燃气辐射采暖的优势及应用
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作者: 梁金国
在建筑物内2m以下是人员、设备集中的空间，这里是室内采暖要解决的根本区域，如果热空气能停留在这个空间内，对满足工艺要求、人员舒适性以及降低能源消耗等方面将是最好的效果。
传统的对流散热器采暖方式中，散热器先加热空气，由于冷热空气的密度差，空间内热空气向上流动，冷空气向下流动，导致房间内温度产生严重的垂直失调，产生大量的无效耗热量。采用这种方式采暖，为了达到一定的供热效果，必须加热建筑物内的所有空气，而热空气又总是在房间的上半部，实际需要供暖的人和物体都在温度较低的房间底部，因此热量的利用率较低。特别是对一些大空间、半开放式空间供热，采用这种采暖方式热损失更大，供暖效果更差。往往房间顶部温度很高，底部温度低，房间高度越高，这种作用越明显，有的房顶温度高达40℃，而人的活动空间温度却只有3～5℃。这样的温度分布，不但满足不了供暖要求，而且造成大量能源浪费。
为了克服高度方向的垂直失调，目前对于高大空间建筑物的采暖，主要采用散热器+集中空调的热风采暖方式。热风采暖的工作过程和散热器系统一样，也是一种对流换热方式。如要求室内温度达到18℃，2m以上的空间也成为采暖对象，这样大部分的能源被浪费；另外，一个好的热风系统，必须要有相应良好的气流组织来实现，这样势必又造成上部空间要有大量的通风管道及空气处理设备，占用大量的空间；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，其最大特点就是不便于管理；二是设置单独的值班采暖散热器系统，全天开启，这两种方式都会加大能耗。
在辐射采暖系统中，辐射传热的比例通常在50%以上，它是一种卫生条件和舒适性均较高的采暖方式。物体的辐射能力和其绝对温度的四次方成正比。在辐射采暖系统中，辐射传热所占的比例与辐射体表面的温度有关，辐射体表面温度越高，辐射传热所占的比例就越高。
燃气辐射采暖是利用天然气、液化石油气在特殊的燃烧装置――辐射器内燃烧而辐射出各种波长的红外线进行采暖的。红外线照射到物体上后，部分被吸收，部分又被反射出来，对物体和人体进行二次加热。辐射采暖无温度梯度，就像太阳温暖地球―样，因此有“人工太阳”的美誉。
燃气辐射管采暖器是目前最流行的燃气辐射采暖器，负压式辐射管采暖器由于燃烧好，无泄漏，尾气排放好，代表了燃气辐射管采暖器的发展方向。好的负压式设备尾气可直接排放至室内，但造价稍高。燃气辐射采暖省去了将高温烟气热能转变为低温热媒热能的能量转换环节，同时减少了大量的无效供热量，热效率大大提高。由于管内烟气温度高，辐射能力强，使得它具有构造简单、外形小巧、发热量大、热效率高、安装方便、造价低、操作简单、无噪音、环保、洁净等优点，特别适用于工厂车间、体育场馆、剧院、展览馆、仓库、飞机修理库、温室大棚等场所。
燃气辐射采暖的基本原理是利用燃气在辐射管内燃烧产生高温，辐射管发出红外线对人或物体进行照射来达到取暖的目的，就像太阳温暖地球一样。红外线是电磁波的一部分，波长在0.76～100微米之间的电磁波，尤其是波长在0.76～40微米之间，具有非色散性，能量集中，热效应显著，称为热射线或红外线。燃气辐射管发出的红外线波长全部在此范围内。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，从内部对物体或人体进行加热。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，从而加热四周的其他物体。红外线辐射采暖，房间底层温度高，工作环境温暖舒适，上层温度低，因此其热利用率更高，可适用于3～50m高度的采暖。
燃气辐射管的构造一般包括燃烧器及火焰监测系统、辐射管、引风机、控制器、反射罩，具有点火控制、熄火保护程序。当接通电源后，引风机首先启动，进行15秒钟的抽吸清扫，在辐射管内产生一定的负压，在燃烧器控制入口处的负压值约为50～90Pa，燃烧所需的空气就从燃烧器侧的空气入口进入系统，在控制器内有一负压检测系统，它一旦检测到负压达到规定值后，点火装置开始点火，同时燃气侧的电磁阀打开，燃气进入燃烧器开始燃烧。如果在工作过程中，负压检测系统检测不到规定的负压值或者检测不到火焰，系统自动切断电磁阀，这充分保证了系统的安全性和可靠性。
1.燃气辐射采暖的优点主要有
1.1节约能源，大大降低运行成本
辐射采暖比对流采暖节约能源可达30～60%，主要体现在以下几方面：
第一、由于辐射采暖时辐射热直接照射采暖对象，几乎不加热环境中的空气，因此辐射采暖时的室内温度梯度小，与对流采暖相比，在室内空气温度相同的情况下，辐射采暖的实感温度比对流采暖的实感温度高2～3℃，也就是说，在保证同样的室内实感温度的情况下，辐射采暖的室内空气温度比对流采暖低2～3℃，因此室内外温差小，所以冷风渗透量也较小。
