王洪武

摘要：红外线辐射采暖类似于太阳辐射，红外线是整个电磁波段中的一部分，不同波长的电磁波，接触到物体后，将产生不同的效应。通过红外线辐射，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。文章结合具体工程案例分析了燃气红外线辐射供暖技术的应用。

关键词：高大空间；燃气红外线辐射；供暖技术；应用

由于我国对能源的需求相对较高，但是能源的发展却不容乐观。因此，相关的研究人员对太阳能进行了深入研究，找到了一种红外线辐射技术，并且将这一技术应用到人们现实生活的采暖工作中，也就是人们常说的热辐射。对于高大空间的厂房及工业建筑，采用红外线辐射技术是一种有效的采暖方式，可以满足使用要求。

一、燃气红外线辐射采暖的组成及工作原理

燃气热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热能，再经辐射管辐射出一定波长的红外线进行供暖的设备，辐射管表面的工作温度大约在180℃一550℃之间，所产生的红外线波长在3.5一5.5μm之间，这个波段的红外线具有很好的非色散性，能量集中，热效应显著。燃气红外线辐射采暖是模仿太阳辐射对地球进行加热的原理，燃气通过喷嘴进入到燃烧器当中燃烧，通过反射板将热量反射到空间物体表面并将其吸收储存，进行二次放热。

重要组成部分及其作用：（1）喷嘴：是燃气的进入口，它的作用主要是固定燃气的流量，并使燃气本身所具有的势能转化为动能；（2）引射器：是吸入空气并使燃气与空气均匀混合，它一般由进口段，混合段和扩散段三个部分组成；（3）外壳：外壳是保持燃气，空气混合气体在进入头部之前具有一定的静压，并使混合气体均匀地分配至发生器中去的部件；（4）分配板：分配板的作用，使协助外壳对燃气与空气的混合气体进行均匀分布。根据发生器头部结构和所用的材料不同，头部分为以下形式：多孔陶瓷板式、金属网式、复合式（它是由多孔陶瓷板与金属网复合而成）、筛板式；（5）反射罩（板）：反射板的功能主要有二：一是将热射线经罩面集中后反射至某一范围内；二是利用燃烧物产物的热量加热反射板，进行再辐射。反射罩必须选用对红外线有较强反射性的材料制作，如经过电化学表面处理过的铝板，不仅反射性强，且重量很轻，是一种较好的材料。为了减少无效热损耗，在反射板背面贴一层高效绝热材料是有益的；（6）点火装置：点火装置是发生器的重要组成部分，它的效果往往会影响发生器的正常工作。点火的方式很多，常见的是带安全保护装置的电子激发自动点火。

二、工程实例应用研究

某冶金机械有限公司的通用事业部，主厂房总面积19008m2，建筑高度21m；冶金事业部，主厂房总面积52272m2，建筑高度21m；制铝事业部，主厂房总面积44640m2，建筑高度23m；均采用燃气红外辐射采暖。本文以制铝事业部为例，冬季室外采暖计算温度为-16.9℃，室内采暖设计温度为14℃，采暖季150d。

1.热负荷的计算

目前，燃气红外线辐射供暖系统负荷计算的方法主要有以下几种：①折算温度法。仍采用对流传热供暖系统的热负荷计算方法，燃气红外线辐射供暖系统的室内计算温度比对流传热系统低2—3℃。②温度梯度折减法。对于高大空间，由于热空气的自然对流，存在显著的温度梯度。采用散热器供暖时，高大空间的温度梯度为0.5—1.0℃/m。采用燃气红外线辐射供暖时，可降低温度梯度，取0.2—0.5℃/m。③修正系数法。热负荷计算公式：[ψr=ψ1ψ2ψc]。式中：[ψ1]—辐射修正系数；[ψ2]—高度修正系数；[ψc]—对流传热供暖系统热负荷。此方法适用于辐射器安装高度不大于18m的场合。本项目采用折算温度法进行负荷计算，通过天正暖通负荷计算软件，得出总供暖负荷9100kW。

2.设备的选型及布置

ASHRAE推荐，辐射器的安装位置要靠近外墙或负荷大的区域。将辐射器从靠外墙位置向内移动，辐射器与外墙之间的辐射传热量将逐渐减少，通过外墙散失到室外的热量也将减少，但加剧了房间辐射热的不对称，降低了房间热舒适的均匀性。《采暖通风与空气调节设计规范》4.5.8中指出“布置全面辐射采暖系统时，沿四周外墙、外门处的辐射器散热量，不宜少于总热负荷的60%”。《采暖通風与空气调节设计规范》4.5.4中指出“燃气红外线辐射器的安装高度，应根据人体舒适性确定，但不应低于3m”。当辐射器安装高度高于7m时，随着安装高度的增加，温度梯度增大，但安装高度为7.5m时，下部空间的空气温度均匀性优于安装高度为5、6m的情况。本工程燃气红外线辐射供暖系统采用CRV-BH50UT分布式燃气红外线辐射供暖系统，辐射器安装了厂房立柱的两侧，安装高度为6.5m，选用204台单台有效输出功率45kW的辐射器。在厂房的外侧立柱布满辐射器，靠外墙侧的辐射器散热量为总热负荷的64%。整个车间共设40个温度控制区，每个温度控制区设置1台温感器，当某个温控区温度达到设定值时，自动关闭该温控区内的所有辐射器。也可以根据车间的实际作业情况，关闭无人员作业区内的辐射器，对某些作业的温控区进行局部采暖，可以达到良好的节能运行效果。

3.燃气供应系统

本工程的燃料为天然气，通过市政燃气管网引至厂区，再通过厂区的综合管网引至车间的调压间，在调压间内一次减压至0.05MPa，再通过室内燃气管道接至辐射器，在辐射器的入口设置减压稳压阀，将天然气的压力调至2000Pa。单台辐射器的天然气用量为4.76Nm3/h。燃气管道的布置符合《城镇燃气设计规范》、《工业金属管道设计规范》和《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》的要求。在燃气入口总管上设置手动切断阀和防爆电磁紧急切断阀，并且在入口总管上设置氮气吹扫装置。

4.安全措施

燃气红外线辐射采暖系统的天然气入口总管处设置防爆电磁紧急切断阀，在车间内设置有燃气浓度报警装置，在车间的顶部设置有防爆型屋顶风机，当报警器检测到燃气浓度超标时，发出声光报警，同时连锁关闭入口总管处的紧急切断阀，连锁开启屋顶风机进行强制通风。整个红外辐射采暖系统采用独特的负压燃烧和负压检测系统，保证了燃烧过程所需的充足空气，燃烧充分，无CO产生；保证在燃烧过程中，无烟气从管内泄漏。双重电磁阀进气控制，发生器装有自动式点火装置和熄火保护装置，超、欠压自控保护装置。

5.运行效果

项目已经投入运行，车间内设置的黑球温度（实感温度）为14℃，由于提高了围护结构内表面温度，减少了围护结构对人体的冷辐射，人体感觉很舒适，温度梯度为0.3—0.4℃/m。采用燃气红外线辐射供暖系统，用户能做到任意控制供暖周期，根据实际运行消耗的天然气用量计费，避免向集中供热公司支付不必要的采暖费用，大大节约运行成本。

燃气红外线辐射供暖系统非常适合于高大空间的厂房，具有高效节能、安全舒适、可分区控温、运行费用低等优点，在燃气供应充足的地方，值得大力推广。

参考文献：

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[3]罗继杰，黄建勋，黄金强.新型高效燃气辐射供暖技术与设备在工程中的应用[J].暖通空调，2013，S1