燃气红外线辐射供暖技术在某工业厂房内的应用
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摘要：作为一种新型的供暖方式，燃气红外线辐射供暖技术在高大空间的供暖中有着独特的优越性。文中介绍了燃气红外线辐射供暖方式的机理、设备的分类方法、排烟管道的设置、燃气供应等情况，并通过设计实例，介绍了如何进行燃气红外线辐射供暖系统设计。
关键词： 高大空间 供暖方式 燃气辐射
中图分类号： TS914.3+2 文献标识码： A 文章编号：
1 燃气红外线辐射供暖系统简介
燃气红外辐射采暖系统以天然气、液化石油气等为燃料，可直接吊顶安装在天花板上，设备由4个主要部分组成：控制箱燃烧器、辐射管、反射板和排气装置。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等，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。
2 燃气红外线辐射供暖系统优缺点
在高大空间建筑物内，2m以下是人员、设备密集的空间，这里才是供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。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+暖风机、集中送风的热风供暖方式及燃气红外线辐射供暖方式。下面对三种高大空间供暖方式管进行比较。
燃气红外线辐射供暖系统与传统供暖系统的比较
另外，燃气红外线辐射供暖系统与传统供暖相比还有以下优势：可解决敞开空间、热损失大的空间及大量换气空间的采暖；快速或间隔时间采暖场所的采暖；自动运行—温度自动控制，自动运行等。
3 设计实例
大连某工程主厂房为一大型装配车间，车间长度为204米，高约15米；另围护结构下部为1.0米高的37 墙，上部均为100mm厚的保温彩钢板，开窗面积较大，室内设计温度为16℃。在该项目中，经对传统的散热器+大型暖风机的对流型采暖和燃气红外线辐射供暖两套方案进行比较，最终选用了燃气红外线辐射供暖方式。
燃气辐射管供暖器是目前最流行为燃气辐射供暖器，根据辐射强度的不同，燃气红外线辐射供暖器分为高强度、中强度、低强度型设备。按燃烧通风的方式又分为正压式和负压式。按设备型式又分为直线型和U型。
高强度设备通常用在空间高度特别高大的建筑物中（20米以上），辐射体表面的温度一般在900℃以上。中强度设备辐射体表面温度一般在600℃左右，适合于中等高度的建筑物（3米以上，20米以下），低强度设备辐射体表面温度一般在500℃以下。本工程生产厂房高度为15m，故选用低强度设备辐射。
正压式产品由一套控制装置，燃烧器和一定量的辐射管组成，其中燃烧器的结构包括风机、燃烧头和燃烧室。风机位于燃烧室的上方。燃烧依靠的是一次风和二次风的供给。一次风指的是供给燃气的同时附带的可使燃气点燃的足量空气。二次风则指被直接供给到燃烧室中维持燃烧的空气。为了保证燃烧过程的完全，空气必须过量，这在一定程度上减少了热量的输出。正压式设备重要的燃烧器部件如风机和轴承不会接触到高温高湿烟气中，相对于负压燃烧系统将极大增加燃烧器寿命。负压式（真空）产品由一台真空泵、一套控制系统、一定数量的燃烧器和辐射管组成，真空泵位于燃烧室的下方。这种设备的特点是非常安全。由于系统中的压力小于建筑物中的压力，所以即使燃烧器或管路中存在缝隙，燃气也不会外泄，更加不会造成危险。真空泵使一定比例的燃气和空气流过燃烧器前端的混合室，达到科学的混合比，确保了燃气完全高效的燃烧。尾气排放好，好的负压式设备尾气可直接排放至室内。从价格上而言，同样的热输出，负压产品要比正压产品昂贵些。本工程项目中，鉴于业主提出要采用使用寿命长的设备，同时降低成本，故选用正压式燃气辐射管。
U型设备紧凑，引风机和燃烧器在同一端，接电方便，沿着辐射管长度方向的温度较均匀，辐射管的热膨胀补偿性好，是燃气辐射管的发展方向，直线型设备沿着辐射管长度方向的温度降大，温度不均匀。ASHRAE推荐，辐射器的安装位置要靠近外墙或负荷大的区域。我国《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》也指出，布置全面辐射供暖系统时，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%。燃气红外线辐射器的安装高度，应根据人体舒适度确定，但不应低于3m。燃气红外线辐射器用于局部工作地点供暖时，其数量不应少于两个，且应安装在人体的侧上方。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。实际工程中，7.5m的安装高度比较合理。本项目结合两种辐射管的特点，厂房四周方向设置U型辐射管，厂房内区设置直线型辐射管。
燃气红外辐射供暖器在工作时无论使用天然气还是液化石油气，燃烧后尾气均为二氧化碳和水。在标准中可以直接室内排放，如果厂房对排放有要求，尾气可通过穿墙的排放管排到室外，系统配有相应的排风帽；燃气红外辐射供暖器工作时需要的助燃空气一般都取自室内，如果厂房内对空气成分要求相当精确，在燃烧器前端也可接上进气管，从室外引进空气。在前端安装进气管，末端进行室外排放的情况下，燃气红外线辐射供暖器工作时对室内空气成分没有一点影响。
4 安全性问题
燃气红外线辐射型供暖器所使用燃料是燃气，可以使用燃气的种类有：天然气、液化石油气或人工煤气等清洁燃料。
燃气是一种可燃的，且极易与空气形成爆炸性混合物的气体，其输送的安全性要求很高。燃气输送均采用管道输送，室内燃气管道按燃气输送压力分只有中压B供应方式和低压供应方式两种。输送压力低于5kPa为低压供应方式，输送压力低于200kPa，高于5kPa为中压B供应方式。一般情况，按燃气辐射型供暖器对所使用的燃气压力的稳定性要求，来选择低压方式或中压B方式供气。由于目前燃气辐射型供暖器所要求的燃气压力在±5mbar 以内，因此，较普遍做法是采用中压B方式供气，再在燃气辐射型采暖器前设置阀门和调压稳压器。燃气管道的水力计算，根据输送燃气介质的不同选用不同的计算方式或查找相应燃气介质的计算图表。厂房内燃气管道均为沿墙或柱敷设，并按规定设置管道支架。中压燃气管道采用无缝钢管，焊接连接，与设备或阀门等可采用法兰或丝扣连接。燃气管道高点设置放散管，其出口处设阻火器。燃气管道接入厂房的总入口设置紧急切断阀和主干管阻火器。
另外，根据燃气辐射型采暖器的运行机理，我们可以清楚看到，燃气辐射型供暖器本身就是一个燃烧器，对其使用空间必定有安全要求。设计时应了解其设备选用同燃气供应条件和燃气种类关系，同时，了解与所使用的空间关系。首先，考虑燃气供应情况，其次，考虑所需要供暖的空间是否可以采用燃气辐射型供暖器，然后，根据燃气种类和热负荷选用设备。设计时为了安全的使用，应对需供暖的空间了解要全面，使用的环境类别(爆炸危险和腐蚀性等)、空间大小、地面受热体种类及大小等(如：设备大小及布置、工作人员操作位等要留出安全距离)。
燃气辐射型供暖器具有熄火保护、电压保护、接地保护、负压保护、进气压力保护。此外，在每台燃烧器附近安装可燃气体泄漏探头；在主气管道燃气阀门附近安装可燃气体泄漏探头。在每个建筑内设中央控制箱，可燃气体泄漏探头和中央控制箱相联；此外，中央控制箱和主气管道，电磁切断阀和建筑物内的通风装置以及燃气设备的控制系统等也要连接。当可燃气体探头探测到有燃气泄漏时，中央控制箱即发出声光信号通知值班人员，同时切断燃气进气阀，并打开通风系统，同时燃气采暖设备停止工作。
总之，燃气辐射型采暖器的选用要充分考虑到多方面的安全性。
5 结论
目前，在许多发达国家已有多种新型的燃气供暖设备，具有高效节能、舒适卫生、运行费用低等特点。实践证明，在燃气供应许可时，采用燃气红外线辐射供暖系统，从技术上和经济上都具有一定的优越性。”燃气红外线辐射供暖在我国将有着广阔的发展前景。
6 参考资料
6.1 《实用供热空调设计手册》北京：中国建筑工业出版社2008
6.2 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012（2012 年版）北京： 中国建筑工业出版社2012
6.3 《城镇燃气设计规范》GB50028-2006（2006 年版）北京：中国建筑工业出版社2006
6.4 《ASHRAE HANDBOOK》
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