燃氣紅外線輻射供暖系統的基本原理

熱量傳遞的方式有傳導、對流、輻射三種。太陽距離地球1.5億公里，卻能將它熱能傳送到地球表面，其采用的正是紅外線輻射的傳遞方式。

物體轉化本身的熱能通過紅外線向外發(fā)射輻射能的現象稱為熱輻射，或紅外線輻射。物體表面的溫度越高，其紅外線輻射能力就越強。燃氣紅外線輻射供暖就是利用天然氣、液化石油氣，在輻射供暖器內燃燒而輻射出一定波長（2.8-6.2微米之間，吸收率大于90%）的紅外線進行供暖的。紅外線照射到物體上后，部分被吸收，部分又反射出來，對物體和人體進行二次加熱。 

       對于廠房、倉庫等高大空間建筑物，采用燃氣紅外線輻射供暖，可以避免對流供暖時產生的溫度場的垂直失調，同時可以根據生產工藝要求，對廠房內區(qū)域進行局部供暖，或間歇性供暖，這是對流式供暖所達不到的。和傳統的對流式供暖方式相比，燃氣紅外線輻射供暖可以節(jié)約運行費用30% -60%，節(jié)能效果非常顯著。天然氣、液化石油氣是潔凈的一次能源，燃燒產物對大氣不會產生污染。

適用范圍

理論和實踐證明：在高大空間建筑采用燃氣紅外線輻射供暖方式，比傳統對流供暖方式至少節(jié)能30%以上。

已廣泛應用于：丁戊類工業(yè)廠房、機庫、物流倉庫、商場超市、體育場館、養(yǎng)殖雞舍、溫室大棚、室內植物園、食堂、教室、影院、教堂等場所…… 

管式燃氣輻射供暖設備的12大特點

1、 負壓燃燒系統：①燃燒產物無泄漏；②燃燒充分、尾氣排放好，技術含量高；③節(jié)能環(huán)保效果好，系統安全可靠；④代表著燃氣輻射供暖器的發(fā)展方向。

2、 火焰形態(tài)勻直，燃燒穩(wěn)定：①勻直柱狀火焰，長可達5米；②輻射管表面保持均勻的溫度梯度，無不均勻高溫點出現；③不會產生脫火和回火現象④熱達95%以上，提高輻射效率和舒適感，具有很好的環(huán)保和節(jié)能優(yōu)勢；⑤尾氣可直接排至室內；⑥系統簡單，降低初投資。

3、主機箱采用整體結構設計，結構緊湊：①可節(jié)省安裝空間；②增加設備運行穩(wěn)定性；③降低噪音；④延長使用壽命；⑤方便燃燒器和負壓風機拆卸，便于部件的更換。

4、采用復合電磁閥：①切斷燃氣，安全；②給燃料減壓，適應多種氣源；③無級緩沖開啟方式，保護燃燒器，高壓電離點火器正常點火。

5、在燃燒器側空氣進口處有負壓檢測探頭，它和負壓變送器相連，設備在工作時始終保持正常的負壓狀態(tài)和充足的燃燒用空氣。

6、高低溫輻射管材料選用特種耐高溫不銹鋼制造或滲鋁鋼：①可耐高達1200℃以上的高溫，而正常工作時，高溫輻射管的表面溫度一般在550℃左右；②不需要的燃燒室，結構緊湊，傳熱性能好，比其他同類產品燃燒。

7、負壓風機的制造執(zhí)行CE標準，在燃燒器空氣入口處的設定負壓值約為核定值，了燃燒所需的充分的空氣。負壓風機的葉輪組件采用耐高溫材料制作，負壓風機能長期在高溫下安全工作。負壓風機電動機的制造執(zhí)行IEC 60034-1 制造標準，免維護，電機上配有風冷風扇。為了燃燒的充分、穩(wěn)定，負壓風機電機上配有穩(wěn)壓器，使得風機工作穩(wěn)定，風機的轉速不隨電網頻率的波動而變動。

