Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями

Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями относятся к категории систем лучистого обогрева, обеспечивающих формирование микроклимата за счет прямого теплового излучения и вторичного излучения от нагретых поверхностей пола и оборудования, и представляют собой один из наиболее совершенных как с точки зрения возможности обеспечения требуемых параметров теплового режима, так и с точки зрения экономической эффективности способов отопления помещений и зданий различного назначения. При обогреве отдельных рабочих мест и зон, открытых и полуоткрытых площадок применение лучистых систем практически не имеет альтернативы.

НП «АВОК» при участии Института медицины труда РАМН разработан стандарт СТО НП АВОК 4.1.5–2006 «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями». Стандарт согласован с Управлением государственного пожарного надзора МЧС России.

Основным элементом систем лучистого отопления и обогрева является газовый инфракрасный излучатель (ГИИ), включающий газогорелочный блок, элементы с нагреваемой при сжигании газа теплоизлучающей поверхностью, теплоотражающий экран, системы управления и безопасности.

Используются ГИИ следующих типов:

«светлые», с открытой атмосферной газовой горелкой, не имеющей организованного отвода продуктов горения;
«темные», с вентиляторным газогорелочным блоком, отводом продуктов сгорания за пределы помещения.

«Светлые» ГИИ имеют тепловую мощность от 3 до 40 кВт и температуру излучающей поверхности более 600 0 C.

Вентиляция помещений с ГИИ, не оборудованных системой отвода продуктов сгорания в атмосферу, может быть естественной или механической. Для удаления продуктов сгорания могут быть использованы системы общеобменной или местной вентиляции. Система вентиляции должна обеспечивать удаление из помещения всего объема продуктов сгорания от ГИИ. Подача воздуха в помещения с ГИИ должна быть организована таким образом, чтобы обеспечивать поступление приточного воздуха на рабочие места без перемешивания с продуктами сгорания.

Конструкция «темных» излучателей предусматривает отвод продуктов сгорания за пределы помещения, в том числе от группы излучателей через общий газоход, который в случае необходимости может быть присоединен к дымососу.

«Темные» излучатели могут быть трех типов: локальные, локально-модульные, центральные газовоздушные. Конфигурация и размеры систем с локально-модульными и центральными газовоздушными ГИИ определяют в зависимости от объем-но-планировочных решений отапливаемого помещения или участка.

Локальные «темные» ГИИ имеют тепловую мощность от 20 до 40 кВт и температуру излучающей поверхности менее 600 0 C.

Локально-модульные «темные» ГИИ имеют тепловую мощность до 500 кВт и температуру излучающей поверхности не более 350 0 C. От локальных ГИИ отличаются тем, что теплоизлучающие трубы состоят из прямых и угловых модулей, с помощью которых может быть собрана система лучистого отопления большой длины и различной конфигурации. Модули соединяются по схеме, которая позволяет обеспечить равномерную температуру излучающей поверхности по всей длине излучателя. Для протяженных систем возможна последовательная установка нескольких газогорелочных блоков.

Центральные газовоздушные «темные» ГИИ имеют тепловую мощность излучателей до 3000 кВт и температуру излучающей поверхности не более 250 0 C. В излучающих трубах циркулирует смесь продуктов сгорания и рециркуляционного воздуха, объем смеси в 5–10 раз превышает количество воздуха, поступающего в газогорелочный блок. Системы лучистого отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями имеют следующие основные преимущества:

высокий уровень тепловой комфортности. Системы с газовыми инфракрасными излучателями формируют благоприятный тепловой микроклимат, характеризующийся равномерным распределением температуры воздуха в объеме помещения, теплой поверхностью пола, превышающей температуру окружающего воздуха на 4–8 0 C, умеренным тепловым облучением;
возможность поддержания условий теплового комфорта при пониженной по сравнению с нормируемой для традиционных систем температуре воздуха в рабочей зоне;
малую подвижность воздуха в помещении, что сокращает перенос пыли и вредных выделений;
бесшумность работы;
незамерзаемость;
малую инерционность;
возможность полной автоматизации и гибкость управления;
сокращение расхода теплоты на отопление и вентиляцию при применении газовых инфракрасных излучателей обеспечивается за счет возможности понижения температуры воздуха, поддерживаемой в помещении, существенного сокращения объема воздуха, нагреваемого до необходимой температуры при локальном обогреве рабочих мест и отдельных зон помещения, малой инерционности и гибкости управления систем; высокого, не менее 92 %, общего коэффициента полезного действия излучателей. В результате стоимость энергоресурсов, используемых на отопление производственных зданий, может быть сокращена в 2,5–3 раза;
отсутствие промежуточного теплоносителя, снижение издержек на его подготовку, перекачивание по трубопроводам, а также обслуживание и ремонт теплотрасс; сокращение сроков монтажа.

Выбор типоразмеров и мощности, а также размещение излучателей для отопления помещения и обогрева рабочих мест производят в соответствии с рекомендациями предприятий – производителей оборудования с учетом необходимости соблюдения требований пожарной и санитарной безопасности.

Системы отопления и обогрева с ГИИ должны быть оборудованы системой управления, обеспечивающей:

отключение подачи газа при срабатывании систем автоматической пожарной защиты (системы противодымной защиты, пожарной сигнализации и пожаротушения и т. п.);
отключение подачи газа при недопустимом отклонении давления газа от заданного;
возможность дистанционного (от щита управления, установленного в доступном месте) отключения всех излучателей;
поддержание требуемой температуры в рабочей зоне помещения. В системах следует применять специальные датчики, интегрально реагирующие на сочетание температуры воздуха и радиационной температуры помещения.

Газогорелочные блоки газовых инфракрасных излучателей должны быть оборудованы средствами автоматической защиты, обеспечивающими отключение газовых инфракрасных излучателей и прекращение подачи газа при нарушении режимов работы или выходе из строя газовых инфракрасных излучателей.

Системы отопления и обогрева должны быть сблокированы с системой местной или общеобменной вентиляции, исключающей возможность пуска и работы системы обогрева при неработающей вентиляции.

Минимальная высота установки излучателей определяется в соответствии с требованиями пожарной безопасности и санитарно-гигиеническими требованиями.

Необходимые для обеспечения требуемых параметров микроклимата теплопроизводительность системы и количество из-лучателей при проектировании систем лучистого отопления определяют расчетом, приведенным в [1]. При размещении ГИИ целесообразно объединять их в группы в зависимости от функционального назначения участков.

На открытых или полуоткрытых площадках следует применять ветроустойчивые конструкции ГИИ с защитой от атмосферных осадков.

Варианты размещения ГИИ при отоплении помещений приведены на рисунке. При этом конкретные места установки, высота подвеса, шаг расстановки и угол наклона излучателей определяются в каждом конкретном случае в соответствии с характеристиками ГИИ.

Для систем отопления и обогрева с ГИИ характерно наличие поля интенсивного излучения со стороны излучателей, напряженность которого нормируется для головы и других частей тела человека в зависимости от температуры воздуха в помещении, продолжительности работы и других факторов [2]. При проектировании систем с ГИИ следует обязательно учитывать специфику инфракрасного отопления при расчете установочной мощности системы, выборе конструкций излучателей и схемы их размещения в помещении.

Для предупреждения неблагоприятного воздействия инфракрасного излучения на организм человека интенсивность теплового облучения при отоплении и обогреве должна быть:

не выше 15 Вт/м 2 на поверхности незащищенных участков головы при температуре воздуха, соответствующей нижней границе допустимых величин, указанных в [2];
не выше 25 Вт/м 2 на поверхности туловища, рук и ног человека при температуре воздуха, соответствующей нижней границе оптимальных величин, указанных в [2];
не выше 50 Вт/м 2 на поверхности туловища, рук и ног человека при температуре воздуха, соответствующей нижней границе допустимых величин, указанных в [2].

