远红外线辐射在高大空间采暖系统的应用

来源:用户上传      作者: 杨罡 李瑞华

　　本文主要以远红外线辐射采暖与传统对流采暖之间的对比为主线来阐述红外线辐射采暖的原理、优点以及在高大空间的应用。
　　对于高大的工业厂房和某些大空间的公共建筑，其围护结构冷风渗透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。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，热风采暖也是一种对流换热方式，如要求室内温度达到16℃，2m以上的空间也成为采暖的对象，这样大部分的能源被浪费；再者，车间上部大量的通风管道、空气处理设备占用大量空间；另外，系统管理不便，单独的值班采暖散热器系统全天24小时开启，也会加大能耗。实践证明，对于这类建筑物，如果采用辐射采暖的形式，就能较好的满足使用要求。
　　1.原理介绍
　　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，波长在0.76-1000微米之间的电磁波，尤其是在0.76-40微米之间，具有非色散性，能量集中，热效应显著，所以称为热射线或红外线。
　　这种辐射波被称作红外线，它以30万千米/秒的速度直线传播，当遇到物体时：一大部分辐射被吸收并转变为热量；一小部分辐射被反射。
　　大型的燃气/油辐射管发出的红外线波长在6-14微米之间，正好全部在上述范围内。当红外线穿过空气层时，不会被空气吸收，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，从而在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.红外辐射供暖系统的优点
　　2.1节能
　　燃气/油红外辐射供暖是利用天然气、液化石油气、等可燃气体或轻油，在特殊的燃烧装置―辐射管（板）内燃烧而辐射出各种波长的红外线进行供暖的。
　　燃气/油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：1）由于辐射供暖时，辐射热直接照射供暖对象，不加热空气，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2-3℃，因此室内外温差小，所以冷风渗透量也较小；2）由于对流供暖时，室内空气被加热，空气温度有较大的梯度，并形成冷热空气的对流，屋顶部分温度高，地面附近温度低，而辐射供暖时，辐射热直接向下辐射，地面部分还可以积蓄热量，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；3）燃气/油在燃烧器内燃烧充分，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；4）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；第六《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）（2001年修订版）中增加了燃气/油红外线辐射采暖的章节，明确提出采用燃气/油红外线辐射采暖时，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、液化石油气都是洁净能源，燃烧产物中无硫化物、无粉尘及其它有害物质。
　　2.3舒适
　　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面、人和各种物体所吸收，并通过这些物体放热进行二次辐射，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一定的深度，在内部对物体或人体进行加热。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.
　　3.以某展览馆为例对两种燃气/油采暖系统进行比较
　　（1）锅炉加中央空调采暖系统；（2）红外辐射采暖系统。
　　第一种是常见的燃油/气热水锅炉，经过换热为低于60℃的热水，然后通过中央空调送风系统为展馆供暖；第二种是红外辐射采暖系统，即燃烧天然气将辐射管加热，产生辐射热为人体或物体供暖；下面就这2种形式分别详细介绍：1）油/气锅炉加中央空调方式供暖：通过锅炉将介质水加热后，经换热器转化为60℃左右的温水，再经过中央空调风机盘管系统为展馆供热。此种方式热效率低，锅炉热效率一般为85%，管道损失率为10%，效果不好，尤其是在寒冷地区，室外温度低、室内热损耗大、运行费用较高，另外此种方式，不论展馆是否开放，每日必须要加温保证系统运行，且必须用专人烧炉和维护保养；2）红外辐射采暖系统：此种采暖方式是通过燃烧天然气直接加热辐射板（管），辐射板（管）被加热后释放出红外线，红外线照射到人体后被吸收，被吸收的红外线转变为热能，达到采暖的目的，此种方式直接加热到人体，没有对流，没有热交换及管道损失，因此热效率可以高达98%。由于不加热空气，特别适合于保温及密封条件不好，经常开启大门的厂房采暖。辐射采暖系统开关完全由计算机控制，早上上班时自动开启，下班后自动关闭，晚上低温维持，还可以做到个别工位加班只开启少量辐射板（管），其他都可关闭，做到局部取暖，节约能源。
　　4.远红外辐射采暖系统应用介绍
　　（1）红外线辐射采暖系统应用效果：1）空气不介入热量的传播，温度梯度小、无热量分层现象；2）采暖设备吊挂于屋顶，可以有效利用地面空间，便于室内布置；3）采用红外线采暖，环境空气的温度要比传统对流采暖方式低；4）节约能源，只给场地中的人及物体加热。
　　（2）可以采用红外线采暖的建筑物：工业场房、体育场馆、大型展示厅、飞机库、仓库、列车整备库、展览馆、汽车展厅、大棚等。
　　（3）燃气/油红外线采暖的种类：辐射板、辐射管、多燃烧器辐射管网络。
　　参考文献
　　[1] E.M．斯帕罗，R.D. 塞斯著. 顾传保,张学学译.辐射传热. 北京：高教出版社，1982.
　　[2] Siegel, R., Howell, J.R., Thermal Radiation Heat Transfer, 2nd.Ed.McGraw Hill 1980.
　　[3] GBJ19-87采暖通风与空气调节设计规范，2001.
　　
　　（作者单位：沈阳格林豪森房地产经营管理有限公司辽宁沈阳110012）

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