Справочник строителя | Системы парового и лучистого отопления

СИСТЕМЫ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ

Лучистые приборы отопления обеспечивают передачу лучистой теплоты на нагрев внутренних поверхностей в отапливаемом помещении. Такими нагреваемыми внутренними поверхностями являются строительные конструкции, мебель, служебное и технологическое, оборудование, спортивные и развлекательные площадки, люди.

По конструктивному исполнению лучистые системы отопления подразделяются на: панельные, по трубкам которых проходит перегретая вода; трубчатые змеевики, закладываемые при изготовлении строительных конструкций; газовоздушные; радиационные подвесные или настенные.

ПАНЕЛЬНОЕ ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Конструктивные особенности панелей лучистого отопления рассмотрены в разделе Конструктивные особенности нагревательных приборов для различных методов отопления по схеме на рис. 1. Обычно панели лучистого отопления монтируются в подвесном положении к строительным перекрытиям помещений. На рис. 1 показан пример панельной лучистой системы отопления, сооруженной в цехе сборки автобусов. Сборщики автобусов располагаются на полосной площадке 1 по длине сборочного цеха. Перекрытие имеет металлические фермы 2, к которым крепятся панели лучистого отопления 3. На рисунке хорошо видны панели лучистого отопления 3. Они расположены по оси над средней частью монтажной полосной площадки. Это обеспечивает подачу лучистой теплоты для обогрева поверхности пола монтажной площадки и работающих на ней людей. Локальный обогрев рабочих мест позволяет отказаться от нагрева воздуха в объеме всего цеха, что обеспечивает экономию значительного количества теплоты и вместе с тем создает комфортные температурные условия непосредственно у мест постоянного нахождения людей.

лучистые отопительные панели

Рисунок 1. Цех , где над рабочей площадкой к металлоконструкциям подвешены лучистые отопительные панели: 1  - подвешенные к металлическим конструкциям панели лучистого отопления

Фирмы-производители поставляют на рынок несколько конструктивных модулей панелей. Их выбор и сборка производятся по требуемой тепловой производительности. На рис. 1 показана ленточная сборка панелей, что создало образование лучистого теплового потока по всей длине монтажной площадки.

Тепловая производительность панелей лучистого отопления зависит от конструктивного решения и температурного перепада между средней температурой на поверхности панели и температурой воздуха в зоне лучистого нагрева:

(1)

На графике рис. 2 даны кривые удельной тепловой производительности qл.от.пр, Вт на метр длины панели определенной конструкции в зависимости от перепада температур ∆tл.от.пр.

Графики на рис. 2 относятся к конструкции панели лучистого отопления модели DS 3 (итальянской фирмы «Sabiana»), которая состоит из трех параллельных труб: средней - диаметром 26,9 мм; двух крайних - диаметром по 21,3 мм. Все три трубы объединены в листовое оребрение длиной 2 м. В модели DS 3/30 ширина листового оребрения 300 мм. В модели DS 3/60 соединены две модели шириной по 300 мм, что образует панель шириной 600 мм. Имеется и широкая лучистая панель DS 3/90 размером по ширине 900 мм, соединенная по ширине из трех моделей по 300 мм.

Графики зависимости удельного теплового потока от перепада температур

Рисунок 2. Графики зависимости удельного теплового потока qл.от.пр, от перепада температур ∆tл.от.пр подвесных панелей лучистого отопления моделей DS 3/30 и DS 3/60 итальянской фирмы «Sabiana»

Автор наблюдал эффективную работу этих конструкций лучистых панелей, расположенных над рабочими участками в прокатном цехе Волжского трубного завода, построенного по итальянской технологии изготовления высокопрочных толстостенных труб (методом выдавливания) для нефтяной и газовой промышленности.

ПРИМЕР 1. Исходные условия: Рабочий участок в сборочном цехе имеет размеры: длина 3 м, ширина - 1,5 м, высота - 14 м. Для обогрева рабочего участка решено применить лучистую систему отопления итальянской фирмы «Sabiana».

Требуется: Определить тепловую мощность и тип панели лучистого отопления по параметральному графику на рис. 2.

Решение: 1. Для перекрытия лучистой теплотой рабочего участка необходима подача лучистой теплоты на пол в удельном количестве qт.л = 180Вт/м2.