第二、由于对流采暖时，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，而辐射采暖时，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，因此整个采暖系统的热量得以充分利用。而传统的散热器采暖系统，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、电耗低，燃气辐射采暖的电耗可不计。热水采暖及热风系统中的热水循环泵及送回风机都是耗电大户。
1.2红外线对健康有益，舒适感更好
燃气红外线辐射采暖的辐射强度高，效果好。在辐射采暖的环境中，围护结构、地面和环境中的设备表面有较高的温度，有辐射强度和温度的双重作用，造成了真正符合人体散热要求的热状态，所以人体有最佳的舒适感，此时人体的实感温度高于周围环境的空气温度。同时由于提高了室内表面的温度，减少了四周表面对人体的冷辐射。
1.3启动快、升温快、停机快，运行管理简单，冷却缓慢
由于辐射采暖利用红外线传热，而红外线与可见光一样都是电磁波的一部分，都以光速传播，所以辐射面一经达到一定温度后，即可供热并解除人体或设备的冷感觉。在供暖期间，四周的围护结构、地面以及室内设备均吸收辐射热量，并蓄存一部分热量，当辐射采暖停止后，这些积蓄热量开始向环境散热，因此还可以保持一定的热环境。所以辐射采暖启动特别迅速，而冷却较缓慢，特别适用于间歇式供暖的地方，如仓库、会场、体育馆、展览馆、剧院等。
1.4建筑物维护结构的保温条件要求不高
可以对高大空间、半开放式空间进行加热，甚至可以在室外进行供暖，这是对流采暖无法做到的。可以根据不同的需要，灵活地布置，可以进行全面采暖，也可以在一个很大的空间内、在局部区域进行采暖。
1.5可以根据需要随时起停
传统散热器采暖只能在采暖期内一直运行，一旦停止采暖，水暖系统中的管线、设备则有可能被冻裂。而辐射供暖系统可以根据需要随时起停。
1.6无外部的燃烧设备
省去了庞大而复杂的锅炉及锅炉房设备，系统简单、安装周期短、不占用建筑的使用面积，辐射装置一般均安装在建筑物采暖空间的上部，所以很少占用或不占建筑物使用面积，节约了宝贵的建筑用地。
1.7一次投资低
只需在燃气管网上接管，并在系统入口安装调压稳压设备，不用安装供热锅炉及其他附属设备，没有供暖水循环系统，一次投资大大降低。同时由于热媒温度高，辐射器金属耗量低、投资更省。
1.8自动控制与温度调节容易实现
每套温度控制系统包括一个黑球温度传感器、一个控制器。黑球温度传感器装于控制区域的具有代表性的位置，控制器对传感器传来的温度信号进行比较，产生控制指令，通过控制设备的开或关调节控制温度。控制区域可根据用户的要求自由划定。在不同的控制区域，用户可根据需要设定不同的室内温度。控制器可根据用户的需要，设定24小时不同时段的温度，可设定5℃的值班采暖温度，不需要设计专门的值班采暖。还可根据用户的需要，设定一个星期内不同日期设备的工作状态，如开启时间，不同时段的温度等。
1.9结构简单，安装周期短
1.10室内空气静止，无扬灰现象，有利于人体健康
1.11燃烧洁净能源，无污染，符合国家环境保护要求
天然气、液化石油气为洁净能源。目前的燃气辐射采暖设备技术非常成熟，燃料燃烧相当完全，燃烧产物中只有CO2和水蒸气，所以尾气可直接排至室内。可以利用尾气的潜热，实现供热效率100%，充分利用能源。燃烧产生的水蒸气排至室内，增加了室内空气的相对湿度，改善了室内空气质量，体现了舒适。
2.工程实例
2.1牡丹江会展中心
牡丹江会展中心建筑面积41000m2，属于高大空间建筑，建筑局部一层层高为12m，阳光大厅最高处为24m，而且外围护结构有部分玻璃幕墙。此种建筑采用散热器+空调采暖很难保证供热效果，即使沿外围护结构和柱子上全部安装散热器也达不到设计热负荷要求，而且在没有展会召开时，能够保证值班采暖温度即可。针对这种情况，经研究决定采用散热器+空调热风采暖为主，燃气辐射采暖为辅的供暖方式。在展会召开时，三种采暖方式全部启用，充分保证采暖效果。在没有展会时，采用散热器+燃气辐射采暖来保证值班温度，关闭空调热风采暖系统，这样可以大大节约运行费用。经过运行实践，既能保证使用功能，又能节约运行成本，收到了非常好的效果。
2.2天津热带植物观光园
运用燃气辐射采暖最成功、最具影响的就是亚洲最大的热带植物园――天津热带植物观光园，建筑面积４万平方米，汇集热带雨林、亚热带和沙漠气候等各类植物三千多种。该园采用法国燃气供暖工业公司和上海电子有限公司共同推出的全球最先进的“人工太阳”燃气采暖系统，创造出与植物原生环境相近似的生态环境，使人产生身临其境之感，仿佛置身于美妙的大自然中。该系统具有投资省，运行费用低的特点。
与散热器+热风系统相比，燃气辐射采暖无论是采暖效果、设备投资、运行费用都具有明显的优势。燃气辐射供暖具有高效节能、舒适卫生、运行费用低等优点，尤其适合于具有高大空间的建筑物采暖。随着我国石油工业的发展，油气田的开发和利用，这种采暖方式的应用在不断增加。实践证明，在燃气供应许可时，采用红外线辐射采暖系统，从技术和经济上都具有一定的优越性。
随着燃气应用的逐步扩大，能源结构的调整及国家对环境保护力度的加强，我们坚信燃气辐射采暖在我国将有着更加广阔的发展前景。
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