8、反射罩的材料為鏡面不銹鋼制造，其紅外線反射率接近，比其他同類產品反射罩的紅外線反射率高出約5-8%。

9、設備自帶有五重安全保護裝置，了系統工作的安全性和可靠性。

u 雙重電磁閥進氣控制；

u 中央處理器點火程序控制；

u 離子火焰監(jiān)測及控制；

u 熄火保護裝置；

u 超、欠壓自控保護裝置；

10、整體結構設計采用特的柔性結構：①各部件之間的連接充分考慮設備的熱膨脹。輻射管和反射罩均有一定程度的膨脹間隙。如果沒有膨脹間隙，在使用一段時間以后，管子及反射罩內部將產生熱應力，引起變形破壞，產品的可靠性大大降低。②管與管之間采用套管連接，預留膨脹間隙，消除熱應力，設備長期工作的安全、可靠。

11、單體設備布置靈活，控制方便：①一個供暖區(qū)域由多臺設備組成，布置靈活；②不同的供暖區(qū)域可設定不同的溫度；③可以區(qū)域控制和單臺控制；④既可全面供暖，又可局部供暖；⑤輻射管內的壓降很小，沒有管內噪聲；⑥一臺燃燒器配一個負壓風機，不需風門調節(jié)閥，工作時風量恒定，燃燒完全，尾氣可內排，節(jié)能效果顯著。

12、 表面溫度合理，輻射：①輻射管表面溫度為180-550℃；②輻射熱強度適中，90%以上被吸收轉化為熱能。

【參考文獻】

1、賀平編，采暖工程【M】，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1958

2、GB50019-2003，采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范【S】

3、JGJ142-2004，低溫熱水地板輻射采暖應用規(guī)范【S】

4、董衛(wèi)華.鋼結構【M】.北京：高等教育出版社，2003

收稿日期：2013-11-08

作者簡介：邢云（1974-），男，中級職稱，2013年就職于內蒙古隆升建筑安裝工程有限公司，任暖通工程師。

根據采暖系統的特點及實際運行經驗對高大空間廠房采暖形式的選擇進行了分析闡述。

在工業(yè)建設飛速發(fā)展的當下，工業(yè)園區(qū)、物流園區(qū)等大型工業(yè)生產和服務基地在逐年興起，大跨度、高空間的生產廠房在工業(yè)生產中以特優(yōu)勢正式發(fā)揮著特有功能。但是，這種結構廠房的采暖形式如果選擇不合理時，確實給實際應用過程帶來很多麻煩，旺旺出現廠房剛剛投入使用就又開始進行采暖系統改造。這樣，既增加了成本、浪費時間和精力，又阻礙生產。

采暖形式的分類，一般按照采暖設備的不同可分為暖氣片、暖風機、熱風幕、輻射板、空調、低溫地板輻射采暖等。按照供回水管路系統的敷設形式不同，可分為上供下回式、上供上回式、下供下回式、下供上回式還有上下回等系統。按照供回水主干管的線路長度可分為異程式和同程式系統。

1、采暖系統的特點

不同的采暖形式都有各自的優(yōu)缺點，下面簡單介紹幾種采暖形式的特點。

1.1 暖氣片采暖系統的特點

暖氣片采暖系統是熱介質加熱暖氣片后通過室內的空氣對流進行自然放熱的一種形式，也是傳統、簡單的一種采暖形式，廣泛應用于各種形式的建筑物中。在以前，暖氣片的材質通常以鐵鑄為主，因為它耐腐蝕、蓄熱能力好、散熱穩(wěn)定，但是美觀程度相對較差，在建筑物中依靠室內裝修掩飾暖氣片。后來，在民用建筑中，人們逐漸更多地采用工藝彩色暖氣片，比如：銅鋁復合、鋼鋁復合以及鋼制暖氣片等來彌補暖氣片美觀上的不足。

1.2 暖氣片、熱風幕、空調系統的特點

這幾種采暖系統都是熱介質加熱散熱設備后通過散熱設備自帶的風機使其室內空氣強制循環(huán)來實現采暖。這種采暖形式散熱快、室內升溫速度快，但是增加了電能消耗、電機噪音，同時，室內空氣對流速度快，在舒適程度上有些人會感覺不適應。所以通常用于民用公共建筑或工業(yè)建筑中，民用住宅建筑中較少應用。

