燃氣熱輻射采暖在工業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、優缺點、安全性、工業廠房應用設計時需結合廠房內機床設備特性、天車運行行程、聯合支架布置等因素，綜合考慮采暖設備布局及安裝方式的注意事項。

關鍵詞：工業廠房；燃氣輻射供暖；輻射采暖優缺點；安全可靠性；設計注意事項

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：A

工業廠房的空間高度一般在4m～20m，由于熱分層現象，熱梯度為上熱下冷。采用傳統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，輻射管產生紅外輻射線向地面傳遞熱量，從而實現采暖目的。燃氣輻射器構成：燃氣燃燒器，輻射管或板，反射罩，調節、控制和安全保障組件。

二、輻射采暖和傳統對流采暖比較之優勢及缺點

1.采暖舒適度（如圖1所示）

傳統的散熱器采暖系統針對高大空間的建筑適應性差。由于散熱器采暖系統靠加熱空氣，通過空氣的對流實現供暖。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，相應提高了工作區圍護結構和地面表面的溫度，減少了工作區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

燃氣輻射采暖系統不占用建筑面積，而且在空間上減少了管道數量，從而為工藝管道布置創造了條件，使廠房內整潔美觀。此外，運行、維護、檢修保養的工作量大大減少，徹底消除傳統采暖系統跑、冒、滴、漏等弊端。做到了節能、降耗。

3.節能

工業廠房密封性欠佳，因為產品轉運過程中造成外門冷風侵入嚴重。采用傳統采暖系統：據統計，考慮到換熱站熱效率、管道熱損失、散熱器換熱效果等因素，傳統形式系統的最高熱效率僅為60%左右。而輻射采暖則不同，其奧妙在于它模擬了太陽產生的只對被輻射物加熱而對傳導介質（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的空氣傳遞熱量。比傳統對流采暖節能30%～50%。

4、操作靈活

由于燃氣紅外輻射采暖系統是自成體系的采暖系統，它不受其他條件的限制，可根據氣候條件及上下班時間，隨時開啟隨時關閉和可在24h內設置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%，年運行費用可節省50%，且不占用室內有效空間，不需建鍋爐房，無須專人操作。由于該系統結構靈巧、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《建筑設計防火規范》GBJ16-87（2001年版）第3.1.1條：“利用氣體、液體、固體作為燃料或將氣體、液體進行燃燒作其他用的各種生產”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《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003），建筑物采用燃氣輻射采暖系統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都采取了一系列安全措施。設備內的燃燒只在輻射管內程負壓時才能進行，且系統管道、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量監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是安全高效的采暖方式。

四、工業廠房燃氣輻射采暖設計中應注意事項

1.根據《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003），“燃氣紅外線輻射器的安裝高度應根據人體舒適度確定，但不應低于3m”，該系統適用于高度高于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。所以在工業廠房輻射采暖設備布局要考慮精密數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加工誤差。所以先確認工藝設備布局，在規劃燃氣設備布局。

3.一般懸掛在廠房立柱牛腿下，但現代工業廠房一般聯合支架較寬，懸掛在牛腿下容易造成聯合支架上的電纜、工業管線與設備過近，出現不安全因素。因此需根據聯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，主要從節能方面考慮，根據各種加工設備的不同特點和使用性質確定。例如數控加工中心、磨齒機、插齒機這類型設備一般是24h運行，這些加班設備區域設為一組；經常不許要加班的設備區域設為一組。

參考文獻

[1] GBJ16-87，建筑設計防火規范（2001年版）[S].

[2] GB50019-2003，采暖通風與空氣調節設計規范[S].

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