
• Wentylacja – ze względu na dużą kubaturę hal rzadko stosuje się rekuperację, co skutkuje brakiem odzysku ciepła.

Zgodnie z obowiązującym w Polsce aktem prawnym w formie „rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” zostały narzucone minimalne, przyjmowane w projektach, obliczeniowe temperatury powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach.

W paragrafie 134 powyższego normatywu ustawodawca określa:

Temperatury obliczeniowe*	Przeznaczenie lub sposób wykorzystywania pomieszczeń	Przykłady pomieszczeń
1	2	3
+5°C	- nieprzeznaczone na pobyt ludzi, - przemysłowe - podczas działania ogrzewania dyżurnego (jeżeli pozwalają na to względy technologiczne)	magazyny bez stałej obsługi, garaże indywidualne, hale postojowe (bez remontów), akumulatornie, maszynownie i szyby dźwigów osobowych
+8°C	- w których nie występują zyski ciepła, a jednorazowy pobyt osób znajdujących się w ruchu i w okryciach zewnętrznych nie przekracza 1 h,	klatki schodowe w budynkach mieszkalnych,
	- w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., przekraczające 25 W na 1 m3kubatury pomieszczenia	hale sprężarek, pompownie, kuźnie, hartownie, wydziały obróbki cieplnej
+12°C	- w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone do stałego pobytu ludzi, znajdujących się w okryciach zewnętrznych lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym powyżej 300 W,	magazyny i składy wymagające stałej obsługi, hole wejściowe, poczekalnie przy salach widowiskowych bez szatni,
	- w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., wynoszące od 10 do 25 W na 1 m3kubatury pomieszczenia	hale pracy fizycznej o wydatku energetycznym powyżej 300 W, hale formierni, maszynownie chłodni, ładownie akumulatorów, hale targowe, sklepy rybne i mięsne
+16°C	- w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone na pobyt ludzi: - w okryciach zewnętrznych w pozycji siedzącej i stojącej,	sale widowiskowe bez szatni, ustępy publiczne, szatnie okryć zewnętrznych, hale produkcyjne, sale gimnastyczne,
	- bez okryć zewnętrznych, znajdujących się w ruchu lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym do 300 W,	kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska węglowe
	- w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., nieprzekraczające 10 W na 1 m3kubatury pomieszczenia
+20°C	- przeznaczone na stały pobyt ludzi bez okryć zewnętrznych, niewykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej	pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska gazowe lub elektryczne, pokoje biurowe, sale posiedzeń
+24°C	- przeznaczone do rozbierania, - przeznaczone na pobyt ludzi bez odzieży	łazienki, rozbieralnie-szatnie, umywalnie, natryskownie, hale pływalni, gabinety lekarskie z rozbieraniem pacjentów, sale niemowląt i sale dziecięce w żłobkach, sale operacyjne
*) Dopuszcza się przyjmowanie innych temperatur obliczeniowych dla ogrzewanych pomieszczeń niż jest to określone w tabeli, jeżeli wynika to z wymagań technologicznych.

 

Interpretując powyższe zapisy możemy uogólnić, że zgodnie z przepisami prawa w Polsce, minimalne temperatury w halach wynoszą:

• +12°C – w magazynach wymagających stałej obsługi (w okryciach zewnętrznych),
• +16°C – w halach produkcyjnych, gdzie pracownicy wykonują lekkie prace fizyczne.

Pełne rozporządzenie można znaleźć na stronie Rządowego Centrum Legislacji.

Utrzymanie takich temperatur w budynku bez instalacji ogrzewania w okresie zimowym jest niemożliwe w naszych warunkach klimatycznych.

Wybór odpowiedniego rozwiązania zapewniającego komfort termiczny w obiektach o dużej kubaturze, gdzie występują znaczne straty ciepła oraz duża zmienność warunków termicznych (np. wskutek otwierania bram czy mostków przeładunkowych), wymaga zastosowania rozwiązań technicznych, które skutecznie utrzymają optymalną temperaturę mimo tych trudności.

Na podstawie moich doświadczeń z realizacji, przebudów i remontów takich budynków, chciałbym wskazać na kryteria, które decydują o wyborze systemu grzewczego w halach magazynowych i produkcyjnych. Są to przede wszystkim następujące czynniki:

• koszty eksploatacji i koszty serwisowania
• koszty realizacji
• dostępność mediów
• przeznaczenie budynku (hala magazynowa czy produkcyjna)
• elastyczność i możliwość sterowania systemem (potencjalna automatyzacja)
• trwałość rozwiązań
• wpływ na środowisko
• wymagana temperatur (i ewentualnie wilgotność)
• ochrona przeciwpożarowa

Odnosząc się do poszczególnych kryteriów doboru systemów grzewczych w halach inwestor musi na wstępie określić listę priorytetów. Które z powyższych aspektów są dla niego najistotniejsze, albo wynikają z czynników zewnętrznych takich jak uwarunkowania środowiskowe, dostępność nośników energii czy np. konieczność ochrony przeciwpożarowej wynikająca z technologii i rodzaju składowanych materiałów.

