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.

Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями

Информация о проекте нового стандарта НП «АВОК»

НП «АВОК» продолжает работу над созданием системы cтандартов «АВОК». В настоящее время подготовлен проект стандарта «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями».

Системы обогрева с газовыми инфракрасными излучателями относятся к категории систем лучистого обогрева, характеризующихся формированием микроклимата за счет прямого теплового излучения и вторичного излучения от нагретых поверхностей пола и оборудования.

Стандарт разработан в развитие «Рекомендаций по применению систем обогрева с газовыми инфракрасными излучателями» (НП «АВОК», 1996), которые создали нормативно-правовую основу применения газового инфракрасного отопления и обогрева.

«Рекомендации» были одобрены и рекомендованы к применению Главным управлением стандартизации, технического нормирования и сертификации Минстроя России и были согласованы Главным управлением Государственной противопожарной службы МВД России и Государственным комитетом санитарно-эпидемиологического надзора России.

«Рекомендации» способствовали распространению перспективного вида отопления: сегодня в России эксплуатируются более сотни объектов, отопление которых осуществляется газовыми излучателями. Среди них – комплекс цехов машиностроения в Тюмени, здание крупнейшего в Европе ремонтно-экипировочного депо «Москва-Киевская», цех ремонта магистральных самолетов во Внуково и ряд других объектов. За время эксплуатации эти системы подтвердили свою надежность и эффективность как в части обеспечения параметров микроклимата, так и в части расхода энергии. Производство газовых инфракрасных излучателей различных типов освоено отечественными предприятиями.

Новый стандарт НП «АВОК» дополнен методикой расчета обогрева газовыми инфракрасными излучателями с возможностью определения мощности системы обогрева и количества излучателей.

За прошедшее время накоплен определенный опыт проектирования, монтажа и эксплуатации подобных систем, на рынке достаточно предложений отечественного и импортного оборудования. Одновременно стали применяться газовые теплогенераторы рекуперативного типа для нагрева приточного воздуха вентиляционных систем.

Цель нового стандарта НП «АВОК» «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями» – создание условий для широкого внедрения газоиспользующих систем отопления, вентиляции и кондиционирования.

Стандарт позволит расширить внедрение эффективных систем отопления и обогрева с применением газовых инфракрасных излучателей путем расширения области их применения (в рамках, установленных надзорными органами в «Рекомендациях») за счет накопленной новой информации о типах и конструкциях излучателей, включения в стандарт основных принципов выбора излучателей, уточнения требований к вентиляции помещений и др.

Рисунок (подробнее)

Здание крупнейшего в Европе ремонтно-экипировочного депо «Москва-Киевская», оборудованное газовыми инфракрасными излучателями

Стандарт «Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями» устанавливает области применения газоиспользующих систем, содержит основные требования по безопасности и надежности применяемых материалов и оборудования, принципы разработки схемных решений систем и методов их расчета и проектирования.

Стандарт содержит следующие разделы:

2. Принципы работы и схемные решения.

3. Область применения.

4. Общие требования.

5. Гигиенические требования.

6. Расчет системы обогрева.

7. Требования к управлению и эксплуатации.

При работе над стандартом использовались результаты исследований АО «ЦНИИПромзданий», «НПО ТЕРМЭК», НИИ медицины труда РАМН, АО «ЗАПСИБГАЗПРОМ», «Go GaZ», «Comtel», «СантехНИИпроект».

Согласно стандарту газовые инфракрасные излучатели могут применяться:

— для отопления производственных помещений, складов, автостоянок, гаражей;

— для отопления общественных зданий с временным пребыванием людей: спортивных залов, рынков;

— для обогрева участков и отдельных рабочих мест в неотапливаемых помещениях на открытых и полуоткрытых площадках;

— в качестве тепловой защиты у ворот и дверей.

При этом не допускается применение систем отопления с газовыми инфракрасными излучателями в подвальных помещениях.

Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями являются одним из наиболее совершенных, как с точки зрения возможности обеспечения требуемых параметров теплового режима, так и с точки зрения экономической эффективности способов отопления помещения и зданий различного назначения. При обогреве рабочих мест, зон и участков, открытых и полуоткрытых площадок применение лучистых систем практически не имеет альтернативы.

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 °С, 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.

— Возможность полной автоматизации и гибкость управления.

— Снижение расхода тепла на отопление благодаря особенностям формирования лучистого теплового режима помещения и гибкости управления. Расход тепла за отопительный период, по сравнению с традиционными системами отопления, может быть ниже в 1,5–2 раза.

— Сокращение сроков монтажа.

Основной элемент систем лучистого отопления и обогрева – газовый инфракрасный излучатель. Это прибор, включающий в себя, как правило, газогорелочный блок и излучающую поверхность, теплоотражающий экран, систему управления и безопасности. Излучающая поверхность нагревается продуктами сгорания газа и передает тепло окружающим поверхностям.

Газовые инфракрасные излучатели, применяемые в системах отопления и обогрева, должны быть изготовлены в соответствии с техническими условиями, проходить государственные испытания, иметь сертификаты соответствия нормативным документам (стандартам и т. п.), действующим на территории Российской Федерации, и технический паспорт.

При размещении газовых инфракрасных излучателей целесообразно объединять их в группы в зависимости от функционального назначения участков.

Параметры микроклимата в отапливаемых производственных зданиях следует принимать в соответствии с заданием на проектирование в пределах допустимых норм по СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату произведений».

Параметры микроклимата в отапливаемых общественных зданиях следует принимать в соответствии с заданием на проектирование в пределах допустимых норм по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Параметры микроклимата на обогреваемых участках, отдельных рабочих местах в неотапливаемых помещениях на открытых и полуоткрытых площадках следует принимать в соответствии с данными, рекомендуемыми Приложением 3 СанПиН 2.2.4.548-96 в зависимости от времени пребывания людей в обогреваемой зоне.

При проектировании систем обогрева с газовыми инфракрасными излучателями следует соблюдать требования СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение» по устройству газоснабжения производственных установок, а также положения указанных норм, регламентирующие применение горелок инфракрасного излучения.

Системы отопления и обогрева с газовыми инфракрасными излучателями 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 выхода из строя газовых инфракрасных излучателей.

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

Системы отопления и обогрева должны быть доступны для технического обслуживания и ремонта и должны проходить ежеквартальную проверку на работоспособность.

При приемке в эксплуатацию системы отопления и обогрева составляется технический паспорт, включающий:

— проект системы отопления и/или обогрева (разделы «Отопление и вентиляция», «Газоснабжение», «Электроснабжение», «Автоматизация» и т. п.);

— техническую документацию на газовый инфракрасный излучатель, включая сертификат соответствия;

— перечень вредных веществ с указанием их концентраций в весовых единицах в неразбавленных продуктах сгорания газовых инфракрасных излучателей;

— инструкцию по эксплуатации и техническому обслуживанию системы;

— инструкцию по технике безопасности.

В качестве топлива следует использовать природный или сжиженный газ.

Расчет системы отопления включает:

— определение тепловой нагрузки на систему отопления;

— определение числа и мест установки излучателей;

— проверку выполнения санитарно-гигиенических требований.

При эксплуатации систем обогрева с газовыми инфракрасными излучателями следует соблюдать «Правила пожарной безопасности в Российской Федерации» и «Правила безопасности в газовом хозяйстве».