Применение газовых систем 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 70?С, 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.

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.

Система отопления инфракрасными излучателями производственных помещений и складов, объектов агропромышленного комплекса: экономична — уменьшает денежные затраты на отопление в.

Самым большим и самым известным инфракрасным излучателем, безусловно, является Солнце. Солнце находится на расстоянии многих миллионов километров от Земли, однако это не мешает.

Полная классификация газовых инфракрасных обогревателей выделяет светлые высокотемпературные (с температурой излучения выше 1000°С), светлые среднетемпературные.

Интерес по отношению к индивидуальным отопительным системам проявляется как со стороны частных застройщиков, так и коммунальных служб. Для собственника загородного дома котел.

Газовое лучистое отопление – радикальное решение для повышения энергоэффективности предприятий.

Значительным резервом повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой предприятиями продукции и оказываемых услуг является сокращение затрат на отопление производственных помещений при одновременном повышении комфортности пребывания в них производственного персонала. В последнее время стали особенно актуальными автономные промышленные отопительные системы (ПОС). Автономное отопление имеет целый ряд существенных преимуществ, среди которых: полная независимость от работы городских коммунальных организаций; самостоятельный выбор температурного режима в зависимости от своих потребностей; простота и удобство эксплуатации оборудования.

По типу отдачи тепловой энергии ПОС могут быть разделены на: лучистые (инфракрасные); конвективные; лучисто-конвективные.

Применение традиционных систем конвективного отопления в высоких производственных помещениях (цехах, складах, спортивных сооружениях, объектах агропромышленного комплекса, с высотами 6 м и более) крайне неэффективно, т.к. в результате конвективного теплообмена (рис. 1) теплый воздух будет сосре-дотачиваться в верхней части указанных помещений, тогда как в их нижней будет холодно.

Рис. 1. Пример конвективной системы отопления.

В то же время, системы лучистого (инфракрасного) отопления (рис. 2) обеспечивают нагрев предметов (пола, оборудования) и обогрев людей (тепло ощущается на коже и одежде) именно в необходимых зонах. По сути, такая система является полным аналогом согревающего действия солнечного света с той лишь разницей, что спектр излучения систем лучистого отопления (газового, электрического или водяного) находится в диапазоне инфракрасного излучения, т.е. в нем полностью отсутствует вредный ультрафиолет.

Рис. 2. Пример системы лучистого (инфракрасного) отопления.

По экономическим показателям, а именно стоимости топлива, необходимого для отопления соответствующих помещений и поддержания в них требуемых температур, бесспорным лидером являются системы газового лучистого отопления. Это определяется, вопервых, тем, что стоимость природного газа, необходимого для выработки единицы тепловой (в данном случае – лучистой) энергии, существенно ниже стоимости требуемой для выработки такого же количества тепла электроэнергии, а во-вторых (по сравнению с системами водяного лучистого отопления), отпадает необходимость в строительстве котельной (пусть даже газовой) для нагрева воды, а также трубопроводов и насосного оборудования для ее циркуляции от котельной к соответствующим излучателям лучистой энергии и обратно.

Современные системы газового лучистого отопления не только экономически самые эффективные среди всех ПОС, но и успешно разрушают устоявшийся стереотип о том, что газ – это опасно. Оборудованные встроенной системой защиты от погасания пламени в газовых инфракрасных излучателях (ГИИ) и оснащенные системой контроля загазованности, они уже многие десятилетия успешно применяются во многих странах мира, в первую очередь – наиболее развитых (Молька В. Три «Э» в отоплении промышленных помещений. – Киев, 2005), для отопления всех типов производственных помещений (цехов, логистических складов, авиационных ангаров, железнодорожных депо, крупных гаражей), сельскохозяйственных объектов (теплиц, ферм и др.), стадионов, спортивных залов, выставочных комплексов, зрелищных и культурно-просветительских учреждений.

В России системы отопления с ГИИ, согласно Своду правил СП 60.13330.2012 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», утвержденному приказом Министерства регионального развития РФ от 30 июня 2012 г. №279, допускается применять в помещениях с категорией взрывопожароопасности В2, В3, В4, Г и Д и зданий I, II, III, IVСО степени огнестойкости согласно Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности ФЗ № 123 от 22.07.2008 г. (Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»).

Экономический эффект от оснащения системами газового лучистого отопления указанных промышленных объектов более чем очевиден: затраты на отопление снижаются в 3–5 и более раз, а срок окупаемости проектов в подавляющем большинстве случаев не превышает 0,5–2 лет.

