燃气热辐射采暖在工业厂房应用与设计注意事项

顾金松

摘 要：本文阐述了燃气辐射供暖的原理、优缺点、安全性、工业厂房应用设计时需结合厂房内机床设备特性、天车运行行程、联合支架布置等因素，综合考虑采暖设备布局及安装方式的注意事项。

关键词：工业厂房；燃气辐射供暖；辐射采暖优缺点；安全可靠性；设计注意事项

中图分类号：TU832 文献标识码：A

工业厂房的空间高度一般在4m～20m，由于热分层现象，热梯度为上热下冷。采用传统空气对流热能的传递方式，由于热空气上浮人和设备层根本达不到正常的工作和工艺温度环境，这一问题长期困扰着设计人员。近几年从国外引进的一种新兴燃气热辐射采暖技术，相对解决了工业厂房高大空间采暖的问题。

一、原理

对太阳光谱分析表明，太阳光按波长分为宇宙射线、紫外线、可见光和红外线，而红外线主要为热能，传输过程中能量几乎不损失，到达地球表面后被吸收。地球表面吸收红外热能后储存起来，然后通过对流传导到空气中使温度上升，红外辐射采暖就是模拟太阳温暖地球的原理，采用可燃气体（天然气、液化石油气等）为燃料，在封闭的管道中直接燃烧，将辐射管道直接加热到一定温度，辐射管产生红外辐射线向地面传递热量，从而实现采暖目的。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。

二、辐射采暖和传统对流采暖比较之优势及缺点

1.采暖舒适度（如图1所示）

传统的散热器采暖系统针对高大空间的建筑适应性差。由于散热器采暖系统靠加热空气，通过空气的对流实现供暖。散热器在安装过程中只能沿建筑外围护结构布置，造成水平方向的温度场分布很不均匀，建筑物中心区域温度难以保证。而辐射采暖原理，热源通过辐射红外线直接加热被照射到的人体和物体表面，相应提高了工作区围护结构和地面表面的温度，减少了工作区围护结构和地表对人体的冷辐射，舒适感提高。

2.不占用空间

燃气辐射采暖系统不占用建筑面积，而且在空间上减少了管道数量，从而为工艺管道布置创造了条件，使厂房内整洁美观。此外，运行、维护、检修保养的工作量大大减少，彻底消除传统采暖系统跑、冒、滴、漏等弊端。做到了节能、降耗。

3.节能

工业厂房密封性欠佳，因为产品转运过程中造成外门冷风侵入严重。采用传统采暖系统：据统计，考虑到换热站热效率、管道热损失、散热器换热效果等因素，传统形式系统的最高热效率仅为60%左右。而辐射采暖则不同，其奥妙在于它模拟了太阳产生的只对被辐射物加热而对传导介质（空气）加热作用较弱的那段红外线（2～20微米），所以辐射采暖系统的直接供暖对象不是采暖空间中的空气，而是取暖目的物，如工作人员、设备等。取暖目的物按其自身的物理特性吸收红外线，然后通过其接触的空气的表面向采暖空间内的空气传递热量。比传统对流采暖节能30%～50%。

4、操作灵活

由于燃气红外辐射采暖系统是自成体系的采暖系统，它不受其他条件的限制，可根据气候条件及上下班时间，随时开启随时关闭和可在24h内设置4个时间段自动开启和关闭。

5.初建投入少、运行成本低

相同面積的采暖投资与锅炉相比可减少10%，年运行费用可节省50%，且不占用室内有效空间，不需建锅炉房，无须专人操作。由于该系统结构灵巧、自动控制，除燃料花费外无需其他费用和人员开支，如锅炉系统的年检修费、洗炉、年检、安全培训、排污等费用。

6.燃气辐射采暖的局限性和缺点

主要是在易燃易爆的环境中就无法使用。再次，辐射采暖因为辐射管的温度相对较高，约180℃～400℃之间，对于物体距离辐射管的最小距离有一定的要求。

三、安全可靠性方面

1.根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）第3.1.1条：“利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产”火灾危险性类别属于丁类。因此，建筑物采用燃气辐射采暖系统火灾危险性等级比较低。单层高大厂房的设计中，丁类与戊类建筑相差无几。可见，采用燃气辐射采暖不会增加建筑物的危险性和设计难度。

2.根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003），建筑物采用燃气辐射采暖系统时应设置可燃气体报警装置。一旦有燃气泄漏报警，应具备紧急切断气源的自动或手动装置。

3.设备自身及燃气输配系统都采取了一系列安全措施。设备内的燃烧只在辐射管内程负压时才能进行，且系统管道、阀门等气严格密封、无泄露；燃烧器配备自动点火装置，无爆燃点火现象；具有熄火保护装置、风压过大安全装置、烟道堵塞安全装置及故障、失电、误操作等安全保护装置。业主在选用燃气辐射采暖设备时需注意设备是否具有国家燃气用具质量监督检验中心提供的有效的检验报告。所有燃气辐射采暖系统是安全高效的采暖方式。

四、工业厂房燃气辐射采暖设计中应注意事项

1.根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003），“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”，该系统适用于高度高于4m的高大空间采暖。

2.辐射采暖因为辐射管的温度相对较高，约180℃～ 400℃之间，对于物体距离辐射管的最小距离有一定的要求。所以在工业厂房辐射采暖设备布局要考虑精密数控机床与采暖设备的距离，避免机床立柱因吸收红外线过热而出现加工误差。所以先确认工艺设备布局，在规划燃气设备布局。

3.一般悬挂在厂房立柱牛腿下，但现代工业厂房一般联合支架较宽，悬挂在牛腿下容易造成联合支架上的电缆、工业管线与设备过近，出现不安全因素。因此需根据联合支架设计考虑采暖设备的安装方式及方案。

4.确定布局和设备悬挂方式及位置后，要考虑天车运行的行程限制，避免小车运行碰撞燃气设备及燃气管道造成安全事故。

5.燃气设备控制终端分组，主要从节能方面考虑，根据各种加工设备的不同特点和使用性质确定。例如数控加工中心、磨齿机、插齿机这类型设备一般是24h运行，这些加班设备区域设为一组；经常不许要加班的设备区域设为一组。

参考文献

[1] GBJ16-87，建筑设计防火规范（2001年版）[S].

[2] GB50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范[S].

[3]郑雪晶.燃气辐射采暖工业厂房采暖能耗的研究[D].哈尔滨工业大学，2005.