燃氣紅外線輻射供暖的應(yīng)用與設(shè)計

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　引言

　　燃氣紅外線輻射供暖的工作原理為：燃燒天然氣、液化天然氣或液化石油氣（人工煤氣也可用，但熱值低，燃燒產(chǎn)物中有害物量較多，應(yīng)用漸少），加熱輻射金屬管、板或陶瓷板，使其產(chǎn)生直接熱輻射（也稱1次輻射）和受熱房間圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和設(shè)備等表面的2次輻射及對流換熱，為采暖區(qū)創(chuàng)造舒適的微氣候條件。它也能用于生產(chǎn)工藝性加熱，但主要用于供暖，因此以下簡稱燃氣輻射器供暖。燃氣輻射器構(gòu)成：燃氣燃燒器，輻射管或板，反射罩，調(diào)節(jié)、控制和安全保障組件。

　　1、燃氣輻射器供暖具有高效、節(jié)能的優(yōu)點

　　高大建筑物倘用傳統(tǒng)的散熱器（暖氣片）作放熱設(shè)備，大跨度房間難布置。有的車間墻上放滿散熱器，靠自然對流放熱為主的這種供暖方式造成上下溫度梯度大，達0.5～1.0℃/m，使房頂下空氣溫度高達32℃，但2m以下人停留的工作區(qū)空氣溫度分布不均，有的地方只有3℃～5℃。供熱系統(tǒng)不是為建筑、為室內(nèi)空氣服務(wù)的，而應(yīng)以人為本，除滿足生產(chǎn)工藝要求外，以人員舒適與降低能耗為主要目標。倘用散熱器加暖風機或集中空氣處理送暖風方式，既占建筑面積，又會造成揚灰，影響衛(wèi)生和人體健康，在某些場合還被禁用。至于敞開、半敞開場地的供暖，使用燃氣輻射器更有無可比擬的優(yōu)點。

　　燃氣輻射器金屬管中平均溫度為180℃～550℃，產(chǎn)生3.5μ～5.5μ波長的紅外線穿過空氣層，被人體、物體吸收，熱效應(yīng)顯著。地面溫度高出周圍空氣溫度4℃～8℃，地面、墻面、物體溫度和2次輻射可使2m以下的工作區(qū)空氣溫度分布均勻，造成舒適的微氣候。輻射器采暖房間的工作區(qū)溫度可比對流采暖方式低2℃～3℃，能滿足同樣的舒適度。房屋上下溫度梯度小，上部空氣溫度不高，無效熱損失減小。

　　當用蒸汽或熱水鍋爐供暖時，設(shè)小鍋爐η=70%，外網(wǎng)熱媒輸送熱損失5%，內(nèi)網(wǎng)及設(shè)備熱損失10%.

　　則總效率η＝0.7×0.95×0.9≈60%，而燃氣輻射器供暖η可達90%以上。燃氣輻射器能實現(xiàn)完全自動化工作，調(diào)節(jié)靈活，熱惰性小，無效熱損失少，與傳統(tǒng)方式比，一個采暖期可節(jié)能33%～50%.此外，它的優(yōu)點還有：房間氣流速度小，減少灰塵和其它有害物飛揚，工作時無噪聲，不會凍結(jié)，安裝工期短等等。

　　2、燃氣輻射器供暖應(yīng)用范圍

　　燃氣輻射器可用于：

　　1）生產(chǎn)車間的工作區(qū)或工作點（當應(yīng)用于高大空曠、工作點分散的車間時，優(yōu)點尤為明顯）；

　　2）露天作業(yè)場所的工作區(qū)、工作點（具有其它供暖方式無可比擬的優(yōu)點）；

　　3）人員短暫停留的民用建筑和敞開場地。例如：車站月臺、汽車候車室、體育運動場館、展覽館、露天或半敞開市場等等；

　　4）處于施工過程中的房屋和構(gòu)筑物的加熱；

　　5）材料和設(shè)備所需的工藝性加熱；

　　6）敞開場地、半敞開場地的融雪，房屋和構(gòu)筑物屋面的融雪。

　　3、燃氣輻射器供暖應(yīng)用工程實例

　　正如我國《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》“條文說明”中指出的，“目前，在許多發(fā)達國家已有多種新型的燃氣采暖設(shè)備，具有高效節(jié)能、舒適衛(wèi)生、運行費用低等特點。該采暖方式尤其適用于有高大空間的建筑物采暖。隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展，油氣田的開發(fā)和利用，這種采暖方式的應(yīng)用在不斷增加。”

