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燃气红外线采暖系统设计及消防问题浅见

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  摘 要: 介绍燃气红外线辐射采暖系统的组成、工作原理、特点及应用范围,引据国内外有关技术标准分析燃气红外线采暖系统在设计、安装中的要求和在消防安全等方面应注意的问题。
  关键词: 燃气红外线辐射采暖系统;设计;消防;问题
  中图分类号:TU832.16 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2011)0910042-01
  
  燃气红外线辐射供暖的工作原理为:燃烧天然气、液化天然气或液化石油气(人工煤气也可用,但热值低,燃烧产物中有害物量较多,应用渐少),加热辐射金属管、板或陶瓷板,使其产生直接热辐射(也称1次辐射)和受热房间围护结构内表面和设备等表面的2次辐射及对流换热,为采暖区创造舒适的微气候条件。它也能用于生产工艺性加热,但主要用于供暖,因此以下简称燃气辐射器供暖。燃气辐射器构成:燃气燃烧器,辐射管或板,反射罩,调节、控制和安全保障组件。
  1 燃气辐射器供暖具有高效、节能的优点
  高大建筑物倘用传统的散热器(暖气片)作放热设备,大跨度房间难布置。有的车间墙上放满散热器,靠自然对流放热为主的这种供暖方式造成上下温度梯度大,达0.5~1.0℃/m,使房顶下空气温度高达32℃,但2m以下人停留的工作区空气温度分布不均,有的地方只有3℃~5℃。供热系统不是为建筑、为室内空气服务的,而应以人为本,除满足生产工艺要求外,以人员舒适与降低能耗为主要目标。倘用散热器加暖风机或集中空气处理送暖风方式,既占建筑面积,又会造成扬灰,影响卫生和人体健康,在某些场合还被禁用。至于敞开、半敞开场地的供暖,使用燃气辐射器更有无可比拟的优点。
  燃气辐射器金属管中平均温度为180℃~550℃,产生3.5μ~5.5μ波长的红外线穿过空气层,被人体、物体吸收,热效应显著。地面温度高出周围空气温度4℃~8℃,地面、墙面、物体温度和2次辐射可使2m以下的工作区空气温度分布均匀,造成舒适的微气候。辐射器采暖房间的工作区温度可比对流采暖方式低2℃~3℃,能满足同样的舒适度。房屋上下温度梯度小,上部空气温度不高,无效热损失减小。
  当用蒸汽或热水锅炉供暖时,设小锅炉η=70%,外网热媒输送热损失5%,内网及设备热损失10%。则总效率η=0.7×0.95×0.9≈60%,而燃气辐射器供暖η可达90%以上。燃气辐射器能实现完全自动化工作,调节灵活,热惰性小,无效热损失少,与传统方式比,一个采暖期可节能33%~50%。此外,它的优点还有:房间气流速度小,减少灰尘和其它有害物飞扬,工作时无噪声,不会冻结,安装工期短等等。
  2 燃气辐射器供暖应用范围
  1)生产车间的工作区或工作点(当应用于高大空旷、工作点分散的车间时,优点尤为明显);
  2)露天作业场所的工作区、工作点(具有其它供暖方式无可比拟的优点);
  3)人员短暂停留的民用建筑和敞开场地。例如:车站月台、汽车候车室、体育运动场馆、展览馆、露天或半敞开市场等等;
  4)处于施工过程中的房屋和构筑物的加热;
  5)材料和设备所需的工艺性加热;
  6)敞开场地、半敞开场地的融雪,房屋和构筑物屋面的融雪。
  3 设计中的消防安全事项
  设计时必须遵守的规范,除文献2外,还有《JBJ10-96机械工厂采暖通风与空气调节设计规范》、《GBJ16-87建筑设计防火规范》、《GB50028
  -9城镇燃气设计规范3》、《GB50316-2000工业金属管道设计规范》、《GB50235
  -97工业金属管道施工与验收规范》和《工业企业设计卫生标准》等。本文参考俄罗斯规范,补充和强调某些条文:
  1)俄罗斯《燃气红外辐射供热系统设计规范》规定:当装有燃气辐射器场所消防自动化系统(包括烟气报警、火灾信号和灭火系统)发生故障时,应能自动关闭燃气供气系统;燃气供气压力超出辐射器额定值时能自动关闭供气;应能手动遥控关闭辐射器;采暖场所应有传感器,反映空气温度和辐射温度,使辐射器保证采暖所需温度值;当有局部通风与全面通风系统时,燃气辐射器供暖系统应与它们联锁,先启动和后关闭通风系统;燃气辐射器供暖系统应能方便地维护保养与维修,检验其工作能力每一季度至少1次。
  2)除了上述技术标准规定外,在系统设计安装中还应考虑一些消防安全方面的具体作法。例如,对于燃气管线和辐射金属管等的安装,如果没有可靠的固定,一旦出现断裂等形式的损坏,将会引起燃气泄漏。所以除了要求安装吊件可靠外,还应要求尽可能将上述管线和装置直接安装固定在承重构件上,当有困难时,应要求燃气管线每一直管段上直接固定在建筑承重构件上的点在单位长度内不少于两个点,这里的单位长度应根据管材的刚度来确定。当钢结构建筑内采用这种采暖系统时,用于安装上述管线等装置的钢结构应能达到不低于二级耐火等级建筑相应构件耐火极限要求1。另一方面,高大空间采用此类采暖系统时,燃气主管线有时以立管的形式安装在采暖空间或房间内,此时应采取措施防止这些立管受到外力撞击而发生断裂、泄漏,特别是一些有叉车、铲车等操作的空间内部。第三,对于燃气泄漏的早期预警,因为此类采暖系统在安全技术方面较为完善,出现泄漏事故的几率实际上较低,但有条件时仍应考虑在建筑吊顶或顶棚下(当燃气为液化石油气时应在地面或最靠近燃气管线和辐射金属管的可造成燃气聚集的空间平台上)安装可燃气体泄漏浓度报警装置,并应将其与采暖系统的供气主阀门联动。
  燃气红外线辐射器供暖是项方兴未艾的供暖新技术,随西气东输与引进液化天然气,其应用将逐渐广泛。目前我国尚未有国产燃气辐射器生产的报道,参照欧盟标准、俄罗斯等国标准,编制我国燃气红外线供暖辐射器制造的行业标准应提到议事日程上来了。
  (注1:对于安装有燃气红外线采暖系统的钢结构建筑,当发生燃气泄漏时,由于燃气在开阔空间内的燃烧往往以爆炸的形式传播,所以如果屋面作泄爆设计,则因燃气燃烧造成的对于屋顶承重构件的威胁实际上并不大,但如果因地面上的可燃物燃烧而造成屋顶承重构件损坏,进而将导致燃气管线断裂,将是危险的。)
  
  参考文献:
  [1]陈兴华,俄罗斯《燃气红外辐射供热系统设计规范》编制近况,暖通制冷设备,2003(6):53~54.
  [2]GBJ19-87采暖通风与空气调节设计规范,2003年版.
  [3]GBJ16-87建筑防火设计规范2001年版.
  
  作者简介:
  纪永红,女,青岛市公安消防支队。

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