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.

Лучистые отопительные системы для промышленных помещений

В вопросе отопления больших промышленных помещений одно из наиболее эффективных решений — лучистое отопление, реализующееся с помощью газовых инфракрасных обогревателей.

В основе технологии лучистого отопления лежит принцип обогрева за счет инфракрасного излучения.

Для отопления жилых домов применяют пленочные электросистемы ПЛЭН, так как они более безопасны.

В производственных и складских помещениях система отопления организовывается путем установки специализированного панельного оборудования — газовых излучателей лучистой энергии инфракрасного диапазона (чаще «темных» или «светлых», но об этом ниже). Такие системы лучистого отопления становится всё более востребованным в различных сферах промышленности.

Как работает лучистое отопление

Принцип действия лучистого отопления

Наиболее ярким примером греющего инфракрасного излучения является солнечное излучение. По сути Солнце является природным лучистым отоплением. Валовая доля энергии Солнца достигает поверхности Земли в виде инфракрасных лучей, поддерживая таким образом достаточный тепловой комфорт для жизни человека.

Системы лучистого отопления повторяют модель выработки тепла Солнцем, потому как выработка энергии осуществляется с помощью создаваемого искусственным путем инфракрасного излучения. Чем же лучистое отопление лучше обычного водяного либо воздушного?

Ключевое различие здесь заключается в скорости достижения теплового комфорта. Подразумевается достаточный для жизни и работы уровень тепла. Однако это не всегда напрямую связано с температурой воздуха. Хорошим примером иллюстрации теплового комфорта является солнечный день в холодное время года, когда температура воздуха на улице может быть не выше 10 градусов, а человек при этом чувствует себя комфортно. Так на человека воздействует инфракрасный спектр лучей Солнца. Комфортные условия, создаваемые излучателями лучистой энергии, в помещении достигаются быстрее, чем при использовании традиционных приборов отопления.

Особенностью данных газовых систем лучистого отопления является также принципиально другой способ нагрева воздуха. При использовании традиционных батарей помещение прогревается за счет конвекции воздуха, когда холодные слои воздушных масс опускаются вниз, вытесняя теплый воздух.

Помещение с невысокими потолками с, например, конвекционным отоплением обогревается довольно быстро, однако в больших пространствах нагреть нижние холодные массы воздуха, где как раз и находятся люди, быстро не получится. Теплый воздух из-за конвекции будет подниматься вверх, поэтому приходится использовать отопительные приборы большой мощности, либо начинать прогревать помещение заблаговременно. При лучистом отоплении, за счет ИК излучения нагреваются стены, пол, потолок и прочие предметы обстановки, отдавая тепло в рабочую зону.

Газовые инфракрасные обогреватели

В нежилых помещениях применяются специализированные устройства – инфракрасные газовые излучатели (обогреватели). Система отопления составляется из размещенных в верхней зоне тепловых приборов, излучающих в процессе работы электромагнитные волны. Для использования такого оборудования высота потолков помещения должна быть не менее 4 метров. Все газовые обогреватели можно разделить на агрегаты «светлого» и «темного» типа.

Темные инфракрасные обогреватели

Тепловое излучение обеспечивается металлическими трубами, внутри которых циркулируют продукты сгорания газа. Газовые трубы имеют черное термостойкое покрытие, обеспечивающее защиту от коррозии. Нагрев достигает показателя температуры в 400 градусов, создавая длинноволновое тепловое излучение. Данные газовые излучатели имеют одну особенность, связанную с процессом эксплуатации – в ходе использования необходимы воздуховоды, отводящие продукты сгорания, что требует дополнительных расходов на создание системы отопления. Панели оснащаются рефлекторами, направляющими излучение в функциональную зону без потерь из-за конвекции.

Максимально эффективны темные обогреватели, используемые в лучистом отоплении сравнительно невысоких хорошо изолированных промышленных и общественных помещениях. Недостатком данных приборов является неравномерность излучения, возникающая из-за необходимости охлаждения дымовых газов до температуры в 200 градусов. Режим работы обогревателей поддерживается автоматически с помощью управляющего блока, розжиг электрический. Выпускаются темные излучатели на газовом топливе L-образного и U-образного вида.

Светлые инфракрасные обогреватели

Такие ИК обогреватели – оптимальный метод отопления промышленных помещений с высокими потолками и большим обменом воздуха. Конвекционные отопительные системы при активном воздухообмене не будут такими эффективными, как системы лучистого отопления. Функционируют данные излучатели на сжиженном либо природном газовом топливе, горение которого происходит внутри керамических либо иных насадок с каталитической сеткой на поверхности. Прибор способен нагреваться до температуры 950 градусов, испуская инфракрасное излучение. В светлых приборах газ сжигается практически полностью, а продукты сгорания (пар и углекислый газ) отводятся с помощью естественной либо специально созданной вентиляции. КПД газовых агрегатов достигает 80%.

Срок службы газовых лучистых отопительных систем продлевается путем использования специализированных антикоррозийных материалов для корпуса. Благодаря повышенной степени излучения панелей происходит быстрая и эффективная теплоотдача. Применяются светлые обогреватели во всех сферах промышленности, а также для отопления общественных зданий, в частности, открытых и крытых спортивных площадок. При правильном использовании приборов, срок службы достигает 20 лет, потому как керамические пластины выдерживают более миллиона циклов нагрева-охлаждения.

Преимущества лучистого отопления

В системах инфракрасного обогрева, как в сравнительно новой технологии, многие сомневаются, отдавая предпочтение традиционным способам отопления. Однако использование энергии инфракрасного излучения в отопительных системах дает ряд несомненных преимуществ на практике:

• Невысокая цена газового топлива, его небольшой расход делают лучистое отопление сравнительно экономически выгодным.
• Благодаря отсутствию конвекции в воздушное пространство не попадают вредные летучие соединения и пыль, а это важно для каждого человека, склонного к аллергии.
• Тепловой комфорт создается довольно быстро после включения системы.
• Объем выделения продуктов сгорания в процессе работы находится в рамках нормы, что делает технологию экологичной и безопасной.

Стоит отметить, что если использование панелей ИК излучения для отопления в жилых квартирах не очень экономически выгодно из-за высокого потребления электрической энергии, то промышленные и коммерческие объекты однозначно выигрывают при использовании газовых излучателей. Кроме того, подобные системы лучистого обогрева лишены таких недостатков традиционных систем обогрева, как высокая конвекция воздуха.

Важным этапом организации лучистых отопительных систем является правильный расчет тепловой мощности оборудования. Это зависит от того, где в помещении будут располагаться панели отопления: на полу, на потолке, на стенах. В расчетах учитывается комфортная для человека температура пространства, средняя температура поверхностей.

Для поддержания стабильно теплой среды в помещении система управления должна сохранять баланс между коэффициентом усиления тепла сооружения и подаваемой от системы энергией. Для подбора панелей отопления, проведения точных расчетов и монтажа оборудования лучше обращаться к профессионалам, дающим гарантии на проведение работ и поставляемые отопительные устройства.

600009, А/Я 40, г. Владимир, ул. Электрозаводская, дом 7, кабинет 309. Телефон: +7 (4922) 53-13-12