1.3 低溫地板輻射采暖系統的特點

低溫地板輻射采暖系統是利用輻射在室內地板下的盤管加熱地板，靠地板表面向室內輻射熱量的一種采暖形式。這種采暖形式是節(jié)省室內空間，便于室內裝修和家具布置，但是由于地板輻射采暖的地面結構特殊問題不能上車、不能固定安裝生產設備等，所以在工業(yè)廠房內不太適用，大多數用于酒店的大堂等大空間內和民用住宅室內。同時，低溫地板輻射采暖系統的熱媒溫度要求暖氣片低，一般在55℃/45℃左右，所以，還應單建設換熱站進行二次換熱。

1.4 上供上回式系統與其他幾種系統的區(qū)別

上供上回式系統是采暖供回水干管全部布置于室內頂棚或散熱器上方，供水支管向下通過散熱器后回水支管再返回散熱器的上方回水干管中，人們俗稱“倒回水系統”。這種系統的阻力無疑較其他系統大，所以要求外網或小區(qū)熱力站的運行工況質量非常高才能滿足其要求。但是，這種系統的優(yōu)點是不需要室內砌筑地溝節(jié)省土建。

1.5 同程式與異程式系統的區(qū)別

同程式系統是指供回水主干管的 路線長度相同，即先供的暖氣片后回水，后供的暖氣片先回水，這樣供回水線長度是相等的，同時暖氣片溫度是均衡的，不容易發(fā)生水力失調。而異程式系統是指先供的暖氣片先回水、后供的暖氣片后回水，即樹枝狀，這樣容易發(fā)生前段暖氣片熱而后面的不熱現象，人們常說的“短路現象”也叫水力失調現象。

2 高大空間廠房的特點以及采暖形式選擇

高大空間廠房一般是指室內層高大于4米，跨度大于10米的工業(yè)廠房，這種建筑物大多采用鋼結構形式或土木結構與鋼結構的混合形式。圍護結構的耗熱量大，室內空間高大空氣自然對流速度慢，房間內的溫度梯度大，房間中心有可能產生冷芯，另外，大空間廠房室內如果經常有在中車輛、機械等進出或工作時，地面下不宜設置地溝，所以在受各種條件限制的情況下，采暖形式的選擇除了考慮經濟合理性，應考慮運行的可行性，筆者根據實際運行使用發(fā)現，以下幾種方式的設計更為適用。

2.1 從散熱設備的布置方面可以考慮采用多種采暖形式混合使用

由于高大空間廠房的結構形式保溫性差、耗熱量大等特點，在采用建筑面積熱指標進行估算熱負荷時一般應增加適當的保險系數，那么在這種情況下計算出來的散熱器數量通常比較多，經常出現圍護結構墻不能滿足采暖形式的混合使用，比如，散熱器采暖形式的使用可以承擔70%左右的熱負荷，另外采用一種暖風機或空調等其他采暖形式來承擔剩余30%熱負荷。這樣既解決了散熱器布置困難的問題，同時又滿足了房間的空氣對流速度問題，而且在節(jié)能運行管理方面也帶來了很多方便和靈活。

2.2 從管道的布置方式上可以考慮多種結構混合使用效果更好

對于不宜設置地溝的廠房，采暖管路的布置只能設于室內地面以上，同時，由于廠房占地面積大、跨度大等特點，采暖系統應分為多個進戶入口。有好多設計人員為了追求經濟，設計為“樹枝狀”上供上回異程式系統，但是通過實際運行發(fā)現，這種系統容易形成水力失調末端不熱的現象，而且很難進行平衡調節(jié)。同時也經常因熱網循環(huán)的波動或不穩(wěn)定性造成室內異程式系統的末端出現集氣現象從而發(fā)生水平系統的水力失調。筆者建議在這種情況下，應該多采用上供上回同程式系統在運行上可以減少上述現象。

以上，是筆者對于高大空間廠房室內采暖方面的一點心得和體會，以便參考借鑒。

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筆者邢云《高大空間廠房采暖形式的選擇》有著很好的借鑒與參考意義。

隨著科技的不斷發(fā)展，高大空間廠房采暖形式有了更好的選擇——高大空間空調系統。英佛斯高大空間空調，可用于高度4米以上，30米以下的高大空間，送風距離遠，覆蓋面積大，更能滿足高高大空間采暖需求。

