燃氣熱輻射采暖在工業(yè)廠房應用與設計注意事項

顧金松

摘 要：本文闡述了燃氣輻射供暖的原理、優(yōu)缺點、安全性、工業(yè)廠房應用設計時需結合廠房內(nèi)機床設備特性、天車運行行程、聯(lián)合支架布置等因素，綜合考慮采暖設備布局及安裝方式的注意事項。

關鍵詞：工業(yè)廠房；燃氣輻射供暖；輻射采暖優(yōu)缺點；安全可靠性；設計注意事項

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：A

工業(yè)廠房的空間高度一般在4m～20m，由于熱分層現(xiàn)象，熱梯度為上熱下冷。采用傳統(tǒng)空氣對流熱能的傳遞方式，由于熱空氣上浮人和設備層根本達不到正常的工作和工藝溫度環(huán)境，這一問題長期困擾著設計人員。近幾年從國外引進的一種新興燃氣熱輻射采暖技術，相對解決了工業(yè)廠房高大空間采暖的問題。

一、原理

對太陽光譜分析表明，太陽光按波長分為宇宙射線、紫外線、可見光和紅外線，而紅外線主要為熱能，傳輸過程中能量幾乎不損失，到達地球表面后被吸收。地球表面吸收紅外熱能后儲存起來，然后通過對流傳導到空氣中使溫度上升，紅外輻射采暖就是模擬太陽溫暖地球的原理，采用可燃氣體（天然氣、液化石油氣等）為燃料，在封閉的管道中直接燃燒，將輻射管道直接加熱到一定溫度，輻射管產(chǎn)生紅外輻射線向地面?zhèn)鬟f熱量，從而實現(xiàn)采暖目的。燃氣輻射器構成：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。

二、輻射采暖和傳統(tǒng)對流采暖比較之優(yōu)勢及缺點

1.采暖舒適度（如圖1所示）

傳統(tǒng)的散熱器采暖系統(tǒng)針對高大空間的建筑適應性差。由于散熱器采暖系統(tǒng)靠加熱空氣，通過空氣的對流實現(xiàn)供暖。散熱器在安裝過程中只能沿建筑外圍護結構布置，造成水平方向的溫度場分布很不均勻，建筑物中心區(qū)域溫度難以保證。而輻射采暖原理，熱源通過輻射紅外線直接加熱被照射到的人體和物體表面，相應提高了工作區(qū)圍護結構和地面表面的溫度，減少了工作區(qū)圍護結構和地表對人體的冷輻射，舒適感提高。

2.不占用空間

燃氣輻射采暖系統(tǒng)不占用建筑面積，而且在空間上減少了管道數(shù)量，從而為工藝管道布置創(chuàng)造了條件，使廠房內(nèi)整潔美觀。此外，運行、維護、檢修保養(yǎng)的工作量大大減少，徹底消除傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)跑、冒、滴、漏等弊端。做到了節(jié)能、降耗。

3.節(jié)能

工業(yè)廠房密封性欠佳，因為產(chǎn)品轉(zhuǎn)運過程中造成外門冷風侵入嚴重。采用傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)：據(jù)統(tǒng)計，考慮到換熱站熱效率、管道熱損失、散熱器換熱效果等因素，傳統(tǒng)形式系統(tǒng)的最高熱效率僅為60%左右。而輻射采暖則不同，其奧妙在于它模擬了太陽產(chǎn)生的只對被輻射物加熱而對傳導介質(zhì)（空氣）加熱作用較弱的那段紅外線（2～20微米），所以輻射采暖系統(tǒng)的直接供暖對象不是采暖空間中的空氣，而是取暖目的物，如工作人員、設備等。取暖目的物按其自身的物理特性吸收紅外線，然后通過其接觸的空氣的表面向采暖空間內(nèi)的空氣傳遞熱量。比傳統(tǒng)對流采暖節(jié)能30%～50%。

4、操作靈活

由于燃氣紅外輻射采暖系統(tǒng)是自成體系的采暖系統(tǒng)，它不受其他條件的限制，可根據(jù)氣候條件及上下班時間，隨時開啟隨時關閉和可在24h內(nèi)設置4個時間段自動開啟和關閉。

