大型空间燃气红外辐射采暖系统介绍

一、前言

　　一些高大的工业厂房和某些大空间的公共建筑，其围护结构冷风渗入及冷风侵入耗热量均很大，如果全部采用普通散热器采暖，不仅所需散热器数量多，而且采暖效果也不好。主要原因是房间高、跨度大，竖向温度梯度偏大，增加了房屋上部的无效热损失，而工作或生活地带的温度偏低很难满足要求。因为系统本身的问题，传统的采暖方式(散热器或暖风机)，并不能有效解决大空间的采暖问题，造成能源的大量浪费。目前，国内大空间建筑物的采暖主要采用热风采暖方式，而这种方式有一些弊端。热风采暖在它工作的过程中和散热器系统一样，也是一种对流换热的方式，如要求室内温度达到16℃，2m以下的空间也成为采暖的对象，这样大部分的能源被浪费，再者，一个好的热风系统，必须要有相应良好的气流组织来实现，这样势必又造成车间上部要有大量的通风管道，空气处理设备占用大量的空间，另外，还有值班采暖的问题。一是夜间关闭新风管道阀门，开启空气处理设备。依靠室内回风解决问题，其最大的缺点就是不便于管理：二是设置单独的值班采暖散热器系统，全天24小时开启，这两种方式都会加大能耗。实践证明，对于这类建筑物，如果采用辐射采暖的型式，就能较好的满足使用要求，任何物体在温度高于绝对温度零度时，都会以电磁辐射力式向外辐射能量。本篇文章重点介绍红外燃气辐射采暖系统与其它采暖系统的比较及在大型空间的应用。

二、辐射采暖与对流采暖相比具有以下一些特点：

1.在采暖热效率方面
　　对流采暖主要通过室内空气流动传递热量，因此室内采暖的卫生条件和热效应与房间内的空气温度及流动速度有关，依靠室内空气自然对流采暖时主要取决于室内空气温度的高低；辐射采暖的散热量主要靠辐射方式传播，也伴随少量的对流散热，因此辐射采暖的热效应是以实感温度作为衡量标准的(对流采暖是以室内空气温度为标准的)。
　　实感温度也称为黑球温度。它可以通过黑球温度计来测量。也可以通过经验公式计算得出。实测表明，在人体的舒适感范围内，全面辐射采暖时的实感温度可比室内环境温度高出2～3℃。即在相同舒适感前提下，全面辐别采暖的室内空气温度可比对流采暖室内低2～3℃。在局部地区辐射采暖的环境中。辐射照度与周围空气温度的对应关系见表一。
　　从表一可知，辐射照度和周围空气温度的关系是在一定范围内可以互补的，即在环境温度较低时可配合较高的辐射照度，并注意使人体头部感受到的辐射强度小于允许值；

表一人体需要的辐射照度与周围空气温度的关系

在环境温度较高时可配合较低的辐射照度，两种情况都可以产生良好的热效应。
2．在采暖的舒适方面
　　根据有关方面的研究结果表明，人体的舒适感与人体的各种热湿交换如对流、辐射和汗水的蒸发等有着密切的联系。在保持人体散失总热量一定时，适当地减少人体的辐射散热而相应地增加一些对流散热，就会感到更舒适。根据传热学理论可知，人体的辐射散热取决于人与外界的有效辐射，人体的对流散热则取决于空气环境的温度和流速。辐射采暖时，由于人体和物体直接受到辐射热，而室内地面、墙面及物体表面的温度比对流采暖时高，使得人对外界的有效辐射减少了，虽然周围的空气温度比对流采暖时低了，却正好可以加大一些人体的对流散热，与人体的生理要求相吻合，所以会感到舒适。另外辐射采暖室内空气上下对流弱，空气中含尘量少，空气温度分布均匀，对改善劳动条件和保持环境卫生大有益处，可为人们提供较对流采暖更舒适而卫生的空气环境。
3．在热能消耗方面
　　由于辐射采暖主要是以辐射形式在一定的空间里造成足够的辐射热强度来维持采暖效果的，室内温度梯度(房间工作区经上每增加lm空气温度升高的数值)比对流采暖时小，因而可以大大减少房屋上部的热损失，同时，由于热压减小，相应的冷风渗透量也减小。又因辐射采暖时，室内计算温度可比对流采暖时约低2～5℃，(高温辐射可降低5～10％)故减少了建筑物的耗热黾。一般情况下总耗热量约减少5％～20％。
4．在使用方面
　　一般对流采暖不能满足高大厂房和一些特殊场合的局部采暖要求。采用辐射采暖可将辐射热直接送入工作区：在一些特殊场合和露天场所，使用辐射采暖可以达到对流采暖难以实现的采暖效果，而这种采暖效果主要是靠合适的辐射照度来维持的。
　　对于全面使用辐射采暖的建筑物，由于围护结构内表面温度均高于室内空气的露点温度，可以避免围护结构内表面因结露潮湿而脱落，从而延长了建筑物的使用寿命。