На российском рынке системы газового лучистого отопления представлены продукцией целого ряда известных производителей, таких как АО «Сибшванк», GoGas Goch GmbH, Carlieuklima Spa, Fraccaro s.r.l., Adrian Group s.r.o. и др. Наиболее предпочтительной по совокупности «цены/качества», срокам поставки, уровню сервисного обслуживания и технической поддержки на всех этапах от проектирования ПОС до ее последую-щей эксплуатации является продукция АО «Сибшванк», Тюмень – дочернего предприятия фирмы Шванк ГмбХ (Германия) – мирового лидера в области газового лучистого отопления. Производство Сибшванк имеет высокую степень локализации в России. Соответственно, ее применение в полной мере соответствует взятому в последние годы курсу на импортозамеще-ние. Кроме того, в результате существен-ного ослабления курса рубля по отношению к ведущим мировым валютам, цены на продукцию АО «Сибшванк» выгодно отличаются от цен упомянутых зарубеж-ных производителей.

АО «Сибшванк» производит «светлые» и «темные» ГИИ, а также приборы контроля и регулирования для управления ПОС указанного типа.

Рис. 3. Конструкция ГИИ Schwank «светлого» типа.

«Сердцем» ГИИ «светлого» типа (рис. 3) является не имеющая равных в мире керамическая плитка Schwank. При сгорании смеси газа и воздуха температура на поверхности плитки достигает 950 °C, и она начинает испускать инфракрас-ное излучение, которое, достигая обогреваемых поверхностей, преобразуется в тепловую энергию. Нагретая поверхность плитки светится оранжевым цветом, поэтому инфракрасные обогреватели подобного типа принято называть «светлыми». Рефлекторы излучателя направляют лучистое тепло на поверхность, подлежащую обогреву.

Светлые ГИИ «Сибшванк» применяются для отопления производственных цехов, ангаров, складов, спортивных залов и церквей (высотой от 5–6 м и более). Кроме того, компания «Сибшванк» предлагает специальные (ветрозащищенные) модели светлых ГИИ для отопления трибун футбольных стадионов, террас, открытых площадок ресторанов, кафе и других заведений.

Потребителям предлагаются три вида инфракрасных обогревателей «светлого» типа (рис. 4): supraSchwank – модель премиум-класса; termoSchwank (серия 2100) – промышленный стандарт; ecoSchwank (серия 2000) – базовая модель.

Отличительной особенностью ГИИ supraSchwank является уникально высокий лучистый КПД (до 81%) и, следовательно, исключительная экономичность, а также двухступенчатое или плавное управление тепловой мощностью.

Рис. 4. ГИИ Schwank «светлого» типа

Областью применения ГИИ «темного» типа (ГИИ-ТМ) являются помещения высотой не более 6–10 м с незначительным воздухообменом: выставочные залы, склады, станции технического обслуживания, мастерские, стоянки автомобильного транспорта. Удаление продуктов сгорания от каждого излучателя осуществляется с помощью дымоходов. Использование керамической плитки позволяет увеличить длину пламени, что обеспечивает равномерный прогрев излучающей поверхности. Применение нагнетающего вентилятора исключает взаимодействие продуктов сгорания с окружающей сре-дой (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция ГИИ Schwank «темного» типа.

Внешний вид ГИИ «темного» типа представлен на рис. 6.

Рис. 6. ГИИ Schwank «темного» типа.

Рис. 7. Варианты исполнения темных ГИИ: L-образное, U-образное

Для удобства монтажа газопровода и дымоходов ГИИ Schwank «темного» типа выпускаются в линейном и U-образном исполнениях (рис. 7).

Для управления системами газового лучистого управления используются специализированные контроллеры, получающие информацию от датчиков температуры, размещенных в зонах обогрева отапливаемых помещений. В системах сс использованием излучателей фирмы «Сибшванк» контроль температуры в ппомещении, включение и выключение ГИИ производится автоматически регулятором температуры «Термоконтроль» (рис. 8). При снижении температуры в помещении регулятор температуры ввключает ГИИ. Тепло, образующееся при сжигании газа в ГИИ, в виде потока инфракрасного излучения направляется в рабочую зону помещения, нагревая пол и оборудование. В результате температура воздуха в помещении повышается.

При достижении заданной температуры воздуха в помещении, регулятор температуры выключает ГИИ.

Рис. 8. Регулятор температуры «Термоконтроль» с датчиком температуры.

Например, модификация «Термоконтроль Плюс М» имеет до 8 контуров регулирования, т.е. может обеспечить управление 8-ю температурными зонами (на каждую зону свой датчик ттемпературы). Режимы отопления могут ббыть запрограммированы на длительный период вперед, с учетом режима работы в ппомещении, где установлена данная ПОС. Специальная функция «трубочист» позволяет проводить предварительную продувку системы удаления продуктов сгорания от «темных» излучателей.