ГИИ должны размещаться таким образом, чтобы не создавать прямого воздействия инфракрасного излучения на глаза человека в секторе рабочего обзора.

Стандарт АВОК «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями»

В настоящее время многие города и регионы Российской Федерации испытывают острый дефицит энергоресурсов. При этом энергетические системы жизнеобеспечения не раз подходили к критической отметке. В этих условиях одним из эффективных оперативных и малозатратных мероприятий по экономии энергетических ресурсов является применение газовых инфракрасных излучателей (ГИИ).

Широкое обоснованное применение газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) связано с необходимостью разработки и согласования соответствующих нормативно-методических материалов.

Творческим коллективом специалистов некоммерческого партнерства «Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике» (НП «АВОК») при участии Института медицины труда РАМН разработан Стандарт АВОК «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями». Стандарт согласован с Управлением государственного пожарного надзора МЧС России, утвержден и введен в действие приказом Президента НП «АВОК».

Стандарт разработан на основе практического опыта проектирования и эксплуатации систем в соответствии с «Рекомендациями по применению систем обогрева с газовыми инфракрасными излучателями» (АВОК, 1996), результатов исследований ОАО «ЦНИИпромзданий», ООО «НПО Термэк», НИИ медицины труда РАМН, АО «Запсибгазпром» и с учетом требований европейского стандарта ЕN13410:2001 «Отопительные установки c газовыми инфракрасными излучателями. Приточная и вытяжная вентиляция зданий промышленного назначения».

Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями обеспечивают необходимый микроклимат преимущественно в помещениях производственных зданий промышленных и сельскохозяйственных предприятий, на отдельных рабочих местах, открытых и полуоткрытых площадках, а также отдельных общественных зданий, когда устройство других систем отопления по техническим и технико-экономическим соображениям является невозможным или нецелесообразным. Формирование микроклимата происходит за счет прямого излучения теплоты, получаемой при сжигании газа, нагретой поверхностью (излучателей) и отражающими экранами, вторичного излучения и конвекции от нагреваемых поверхностей в обслуживаемом помещении или участке.

Варианты размещения газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) при отоплении помещений и обогреве отдельных зон

а – «светлые» газовые инфракрасные излучатели на колоннах и стенах;

б – «темные» газовые инфракрасные излучатели на нижнем поясе ферм;

в – центральные газовоздушные излучатели;

г – обогрев зоны «светлыми» газовыми инфракрасными излучателями под навесом

Сокращение расхода теплоты на отопление и вентиляцию при применении газовых инфракрасных излучателей обеспечивается за счет возможности понижения температуры воздуха, поддерживаемой в помещении; существенного сокращения объема воздуха, нагреваемого до необходимой температуры при локальном обогреве рабочих мест и отдельных зон помещения; малой инерционности и гибкости управления систем; высокого, не менее 92 %, общего коэффициента полезного действия излучателей. В результате стоимость энергоресурсов, используемых на отопление производственных помещений, может быть сокращена в 2,5–3 раза. Системы быстро монтируются, бесшумно работают и полностью автоматизированы.

Настоящий стандарт распространяется на системы отопления помещений и обогрева отдельных рабочих мест с применением газовых инфракрасных излучателей (далее – ГИИ) различных типов (лучистого отопления и обогрева) и устанавливает общие принципы устройства и работы систем и требования безопасности при их эксплуатации.

Основным элементом систем лучистого отопления и обогрева является ГИИ, включающий газогорелочный блок, элементы с нагреваемой при сжигании газа теплоизлучающей поверхностью, теплоотражающий экран, системы управления и безопасности.

ГИИ применяют следующих типов:

– «светлые» с открытой атмосферной газовой горелкой, не имеющей организованного отвода продуктов горения, и температурой излучающей поверхности t_пов более 600 °С;

– «темные» с вентиляторным газогорелочным блоком, отводом продуктов сгорания за пределы помещения и температурой излучающей поверхности t_пов менее 600 °С.