　　俄羅斯采用燃氣輻射器供暖的項目已有幾百個，具代表性的實例有：秋明油田機械制造廠綜合車間，位于莫斯科至基輔車站的歐洲最大的機車維修裝備庫，弗努科伏國際與國內(nèi)主航線飛機維修車間等。法國燃氣供熱公司（GAZ INDUSTRIE DE FRANCE）在中國的獨家代理—上海拓邦電子有限公司已把燃氣輻射器用于亞洲最大的熱帶植物園—天津熱帶植物觀賞園，該植物園位于天津市西青區(qū)，建筑面積4萬m²，高度10～16m，總投資2.6億元，已建成，配備有智能化通風、遮陽降溫自動化設(shè)備，與燃氣輻射器一起創(chuàng)造出與熱帶植物原生環(huán)境相似的室內(nèi)生態(tài)環(huán)境。此外，該公司還把燃氣輻射供暖用于中國重型汽車集團公司、天津港保稅區(qū)、中國金車集團公司、天津中北工業(yè)園、天津美卓礦機、上海當納利等項目。意大利Eukoima公司生產(chǎn)，AET先科（亞洲）有限公司代理和加拿大川和。施萬克公司制造，廣東田氏三和實業(yè)有限公司代理的燃氣輻射器也有成功應(yīng)用的工程實例。

　　4、設(shè)計中應(yīng)注意事項

　　設(shè)計時必須遵守的規(guī)范，除文獻2外，還有《JBJ10-96機械工廠采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》、《GBJ16-87建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《GB50028-9城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范3》、《GB50316-2000工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》、《GB50235-97工業(yè)金屬管道施工與驗收規(guī)范》和《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》等。本文參考俄羅斯規(guī)范，補充和強調(diào)某些條文：

　　1）燃氣輻射器嚴禁安裝在地下室和有易燃、易爆氣體、粉塵和介質(zhì)的場所。文獻2第3.5.11條為新增條文，對輻射器燃燒產(chǎn)物即尾氣的排放問題規(guī)定為：“尾氣為二氧化碳和水蒸汽。在農(nóng)作物、蔬菜、花卉溫室等特殊場合，允許尾氣直接排至室內(nèi)”。一些高大建筑實例數(shù)據(jù)表明，尾氣中CO含量不超過0.0199%，CO₂不超過5.4%（隨各國產(chǎn)品不同而不同）。有害物CO<100mg/kWh，NOx<150mg/kWh，每kW裝機容量需通風量為10m³，當高大建筑冷風滲透造成相當于0.5次/h以上的換氣量時，輻射器所需換氣量只相當0mg/kWh，NOx<150mg/kWh，每kW裝機容量需通風量為10m³，當高大建筑冷風滲透造成相當于0.5次/h以上的換氣量時，輻射器所需換氣量只相當于0.02次/h換氣量，遠小于冷風滲透量，因此可以認為是符合衛(wèi)生要求的。尾氣中H₂O對冬季室內(nèi)空氣有加濕作用，且尾氣排入室內(nèi)顯熱與潛熱能被充分利用。

　　2）俄羅斯《燃氣紅外輻射供熱系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：當裝有燃氣輻射器場所消防自動化系統(tǒng)（包括煙氣報警、火災(zāi)信號和滅火系統(tǒng)）發(fā)生故障時，應(yīng)能自動關(guān)閉燃氣供氣系統(tǒng)；燃氣供氣壓力超出輻射器額定值時能自動關(guān)閉供氣；應(yīng)能手動遙控關(guān)閉輻射器；采暖場所應(yīng)有傳感器，反映空氣溫度和輻射溫度，使輻射器保證采暖所需溫度值；當有局部通風與全面通風系統(tǒng)時，燃氣輻射器供暖系統(tǒng)應(yīng)與它們聯(lián)鎖，先啟動和后關(guān)閉通風系統(tǒng)；燃氣輻射器供暖系統(tǒng)應(yīng)能方便地維護保養(yǎng)與維修，檢驗其工作能力每一季度至少1次。

　　燃氣輻射供暖系統(tǒng)竣工驗收時，需編制的技術(shù)文件有：

　　①供暖系統(tǒng)的設(shè)計圖紙及說明。其中應(yīng)有采暖通風、燃氣供應(yīng)、供電、自動化等內(nèi)容。有供暖系統(tǒng)熱負荷計算，輻射器數(shù)量計算和安裝位置的確定等。

　?、谌細廨椛淦鞯南嚓P(guān)技術(shù)文件。

　?、圯椛淦魅紵a(chǎn)物中有害物一覽表，以及各有害物未經(jīng)稀釋時的重量濃度。

　?、芙ㄖ锸覂?nèi)微氣候參數(shù)的實測數(shù)據(jù)，包括垂直方向與水平方向熱輻射強度，工作人員頭部、軀干部和足部熱輻射強度。

　　⑤系統(tǒng)運行和維護管理說明書。

　　⑥安全技術(shù)方面的指示書。

　　燃氣紅外線輻射器供暖是項方興未艾的供暖新技術(shù)，隨西氣東輸與引進液化天然氣，其應(yīng)用將逐漸廣泛。目前我國尚未有國產(chǎn)燃氣輻射器生產(chǎn)的報道，參照歐盟標準、俄羅斯等國標準，編制我國燃氣紅外線供暖輻射器制造的行業(yè)標準應(yīng)提到議事日程上來了。