Как уже отмечалось, эксплуатационные затраты при переходе на систему лучистого отопления с ГИИ в разы ниже, чем при отоплении с использованием традиционных конвективных систем. В качестве примера в табл. 1 приведено сравнение указанных затрат для завода в Челябинской области.

Из представленных в ней данных следует, что эксплуатационные затраты только на потребляемые энергоресурсы при переходе на систему газового лучистого отопления уменьшается в 3,3 раза, по сравнению с вариантом теплоснабжения от ТЭЦ и более, чем в 2,9 раза, по сравнению с вариантом отопления с использованием собственной газовой котельной.

Реальная экономия на практике еще больше. Она дополнительно увеличивается за счет:

— малой инерционности систем газолучистого отопления, позволяющих снижать температуру в помещениях не только в нерабочее время, но даже во время обеденного перерыва;
— возможности поддержания необходимых температур только в рабочих зонах, а не во всем помещении в целом;
— отсутствия теплопотерь и исключения утечек теплоносителя в теплотрассах от котельной до отапливаемого помещения;
— резкого сокращения трудозатрат на запуск системы отопления, что даже позволяет полностью отключать отопление в дни резкого потепления, а затем также оперативно его включать;
— исключения затрат на ремонт теплотрасс;
— резкого сокращения затраты на техническое обслуживание отопительного оборудования (полностью исключаются затраты на химводоочистку, замену циркуляционных насосов и многие другие) и т.д.

Естественно, возникает вопрос: почему же до настоящего времени столь высокоэффективные системы отопления не нашли в России повсеместного применения? Почему до настоящего времени, в отличие от большинства стран Европы и Северной Америки, где таким образом отапливается не только большинство промышленных объектов, но и многие торговые центры, выставочные комплексы и спортивные сооружения, количество таких объектов в России не превышает нескольких процентов от потенциально возможного?

Причин здесь несколько. Основные из них:

1. в советские годы об энергоэффективности никто не думал и средств в ее повышение не вкладывал. Соответственно, имеет место серьезное отставание как техническое, так и в образе мышления ответственных за это (государственных чиновников, руководителей предприятий, контролирующих органов);
2. одной из форм указанной технической отсталости является несовершенство и противоречивость существующей нормативной базы. Даже по вопросу: «В каких помещениях и какие ГИИ (светлые или темные) можно применять?», — нет единства мнений. Это не только затрудняет процесс согласования применения ПОС с ГИИ, но и заставляет руководителей предприятий опасаться, что в случае возникновения каких-либо форс-мажорных ситуаций (например, пожара или взрыва) им в вину потенциально может быть вменено то, что установка ГИИ была произведена с нарушением какого-то регламента (хотя, естественно, любой подобный проект до его реализации в обязательном порядке проходит экспертизу Ростехнадзора на соблюдение требований промышленной безопасности);
3. финансовые проблемы большинства промышленных предприятий. При высочайшей энергоэффективности и крайне небольших сроках окупаемости, которые никто не оспаривает, для реализации проекта перехода на газовое лучистое отопление предприятию нужны значительные средства, которых, как правило, нет. Кредиты очень дороги. Но главное – у многих предприятий нет уверенности в успешном развитии в осязаемой перспективе. В такой ситуации инвестирование в энергоэффективность большинству руководителей и собственников представляется рискованным. Вот и продолжают они «латать» существующую, конвективную систему отопления, высасывающую из предприятию последние соки и ухудшающую его и без того сложное положение;
4. и, наконец, последнее. Известный принцип «а у соседа уже стоит», в силу незначительного в России количества систем газового лучистого отопления, также пока не заработал. Как только их количество возрастет, «соседи» обязательно засуетятся, «найдут» средства даже те, у кого их раньше не было. Но для такого перехода количественных изменений в качественные, как учит нас философия, надо достигнуть определенного критического уровня!

Кто преодолеет указанные сложности и стереотипы первым, кто раньше других повысит энергоэффективность своего производства, а, значит, снизит производственные издержки и себестоимость продукции (т.е. фактически повысит свою конкурентоспособность), тот, при прочих равных условиях, не только упрочит свои позиции на рынке, но и получит новый, мощный импульс развития.

ООО «НПФ «РАСКО»
125464, г. Москва, ул. Митинская, 12 E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Сайт: packo.ru
Тел/факс: (495) 970-16-83
(многоканальный)

Значительным резервом повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой предприятиями продукции и оказываемых услуг является сокращение затрат на отопление производственных помещений при одновременном повышении комфортности пребывания в них производственного персонала.