Необходимую для обеспечения требуемых параметров микроклимата теплопроизводительность системы и количество излучателей при проектировании систем лучистого отопления определяют расчетом, приведенным в Стандарте.

Варианты размещения ГИИ при отоплении помещений и обогреве отдельных рабочих мест приведены на рисунке. При этом конкретные места установки, высота подвеса, шаг расстановки и угол наклона излучателей определяются в каждом конкретном случае в соответствии с характеристиками ГИИ.

Системы отопления и обогрева с «темными» ГИИ допускается применять на открытых площадках и в помещениях зданий и сооружений производственного и складского назначения классов функциональной пожарной опасности Ф5.1 и Ф5.2 по СНиП 21–01–97, относящихся к категории В1, В2, В3, В4 с размещением ГИИ вне взрывоопасных зон и категориям Г и Д по НПБ 105–03, сельскохозяйственных зданий класса Ф5.3, зрелищных и культурно-просветительских учреждений классов Ф2.3 и Ф2.4 с расчетным числом посадочных мест для посетителей и расположенных на открытом воздухе, физкультурно-оздоровительных комплексов и спортивно-тренировочных учреждений класса Ф3.6 без трибун для зрителей.

Системы со «светлыми» ГИИ допускается применять на открытых площадках и в помещениях зданий и сооружений производственного и складского назначения (при наличии в них персонала) классов функциональной пожарной опасности Ф5.1 и Ф5.2 по СНиП 21-01–97, относящихся к категории В2, В3, В4 с размещением ГИИ вне взрывоопасных зон и категориям Г и Д по НПБ 105–03, а также в помещениях и сооружениях классов функциональной пожарной опасности Ф2.3 и Ф2.4, расположенных на открытом воздухе.

Применение «светлых» и «темных» ГИИ в помещениях с отступлением от указанных выше положений согласовывается в установленном порядке.

Не допускается применение систем отопления в помещениях подвальных и цокольных этажей.

Производственные и складские здания с применением ГИИ должны соответствовать требованиям СНиП 31–04–2001 и СНиП 31–03–2001.

Помещения, в которых размещены ГИИ и находятся (обращаются) негорючие вещества и материалы в холодном состоянии, относящиеся, в соответствии с НПБ 105–03, к категории Д, должны отвечать требованиям, предъявляемым к помещениям категории Г.

Здания и сооружения, в которых предусматривается применение систем отопления и обогрева с ГИИ, должны быть не ниже IV степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности С0 по СНиП 21–01–97.

В зданиях V степени огнестойкости и в зданиях всех степеней огнестойкости классов конструктивной пожарной опасности С1, С2 и С3 применение ГИИ не допускается.

Конструкции, на которых устанавливаются ГИИ, должны быть выполнены из негорючих материалов и относиться к классу конструктивной пожарной опасности К0. Расстояние между ГИИ и находящимися в помещении горючими и трудногорючими материалами, в том числе строительными конструкциями, выполненными из горючих и трудногорючих материалов (окна, двери и т. п.), следует выбирать таким образом, чтобы температура обогреваемых поверхностей и плотность падающего на них теплового потока не превышали 50 °C и 3 кВт/м 2 соответственно.

Системы отопления и обогрева с ГИИ должны соответствовать требованиям СНиП 42–01–2002 в части устройства внутренних газопроводов. Дымовые трубы и каналы для удаления продуктов сгорания от «темных» излучателей должны соответствовать требованиям НПБ 252–98.

При эксплуатации систем обогрева с ГИИ следует соблюдать требования ППБ 01–03 и ПБ 12-529–03.

В качестве топлива для систем обогрева и отопления с ГИИ следует использовать природный или сжиженный газ в соответствии с действующими стандартами.

Параметры микроклимата в отапливаемых помещениях производственных и складских зданий, оборудованных системами отопления с ГИИ (температура воздуха, температура поверхностей, относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха), должны соответствовать оптимальным или допустимым нормам, установленным СанПиН 2.2.4.548–96.