Mając na uwadze powyższe projektant we współpracy z wykonawcą mogą przygotować symulację kosztów i analizę porównawczą, które pomogą podjąć racjonalną decyzję dotyczącą wyboru konkretnego systemu.

Najczęściej stosowane systemy ogrzewania hal magazynowych i produkcyjnych to:

 

1. Nagrzewnice powietrzne (gazowe, olejowe, elektryczne)

ZALETY	WADY
Szybkie nagrzewanie pomieszczeń	Wysokie koszty eksploatacyjne (zwłaszcza elektryczne lub przy ciągłym działaniu)
Możliwość lokalnego dogrzewania stref	Nierównomierny rozkład temperatury (zaleca się stosowanie destratyfikatorów mieszjących powietrze i transportujących ciepłe powietrze w dolne strefy)
Relatywnie niski koszt inwestycyjny	Wymagają odpowiedniej wentylacji (dla gazowych i olejowych)
Prosta instalacja

 

 

 

 

 

 

2. Promienniki podczerwieni (gazowe, olejowe, elektryczne)

ZALETY	WADY
Bezpośrednie ogrzewanie stanowisk pracy	Nie sprawdzają się w pełnym ogrzewaniu całej hali
Oszczędność energii – brak strat na ogrzewanie powietrza	Ogrzewają tylko powierzchnie i ludzi, nie powietrze
Dobra efektywność w wysokich halach	Możliwość przegrzewania w pobliżu źródła ciepła

 

 

 

3. Ogrzewanie nadmuchowe (centrale wentylacyjne z nagrzewnicami wodnymi lub gazowymi) 

ZALETY	WADY
Możliwość połączenia z systemem wentylacji	Wysokie koszty inwestycyjne
Równomierne rozprowadzanie ciepła	Straty ciepła w systemie kanałowym
Efektywność w dużych przestrzeniach	Wolniejsze nagrzewanie przestrzeni

 

4. Ogrzewanie wodne z nagrzewnicami i grzejnikami lub promiennikami

ZALETY	WADY
Możliwość podłączenia do różnych źródeł ciepła (kotły, pompy ciepła)	Wymaga dużej ilości rur i układów pompowych
Stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne	Powolne nagrzewanie przestrzeni
Dobre rozwiązanie dla średnich i niskich hal	Może wymagać dodatkowych wentylatorów dla lepszego rozprowadzenia ciepła
	W większych budynkach wymagana duża kotłownia

 

5. Ogrzewanie podłogowe wodne

ZALETY	WADY
Równomierny rozkład temperatury	Wysokie koszty inwestycyjne
Energooszczędność przy niskotemperaturowych źródłach ciepła	Trudność w modernizacji/remontach
Brak cyrkulacji kurzu	Ograniczona efektywność w bardzo wysokich halach
	Wymaga odpowiednio zaprojektowanej posadzki
	Bardzo duża bezwładność cieplna

 

6. Pompy ciepła (powietrze-woda, gruntowe, powietrze-powietrze)

ZALETY	WADY
Wysoka efektywność energetyczna	Wysokie koszty inwestycyjne
Możliwość wykorzystania do chłodzenia latem	Ograniczona efektywność w bardzo niskich temperaturach (dla powietrznych)
Ekologiczne rozwiązanie	Wymaga dodatkowego systemu dystrybucji ciepła

 

7. Ogrzewanie ciepłem odpadowym z procesów technologicznych lub biomasą

 

ZALETY	WADY
Bardzo niskie koszty eksploatacyjne	Możliwość zastosowania tylko w wybranych branżach
Wykorzystanie już dostępnej energii	Wymaga kosztownej integracji z istniejącymi systemami
Ekologiczne i efektywne rozwiązanie	Ograniczona dostępność ciepła w zależności od procesów

 

Ostatni z systemów jest jakby połączeniem powyższych z uwzględnieniem alternatywnego medium cieplnego. Tego typu ogrzewanie rozprowadza się do odpowiedniego elementu dystrybucji ciepła jak nagrzewnica, promiennik, rury ogrzewania podłogowego, grzejnik czy centrala nadmuchowa i wymaga wnikliwej analizy i zapewnienia odpowiednio zaprojektowanej automatyki.

 

Dodatkowo do poszczególnych systemów warto czasami dołożyć dodatkowe elementy ograniczające straty ciepła. Mogą to być np.:

 

- kurtyny powietrze (elektryczne, wodne lub np. gazowe) przy bramach lub drzwiach

- kurtyny paskowe

- wydzielone strefy buforowe

- wymienniki ciepła np. na kominach spalinowych

- automatyzacja sterowania kurtynami i bramami czy wentylatorami

 

Praktyczne porady dotyczące minimalizowania strat ciepła znajdziesz na stronie Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Dobrze dobrany system ogrzewania oraz skuteczne metody minimalizowania strat ciepła pozwalają na obniżenie kosztów eksploatacyjnych i poprawę efektywności energetycznej hal magazynowych i produkcyjnych.

Warto w sposób przemyślany podejść do jego wyboru, aby nasze pieniądze nie „ulatywały z dymem”.