英佛斯高大空間空調采用旋流噴口送風形式，氣流均勻分布于高大空間中，同時采用變頻方式控制風量，在滿足目標溫度的前提下，實現無風感，室內人員舒適。

在送風的同時回收上飄至高大空間頂部的熱空氣，循環(huán)利用，高大空間采暖運行費用大大降低。英佛斯高大空間空調系統采暖效果更強，在使用高大空間空調時，無需敷設其他采暖設備，整體更低。

英佛斯高大空間空調系統采用無線控制方式，一臺英佛斯-V控制終端可以控制高大空間廠房中所有高大空間空調設備，檢測供回水溫度、工作區(qū)溫度和濕度等數據，實現單機單控、無人值守、恒溫、定時開關機等多種功能，更為智能。

高大廠房采暖設計形式探討

建筑科學:ScienceandTechnologyInnovetionHerald

高大廠房采暖設計形式探討趙宇&＃39;

(1.遼寧北方建筑設計院有限責任公司遼寧沈陽110003高揚2.中建精誠(沈陽)工程設計有限公司遼寧沈陽110014)

摘要:采暖設計中,高大廠房需要考慮的因素不同于一般的工業(yè)建筑和民用建筑.本文介紹了高大廠房的熱l負荷計算方法及其在采暖設計中常用的幾種采暖形式:散熱器采暖.輻射采暖,暖風機采暖.深入研究討論了各種采暖形式在實際運行中所能達到的效果及其存在的問題.

關鍵詞:高大廠房熱負荷散熱器采睦輻射采睦睦風機采暖

中圖分類號:TU832.1文獻標識碼:A文章編號:1674--098X(2012)O1(b)一0043--01

引言

隨著我國經濟的騰飛,工業(yè)建設發(fā)展迅速.從制造一般機電產品到制造大型復雜地精密設備,在各省區(qū)已形成了一個門類比較,布局日趨合理,具有一定規(guī)模和技術水平的現代化機械工業(yè)系統.并出現了一批如交通運輸設備制造,電氣機械和器材制造,儀器儀表及計量器具制造等門類的機械工業(yè)基地.

為了滿足生產要求,各種類型的廠房如雨后春筍般不斷地建造起來.其中機械加工,機械制造等行業(yè),廠房的跨度和高度一般都較大,很多廠房的高度都l0米以上,這給采暖設計及供暖運行效果都產生很大影響.這類工業(yè)廠房的采暖熱負荷計算,不 廠房采暖

采暖的形式多種多樣,有散熱器采暖;輻射采暖;暖鳳采暖等等.對于一般公共建筑,住宅來說,設計中選擇哪種采暖形式,實際使用中都比較容易滿足采暖效果.但對于高大的廠房建筑,溫度梯度變化很大,運行時往往會產生上部空間偏熱,下部工作區(qū)域卻滿足不了采暖溫度要求的情況.

1散熱器采暖形式

散熱器的功能是將供暖系統的熱媒(蒸汽或熱水)所攜帶的熱量,通過散熱器壁面?zhèn)鹘o房間.主要同時以對流和輻射兩種傳熱方式(對流傳熱量大干輻射傳熱量)向房間傳熱.散熱器系統是使用久,被認為可靠的采暖形式.目前仍被廣泛的使用.對于高大廠房,其熱負荷是的,但是可布置的外墻卻是有限的,設計中有可能產生外墻布滿散熱器也達不到室內設計溫度的情況所以這就要求在設計中選擇高散熱量的散熱器.散熱器有鑄鐵散熱器,鋼制散熱器,雙金屬散熱器等.

設計中,為了達到采暖效果,散熱器除了布置在外墻位置,還應該盡可能的布置在廠房柱的位置,由于一般廠房柱的寬度有限,所以宜選用寬度窄,散熱量大,組裝方便的散熱器.筆者一般選用工業(yè)型翅片管散熱器.

2輻射采曖系統

輻射采暖是依靠供暖設備表面對外發(fā)射的熱射線傳遞熱能的采暖方式.熱輻射的特點是:傳遞速度快,以直線傳播,可以被反射,能被固體吸收并使其溫度升高,但通過空氣時,不能明顯地提高空氣的溫度.輻射采暖按照供暖設備表面溫度可分為低溫(≤80℃),中溫(80℃～200℃),高溫(≥5O0℃)輻射采暖.