5.初建投入少、運行成本低

相同面積的采暖投資與鍋爐相比可減少10%，年運行費用可節(jié)省50%，且不占用室內(nèi)有效空間，不需建鍋爐房，無須專人操作。由于該系統(tǒng)結構靈巧、自動控制，除燃料花費外無需其他費用和人員開支，如鍋爐系統(tǒng)的年檢修費、洗爐、年檢、安全培訓、排污等費用。

6.燃氣輻射采暖的局限性和缺點

主要是在易燃易爆的環(huán)境中就無法使用。再次，輻射采暖因為輻射管的溫度相對較高，約180℃～400℃之間，對于物體距離輻射管的最小距離有一定的要求。

三、安全可靠性方面

1.根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》GBJ16-87（2001年版）第3.1.1條：“利用氣體、液體、固體作為燃料或?qū)怏w、液體進行燃燒作其他用的各種生產(chǎn)”火災危險性類別屬于丁類。因此，建筑物采用燃氣輻射采暖系統(tǒng)火災危險性等級比較低。單層高大廠房的設計中，丁類與戊類建筑相差無幾。可見，采用燃氣輻射采暖不會增加建筑物的危險性和設計難度。

2.根據(jù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50019-2003），建筑物采用燃氣輻射采暖系統(tǒng)時應設置可燃氣體報警裝置。一旦有燃氣泄漏報警，應具備緊急切斷氣源的自動或手動裝置。

3.設備自身及燃氣輸配系統(tǒng)都采取了一系列安全措施。設備內(nèi)的燃燒只在輻射管內(nèi)程負壓時才能進行，且系統(tǒng)管道、閥門等氣嚴格密封、無泄露；燃燒器配備自動點火裝置，無爆燃點火現(xiàn)象；具有熄火保護裝置、風壓過大安全裝置、煙道堵塞安全裝置及故障、失電、誤操作等安全保護裝置。業(yè)主在選用燃氣輻射采暖設備時需注意設備是否具有國家燃氣用具質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心提供的有效的檢驗報告。所有燃氣輻射采暖系統(tǒng)是安全高效的采暖方式。

四、工業(yè)廠房燃氣輻射采暖設計中應注意事項

1.根據(jù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50019-2003），“燃氣紅外線輻射器的安裝高度應根據(jù)人體舒適度確定，但不應低于3m”，該系統(tǒng)適用于高度高于4m的高大空間采暖。

2.輻射采暖因為輻射管的溫度相對較高，約180℃～ 400℃之間，對于物體距離輻射管的最小距離有一定的要求。所以在工業(yè)廠房輻射采暖設備布局要考慮精密數(shù)控機床與采暖設備的距離，避免機床立柱因吸收紅外線過熱而出現(xiàn)加工誤差。所以先確認工藝設備布局，在規(guī)劃燃氣設備布局。

3.一般懸掛在廠房立柱牛腿下，但現(xiàn)代工業(yè)廠房一般聯(lián)合支架較寬，懸掛在牛腿下容易造成聯(lián)合支架上的電纜、工業(yè)管線與設備過近，出現(xiàn)不安全因素。因此需根據(jù)聯(lián)合支架設計考慮采暖設備的安裝方式及方案。

4.確定布局和設備懸掛方式及位置后，要考慮天車運行的行程限制，避免小車運行碰撞燃氣設備及燃氣管道造成安全事故。

5.燃氣設備控制終端分組，主要從節(jié)能方面考慮，根據(jù)各種加工設備的不同特點和使用性質(zhì)確定。例如數(shù)控加工中心、磨齒機、插齒機這類型設備一般是24h運行，這些加班設備區(qū)域設為一組；經(jīng)常不許要加班的設備區(qū)域設為一組。

參考文獻

[1] GBJ16-87，建筑設計防火規(guī)范（2001年版）[S].

[2] GB50019-2003，采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范[S].

[3]鄭雪晶.燃氣輻射采暖工業(yè)廠房采暖能耗的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2005.