三、燃气红外辐射供暖原理介绍

1．基本原理(见图1)

　　红外线是整个电磁波波段的一部分，不同波长的电磁波，接触到物体后，将产生不同的效应。波长征0．76-1000微米之间的电磁波，尤其是波长在O．76—40微米之间，具有非色散性，因而，能量集中，热效应显著，所以称为热射线或红外线。众所周知，当任何一个物体的温度高于绝对温度的零度时，就会以电磁波的形式向外辐射能量。
　　这种辐射波被称作红外线，它以30万公里／秒的速度直线传播，当遇到一个物体时：
*一部分辐射被吸收并转变为热量
*一部分辐射被反射(参见图2)

图2

　　以上图例说明，当红外线穿过空气层时，不会被空气所吸收，它能穿透空气层而被物体直接吸收，并转变为热量，不仅如此，红外线还能够穿过物体或人体表面层一定的深度，从而从内部对物体或人体进行加热，这就是红外线辐射供暖的基本原理。
2．为什么燃气红外辐射供暖系统体现了节能环保舒适?
2．1．节能
　　燃气红外辐射供暖是利用天然气、液化石油气等可燃气体，在特殊的燃烧装置一辐射管内燃烧而辐射出各种波长的红外线进行供暖的。
　　燃气辐射供暖比对流供暖节约能源可达30—60％，主要体现在以下几方面：
　　第一由于辐射供暖时，辐射热直接照射供暖对象，几乎不加热环境中的空气，因此辐射供暖时的空气温度比相同卫生条件下对流供暖时的空气温度低，一般可以低2—5℃，因此室内外温差小，所以冷风渗透量也较小；
　　第二由于对流供暖时，室内空气被加热，并形成冷热空气的对流，因此室内空气温度有较大的梯度，屋顶部分温度高，地面附近温度低，一般对流供暖温度梯度约为0．5—1．0℃／米，而辐射供暖时，辐射热直接向下辐射，地面部分还可以积蓄部分热量，因此室内空气温度梯度小，相应建筑物上部的热损失也较小；
　　第三燃气在输送过程中没有什么损失，同时辐射器的燃烧又非常完全，因此整个供暖系统的热量得以充分利用。而传统的暖气片供暖系统，热源从锅炉引出后，沿途有10—15％的热损失，所以热效率较低。第四能量转换环节少。
　　传统的供暖系统的热效率如下：
η=η1·η2·η3
η—供暖系统热效率，％
η1—锅炉热效率，％
η2—供热外管网热效率，％
η3—散热器热效率或空气处理设备的热效率，％
　　这样整个供暖系统的热效率低下。
　　第五可实现温度自动控制，定温到了就停止燃烧。
　　第六《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJl9—87)(2001年修订版)中增加了燃气红外线辐射采暖的章节。见第五节3．5．1—3. 5. 12条文。明确提出采用燃气红外线辐射采暖时，建筑围护结构的耗热量不计算高度附加，并在此基础上乘以0．8—0．9的修正系数。
2．2．环保
　　天然气、液化石油气是洁净能源，燃烧产物中无硫化物、无粉尘，我们的设备无CO，NOx全欧洲最低。
2．3．舒适
　　燃气辐射供暖是利用天然气，液化石油气，在特殊的燃烧装置一辐射管内燃烧，将燃气的化学能转变成高温烟气的热能，再经辐射管辐射出各种波长的红外线进行供暖的。
　　红外线辐射供暖类似于太阳对地球的辐射，太阳加热地球表面与暖气片加热不同，它能穿过大气层，将热量辐射到地球表面上，这是因为大气的物理性质接近理想气体。当红外线穿过空气层时，衰减很少，极少被空气所吸收。红外线可穿过空气层对辐射到的区域进行直接加热，辐射热量能被混凝土地板、人和各种物体所吸收，并通过这些物体进行二次辐射，从而加热四周的其它物体。不仅如此，红外线还能够穿过物体或人体表面层—定的深度，从而从内部对物体或人体进行加热，这种系统也称为“人工太阳供暖系统”。燃气红外线辐射供暖的辐射强度高、效果好，在辐射供暖的环境中，围护结构、地面和环境中的设备表面，有较高的温度，所以人体有较好的舒适感，此时人的实感温度高于周围环境的空气温度。所以况体现了舒适。

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