При этом допускается снижение температуры воздуха, но не более чем на 4 °С по сравнению со значениями, предусмотренными СанПиН 2.2.4.548–96.

Параметры микроклимата на обогреваемых рабочих местах в неотапливаемых помещениях производственных и складских зданий, на открытых и полуоткрытых площадках (температура воздуха и температура поверхностей, а для помещений также влажность и скорость движения воздуха) должны соответствовать значениям, установленным в приложении 3 СанПиН 2.2.4.548–96 с учетом времени пребывания людей на рабочих местах.

Параметры микроклимата в помещениях отапливаемых общественных зданий, оборудованных системами отопления с ГИИ (температура воздуха, скорость движения воздуха, относительная влажность воздуха, результирующая температура помещения и локальная асимметрия результирующей температуры), должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 2 ГОСТ 30494–96. При этом допускается снижение температуры воздуха, но не более чем на 2 °С по сравнению со значениями, предусмотренными ГОСТ 30494–96.

Для предупреждения неблагоприятного воздействия инфракрасного излучения на организм человека интенсивность теплового облучения при отоплении и обогреве должна быть не выше:

– 15 Вт/м 2 на поверхности незащищенных участков головы при температуре воздуха, соответствующей нижней границе допустимых величин, указанных в СанПиН 2.2.4.548–96;

– 25 Вт/м 2 на поверхности туловища, рук и ног человека при температуре воздуха, соответствующей нижней границе оптимальных величин, указанных в СанПиН 2.2.4.548–96;

– 50 Вт/м 2 на поверхности туловища, рук и ног человека при температуре воздуха, соответствующей нижней границе допустимых величин, указанных в СанПиН 2.2.4.548–96.

При понижении температуры воздуха, начиная от нижней границы соответствующих нормативных величин, приведенных в СанПиН 2.2.4.548–96, интенсивность теплового облучения должна увеличиваться:

– на 15 Вт/м 2 на поверхности незащищенных участков головы на каждый градус снижения температуры;

– на 25 Вт/м 2 на поверхности туловища, рук и ног на каждый градус снижения температуры.

При этом максимальная интенсивность инфракрасного облучения поверхности туловища, рук и ног не должна превышать 150 Вт/м 2 на постоянных и 250 Вт/м 2 на непостоянных рабочих местах.

Контроль параметров микроклимата на соответствие требованиям, приведенным в 6.1–6.3, следует осуществлять согласно СанПиН 2.2.4.548–96 и ГОСТ 30494–96. При этом интенсивность теплового облучения следует измерять в горизонтальной и вертикальной плоскостях на уровне головы, туловища и ног работающих.

Вентиляция помещений с ГИИ, не оборудованных системой отвода продуктов сгорания в атмосферу, может быть естественной или механической. Для удаления продуктов сгорания могут быть использованы системы общеобменной или местной вентиляции помещения, оборудованные устройствами для забора воздуха, расположенными выше излучателей.

Система вентиляции помещения должна обеспечивать удаление из помещения всего объема продуктов сгорания от ГИИ. Концентрация вредных веществ продуктов сгорания на рабочих местах, в том числе находящихся выше уровня установки ГИИ (рабочие места крановщиков, монтажников, ремонтных рабочих и др.), должна быть не выше допустимой по ГН 2.25.689–98.

Подача воздуха в помещения с ГИИ должна быть организована таким образом, чтобы обеспечивать поступление приточного воздуха на рабочие места без перемешивания с продуктами сгорания.

Установка запорных или регулирующих устройств в вытяжных вентиляционных отверстиях допустима только при условии блокирования их открытия одновременно с выключением излучателей.

Вытяжные воздуховоды и газоходы, расположенные за пределами отапливаемых зон, должны иметь тепловую изоляцию из условия защиты от конденсации водяных паров.

– Типы газовых инфракрасных излучателей;

– Расчет систем лучистого отопления помещения.

Инфракрасных газовых систем отопления

Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями

Стандарт АВОК «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями»