燃气红外线辐射供暖的应用与设计

李志均 朱子健

(南车四方车辆有限公司 规划资产部，山东 青岛266111)

燃气红外线辐射采暖是利用天燃气、液化石油气、煤气等可燃气体，通过特定的燃烧装置、辐射装置进行燃烧，进而产生一定波长的红外线，利用这种射线传播，进行热能转移实现供暖的方式。

图1

燃气红外线辐射采暖源自于欧美发达国家，从2000年开始在国内大规模应用。该设备具有高效、环保、节能、安全的特点很快为用户接受，被称之为“高大空间建筑物最经济、最有效的供热方式”。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，耗能高，不符合国家节能政策，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。

图2、图3是辐射采暖与常规对流采暖的比较示意图。

图2 辐射供暖与常规对流供暖的比较

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。

图3 辐射供暖与常规对流供暖室内温度随高度的变化

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 燃气辐射器供暖应用工程实例

正如我国《采暖通风与空气调节设计规范》“条文说明”中指出的，“目前，在许多发达国家已有多种新型的燃气采暖设备，具有高效节能、舒适卫生、运行费用低等特点。该采暖方式尤其适用于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。”

据资料报道，俄罗斯采用燃气辐射器供暖的项目已有几百个，具代表性的实例有：秋明油田机械制造厂综合车间，位于莫斯科至基辅车站的欧洲最大的机车维修装备库，弗努科伏国际与国内主航线飞机维修车间等。

4 工程实例分析

南车四方车辆有限公司客修基地坐落在青岛市城阳区棘洪滩镇。采用燃气红外辐射采暖系统一期工程为铝合金焊接厂房、构架焊接厂房，建筑面积30000m2，客车修理总装车间，建筑面积44000m2，投资总额：360万元。二期工程为铸锻公司新上的机加工厂房、铸造厂房等共计10万m2，投资总额800万元。

以客车修理总装车间，建筑面积44000m2为例进行经济性分析：

表1 传统燃气锅炉与燃气红外辐射采暖系统方案对比

表2 一次性投资经济对比

本工程采用红外辐射采暖系统具有显著的经济效益，符合国家降能减排政策要求，以下列表比较燃气锅炉采暖系统和红外辐射采暖系统经济性。

表4 经济性对比分析

相对于燃气锅炉采暖系统，红外辐射采暖系统每年可节省165.83万元，在两年半的时间内即可收回投资。

从运行工况看，辐射采暖直接加热，不会被空气吸收，因此它特别适合于换气频率高的建筑物（如铝合金焊接厂房），这样辐射热就可比燃气采暖系统节省可观的能源。节省能源60%以上。采暖以红外波的形式传播，所以是导向式的。选择正确的地点安装辐射采暖系统不会形成“冷点”。辐射加热系统没有空气循环，所以减少了由空气引起的污染。射加热系统是直接加热冷的物体而无需加热整个建筑。其结果是与燃气方式相比，辐射采暖系统达到高大空间所需温度的时间更快。升温时间短也就节省了燃料，这使采暖系统更符合现代化灵活的工作布局的要求。辐射加热在开门以后可以较快地恢复温度。若单体运行出现问题，不影响整体采暖。设备相对简单，维修维护简单、费用低。

5 设计中应注意事项

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。

燃气辐射供暖系统竣工验收时，需编制的技术文件有：

①供暖系统的设计图纸及说明。其中应有采暖通风、燃气供应、供电、自动化等内容。有供暖系统热负荷计算，辐射器数量计算和安装位置的确定等；②燃气辐射器的相关技术文件；③系统运行和维护管理说明书；④安全技术方面的指示书。

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。

［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[J].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[S].2001.

［3］中国人民解放军空军工程研究局.03K501-1燃气红外线辐射采暖系统设计选用及施工安装[S].北京：中国建筑标准设计研究院，2003.