2.1低溫地板輻射采暖系統

低溫地板輻射采暖方式熱,工作區(qū)域溫度分布均勻,人體與熱輻射表面距離近,溫感由下而上,熱舒適感好,沒有溫度梯度的問題.同時由于熱媒主要為低溫熱水,因此可以利用熱網回水,余熱水或地,水源熱泵水等,更有效的利用能源.但是在廠房中,往往有大量設備,連接工藝設備的各種管線經常也需要在地下敷設,使得低溫地板輻射采暖方式的運用受到地面使用性質的限制,所以一般不用于廠房設計.

2.2中溫輻射采暖系統

中溫輻射采暖系統通常是指采用鋼制輻射板作為散熱設備的輻射供暖系統.根據輻射板長度的不同,有塊狀輻射板和帶狀輻射板兩種型式.根據輻射板背面是否保溫,分為單,雙面輻射板.鋼制輻射板可以布置在廠房頂部,熱量向下輻射;也可以傾斜安裝在墻上或柱間,熱量傾斜向下方輻射,或者將單面板垂直安裝在墻上單面輻射,將雙面板垂直安裝在柱間兩面輻射.鋼制輻射板采暖系統跟散熱器采暖系統比較,可以節(jié)省大量金屬,減少,節(jié)約能源.輻射板安裝的高度不宜過低,過低會使人有燒烤的不舒適感.

2.3高溫輻射采暖系統

高溫輻射采暖系統有很多形式,工程中主要應用的是燃氣紅外線輻射采暖系統.燃氣紅外線輻射采暖是利用可燃氣體(天然氣,液化石油氣,煤氣等)通過特殊的燃燒裝置(發(fā)生器)產生出紅外線進行輻射供暖具有發(fā)熱量大,熱,節(jié)能環(huán)保,安裝方便等特點.可以有效的高大廠房內工作區(qū)域的采暖溫度.不過,這種采暖系統形式往往受到氣源的限制而不能采用.由于燃氣紅外線輻射采暖系統需要使用可燃氣體,且系統運行時,發(fā)生器的表面溫度很高,所以特別注意其安全性及設備的可靠性.

3曖風機采暖系統

3.1傳統暖風機采暖系統

暖風機是由風機及加熱器組合而成的聯合機組.在風機的作用下,空氣進入機組,經過空氣加熱器加熱后,送入室內,達到供暖的用途.暖風機一般分為軸流式和離心式兩種.廠房設計中常常用來散熱器采暖系統,補充散熱器不足的那部分熱量.作為主要供暖形式的時候,一般應該設置適量的散熱器,當關閉暖風機后,廠房可以維持值班溫度.暖風機采暖系統,對流散熱幾乎占,因而具有熱情性小,升溫快的特點.但是,高大廠房內,高大設備一般較多,而傳統暖風機的安裝位置要求不應過高,所以暖風機的供熱氣流很容易會被廠房設備遮擋.

3.2下送射流暖風機采暖系統

 下送射流暖風機吊裝在屋頂,供暖原理與傳統暖風機相似,機組運行時,空氣被吸入,經過加熱后,由軸流風機強制下送,下送的熱空氣通過類似高壓水般錐體結構的設備后,從旋流風口噴射而出.熱空氣直接到達地面,使工作區(qū)域的溫度快速提升.

下送射流暖風機的安裝高度根據廠房的高度及廠房內的設備布置情況而定.不同的安裝高度可通過調節(jié)送風角度來滿足工作區(qū)域對供暖溫度和氣流速度等方面的要求.

下送射流暖風機將熱空氣由上而下的工作區(qū)域,與廠房內熱空氣上升的方向相反,大大的降低了溫度梯度對于采暖效果的影響.機組可以有效的將聚集在上部的熱量下送到工作區(qū)域,達到對熱能的充分利用.

綜上所述,采暖系統的設計形式多種多樣,在我國也都已經得到了很大的發(fā)展及廣泛的應用,由于高大廠房內部空間結構的特殊性,筆者認為采用下送射流暖風機采暖的形式是目前適合的,條件允許的話可以使用散熱器進行值班采暖.在一些高大廠房中使用后,總體感覺采暖效果還是比較滿意的,基本上解決了車間內溫度梯度的問題.