Газовые системы лучистого обогрева

В последние десять лет все чаще и чаще в нашей стране появляются рекламные предложения о применении в качестве обогревателей в промышленных системах отопления, а также для обогрева других помещений газовых инфракрасных излучателей. Что же представляет собой газовые системы лучистого обогрева, в чем их преимущество и как ими пользоваться?

Современные архитектурные и конструктивные решения элементов промышленных зданий из облегченных материалов требуют устройства новых эффективных, экономичных и современных систем отопления. Стены из облегченных панелей вследствие их значительной теплопроводности имеют в зимний период низкую, по сравнению с воздухом помещения, температуру внутренней поверхности, что отрицательно сказывается на тепловом ощущении людей.

Поднять температуру внутренней поверхности ограждающих конструкций с помощью традиционных конвективных систем отопления из-за малого коэффициента теплопроводности воздуха трудно, и чем выше здание, тем труднее. Чтобы получить надлежащий эффект, необходимо нагреть большой объем воздуха.

Высокий перепад температуры воздуха по высоте помещений, достигающий при отоплении промышленных зданий 10-15 С, приводит к большим непроизводительным затратам. Кроме того, системы конвективного отопления с промежуточными теплоносителями (вода, пар) снижают коэффициент полезного использования топлива.

Обогрев производственных помещений, обогрев складов и обогрев площадок предъявляют свои специфические требования к системам отопления.
В конце 40-х годов российским профессором М. Б. Рабичем, одновременно с зарубежными коллегами, было доказано, что для отопления производственных помещений можно использовать системы лучистого (радиационного) отопления, в которых в качестве нагревательных приборов установлены газовые горелки инфракрасного излучения (газовые инфракрасные излучатели - ГИИ).

В конце 50-х - начале 60-х годов системы газового инфракрасного обогрева стали широко применяться в Англии, Франции, ФРГ, Венгрии и США. В СССР подобные системы инфракрасного отопления были впервые применены в 1962 году в г. Саратове.

С тех пор с их помощью производился обогрев открытых и полуоткрытых площадок различного назначения, сушка лакокрасочных покрытий в пищевой промышленности, отопление животноводческих ферм, обогрев теплиц, обогрев двигателей автомобилей в зимний период и т.д.
Во второй половине 90-х годов по инициативе ОАО "Запсибгазпром" (г.

Тюмень) и при участии специалистов АВОК России, Тюменской государственной архитектурно-строительной академии были развернуты работы по внедрению ГИИ для обогрева рабочих мест и зон в производственных помещениях. Работы, проведенные в этой области, позволили расширить сферу использования газовых инфракрасных излучателей на места с постоянным пребыванием людей.

Их широкое использование в системах отопления промышленных помещений - отопление производственного цеха, отопление складских помещений и даже обогрев открытых площадок, стало отныне возможным.
По данным исследований гигиенистов известно, что самочувствие человека значительно улучшается, если большая часть теплопотерь организма происходит за счет конвекции и меньшая - за счет излучения.

Такое соотношение теплообмена может быть достигнуто в лучистых системах отопления, при работе которых температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций или средняя радиационная температура помещения выше температуры воздуха в нем. Экономичность и комфортность подобных систем повышается также от того, что температура воздуха внутри помещения может быть на несколько градусов ниже, чем при других системах отопления.

При лучистом отоплении носителями энергии служат электромагнитные волны в диапазоне длин 1-7 мкм, испускаемые поверхностью твердого тела, нагретого газовым пламенем, и распространяющиеся с большой скоростью в направлении нагреваемого объекта при отсутствии какой-либо промежуточной среды. С увеличением температуры излучающей поверхности ее энергия излучения растет пропорционально четвертой степени абсолютной температуры.

В связи с этим резко возрастает радиационная теплопередача по сравнению с конвективной теплопроводностью, интенсивность которой пропорциональна разности температур только в первой степени. Это определяет следующие основные преимущества лучистого отопления по сравнению с обычными способами: низкая стоимость тепловой энергии, высокая скорость нагрева, безопасность, малые удельный вес и производственная площадь установок, что обеспечивает экономию топливно-энергетических ресурсов, создание комфортных микроклиматических условий.

К настоящему времени во многих городах России сотни зданий и сооружений различного назначения оборудованы системами газового инфракрасного отопления различных фирм. Опыт эксплуатации этих современных систем отопления, а также зарубежный опыт позволяют сделать некоторые выводы о технико-экономической целесообразности использования такого вида отопления.

Экономика любой отопительной системы складывается из объема капитальных вложений в сооружения и эксплуатационных расходов на ее обслуживание.
Отличительной особенностью газового инфракрасного отопления является то, что, вследствие высокой температуры излучающей поверхности (например, 980С), необходимая суммарная поверхность всех излучателей для обогрева будет, в соответствии с законом Стефана-Больцмана, меньше суммарной поверхности радиаторов, имеющих температуру 70С, почти в 137 раз.

Трудоемкость монтажа газовых систем лучистого обогрева, по сравнению с монтажом конвективных систем отопления, значительно ниже. Так, при монтаже системы инфракрасного отопления производственного цеха одного из заводов, затраты составили менее 30 % от трудозатрат при монтаже других систем отопления на аналогичных производственных площадках, что в настоящее время особенно актуально.

Необходимо учитывать также и то, что стоимость тепла, полученного при сжигании газа, более чем в три раза меньше отпускной цены эквивалентного количества тепла, поступающего от теплоцентрали. При эксплуатации газовых инфракрасных излучателей необходимо знать не только общие теплотехнические показатели, присущие и другим газовым приборам, но и лучистую характеристику - эпюру интенсивности излучения, зависящую от тепловой нагрузки, размеров излучающей поверхности, формы и особенности рефлектора.

Эпюры плотности теплового потока используются при определении высоты подвеса и расстояния между излучателями для случаев, когда излучатели в обогреваемом помещении расположены под углом к плоскости пола, плотность теплового потока в плоскости пола можно определить по тем же эпюрам, пересчитав их для данного угла наклона и принятой высоты подвеса по закону Ламберта (количество излучающей энергии .пропорционально косинусу угла между направлением излучения и нормалью излучающей поверхности).
Одним из основных факторов, влияющих на теплотехнические и гигиенические показатели систем инфракрасного обогрева, является размещение излучателей в отапливаемом помещении.

В зависимости от конструкции здания и перекрытия размещение излучателей в поперечном сечении может различным.
Размещение излучателей в плане помещения может быть как порядовое, так и в шахматном порядке. Во всех случаях вся площадь должна иметь равномерное облучение.

Размещение излучателей без учета их единичной мощности и эпюр облучения приводит к неравномерному облучению площади пола и перерасходу тепла. При проектирований систем инфракрасного отопления необходимо наиболее полно учитывать все факторы, влияющие на создание благоприятных комфортных условий в отапливаемых помещениях. Только в этом случае можно говорить о максимальном энергосбережении даже в самых современных системах отопления.

Источник: teplogazsistem.ru