2. Определим требуемое количество теплоты от панели лучистого отопления, подвешенной к конструкциям перекрытия цеха:

3. По формуле (1) вычисляем средний температурный перепад:

4. По графику на рис. 2 находим, что при ∆tл.от.пр = 82 °С для модели DS 3/30 удельная тепловая производительность qл.от.пр = 400 Вт/м.                                                                                     

5. Длина панели DS 3/30 равна l = 2 м. Вычислим теплоотдачу в расчетном режиме от одной панели: Qт.от.л = 400 · 2 = 800 Вт.

6. Вычислим расчетный расход перегретой воды по трубкам панели лучистого отопления:

Регулирование теплоотдачи панели лучистого отопления рационально проводить методом качественного регулирования смешением начальной температуры воды twг1, подаваемой в трубки панели. Из графика на рис. 2 хорошо видно значительное снижение удельного теплового потока от лучистой панели qл.от.пр, Вт/ м, при снижении температурного перепада ∆tл.от.пр.

Используя насосную смесительную схему теплоснабжения панелей лучистого отопления автоматического сокращения подачи в смесительный насос перегретой воды с температурой Тwг1 и увеличения в смеси обратной воды с температурой Тwг2 = twг2 = 70 °С, можно понизить температуру смеси twг1 и соответственно понизить поток лучистой теплоты от подвесных панелей систем лучистого отопления.

ГАЗОВОЗДУШНОЕ ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ

На схеме (рис. 1.2) показана система лучистого отопления от нагретой поверхности двух воздуховодов, по которым проходит газовоздушная смесь. От сжигания газа в генераторе образуется газовоздушная смесь с температурой до 280 °С.

Полученная газовоздушная смесь по воздуховодам от работы вентилятора перемещается по замкнутой схеме воздуховодов, как это показано на рис. 1.2.

Более простая система лучистого отопления с использованием в качестве источника теплоты сжигание природного газа разработана и выпускается отечественной фирмой ОАО «Промгаз».

На рис. 3 представлена схема нагревателя лучистого типа - НЛТ, подвешиваемого под потолком помещения высотой более 6 м. Номинальная тепловая мощность – 30-50 кВт. Соответственно расход природного газа - 3,0-5,0 м3/ч. Потребляемая электроэнергия на привод вентилятора газовой горелки 0,6 кВт. Масса агрегата - 160 кг.

Схема нагревателя лучистого типа НЛТ на газовом топливе

Рисунок 3. Схема нагревателя лучистого типа НЛТ на газовом топливе: 1 - подводка природного газа; 2 - забор воздуха для сжигания газа; 3 - газовая горелка с вентилятором; 4 - автоматика горения газа; 5 - трубы лучистого нагрева от сгорания газа; 6 - отражательный щиток с теплоизоляцией с верхней стороны; 7 - подвески агрегата НЛТ к конструкциям перекрытия; 8 - выход в верхнюю зону помещения продуктов сгорания газа

На рис. 4 показан внешний вид лучистого нагревателя. Все узлы камеры сгорания, автоматики, надувочного вентилятора закрыты кожухом.

Подводка природного газа и выброс продуктов сгорания осуществлены в верхней части помещения . В помещении имеется общеобменная вентиляция, которая обеспечивает отведение в атмосферу продуктов сгорания природного газа.

Лучистый нагреватель

Рисунок 4. Внешний вид нагревателя лучистого типа

Фирма «Промгаз» провела натурные измерения величин температур воздуха в производственном цехе высотой 14 м. Первоначально цех отапливался горячим воздухом, подаваемым от приточных вентиляционных систем с высоты 4 м.

На схеме рис. 5, б видно, что при воздушной системе отопления комфортная температура воздуха 20 °С устанавливалась на высоте выпуска подогретого воздуха в цех. Под влиянием гравитационного давления горячий воздух основной массой поднимался под перекрытие цеха, где температура воздуха составляла 40 °С. Наличие столь высокой температуры воздуха под перекрытием увеличивало перепад температур (tB - tm), что примерно, на 40 % увеличивало теплопотери через перекрытие цеха. Наличие повышенных теплопотерь в верхней зоне цеха приводило к тому, что в рабочей зоне нахождения людей создавались дискомфортные температуры воздуха - tв = 5 °С.

Результаты измерений распределения температур воздуха по высоте цеха при двух различных системах отопления

Рисунок 5. Результаты измерений распределения температур воздуха по высоте цеха при двух различных системах отопления: а - лучистое отопление с использованием нагревателей лучистого типа 1; б - воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией

При проведенной реконструкции системы отопления и вентиляции задача обогрева рабочей зоны цеха была решена с помощью приборов лучистого нагрева 1, смонтированных под потолком (рис. 5, а). Как известно, воздух прозрачен для лучистого потока, но его энергия хорошо прогревает пол, технологическое оборудование и людей. Так замеры температур по высоте цеха показали - в рабочей зоне она достигает комфортной - t = +18 °С, а по высоте она понижается до 10 °С, и это сократило трансмиссионные теплопотери, а в целом экономия теплоты превысила 40 %.

ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ ОТ ИНФРАКРАСНЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ

Отечественное предприятие ЗАО «Сибшванк» (г. Тюмень) разработало и производит газовые инфракрасные нагреватели. На рис. 6 представлена принципиальная схема газового инфракрасного нагревателя.

Принципиальная схема газового инфракрасного нагревателя

Рисунок 6. Принципиальная схема газового инфракрасного нагревателя: 1 - подвод газа; 2 - автоматика тарелочного устройства; 3 - смешивающая камера сгорания; 4 - распределительная камера продуктов сгорания газа; 5 - нагреваемые керамические перфорированные плитки; 6 - направляющий диффузор потока излучения

По трубопроводу 1 к блоку автоматики 2 подводится природный газ. Сгорание газа в камере 3 обеспечивается эжекцией воздуха (показано стрелками), в количестве, обеспечивающем высокую полноту сгорания газа, что контролируется автоматикой блока 2. Теплота сгорания газа распределяется в камере 4 и затрачивается на нагрев пористой керамической плитки 5. Через 40-50 с после зажигания газа керамическая плитка 5 нагревается до рабочей температуры 800-1000 °С. Нагретая до такой высокой температуры раскаленная керамическая плитка становится источником теплового инфракрасного излучения.

На рис. 7 показан газовый излучатель инфракрасного типа ГИИ, производимый фирмой «Сибшванк» в пяти типоразмерах, технические характеристики которых представлены в табл. 1.

Газовый излучатель инфракрасного типа ГИИ

Рисунок 7. Газовый излучатель инфракрасного типа ГИИ.

Таблица 1. Технические характеристики газовых инфракрасных излучателей фирмы «Сибшванк»

№ п/п

Наименование показателя

ГИИ-5

ГИИ-10

ГИИ-15

ГИИ-20

ГИИ-31

1

Номинальная тепловая мощность, кВт

5

10

15

20

31

2

Максимальное давление газа перед регулятором давления излучателя, Па

10 000

10 000

10 000

10 000

10 000

3

Расход газа при номинальной мощности:

         

м3/ч для природного газа

0,5

1,0

1,5

2,0

3,1

кг для сжиженного газа

0,39

0,78

1,17

1,56

1 2,4

4

Температура излучающей поверхности, °С

800-1000

800-1000

800-1000

800-1000

800-1000

5

Содержание окислов азота в сухих неразбавленных продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха 1 мг/м3, не более

40

40

40

40

40

6

Содержание окиси углерода в сухих неразбавленных продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха 1 мг/м3, не более

220

220

220

220

220

7

Масса, кг

8

12

16

21

36

8

Габаритны, мм:

         

длина

506

874

1242

1610

1386

ширина

316

316

316

316

538

высота

285

285

285

285

550

 

В табл. 1, помимо технических характеристик аппаратов ГИИ, приведены данные о содержании вредных выбросов при коэффициенте избытка воздуха при сжигании газа, равном 1. Выбрасываемые в верхнюю зону вредности подлежат удалению от работы общеобменной вентиляции. При этом концентрация вредностей в выбросном вытяжном воздухе должна быть не выше предельно допустимой в выбросном воздухе (ПДВ).

Расчет и проектирование систем лучистого отопления с использованием газовых инфракрасных излучателей имеет ряд отличий от расчетов и проектирования водяных и паровых систем отопления. Первое отличие заключается в том, что расчет теплопотерь через наружные стены, окна, фонари и перекрытия при применении потолочных лучистых нагревателей должен проводиться с учетом значительного изменения температуры воздуха по высоте цеха (см. рис. 5).

Второе отличие - размеры по площади потока лучистой теплоты на поверхность пола зависят от размеров лучистого нагревателя и его конструкций. Поэтому фирмы-изготовители предлагают обращаться к ним для выполнения расчета системы отопления с газовыми инфракрасными излучателями.

Поделитесь ссылкой в социальных сетях