摘要： 高大廠房建筑因體量大造成溫度梯度大、溫度分布不均勻，這一問題長期困擾著設計人員。燃氣紅外線輻射采暖技術是從國外引進的一種新興技術，對解決這個問題很有幫助。本文闡述了燃氣紅外線輻射采暖的原理，分析了輻射采暖方式的特點，并用實例介紹了這種采暖方式的設計方法。

關鍵詞： 定檢機庫 天然氣 紅外線 輻射采暖 節(jié)能

1 引言

我國的天然氣資源非常豐富，隨著國家能源戰(zhàn)略的轉移和勘探開采技術的不斷發(fā)展，近年來在我國西部探明并成功開發(fā)了一批優(yōu)質天然氣田，現(xiàn)已形成塔里木、柴達木、陜甘寧和川渝4個國家級的天然氣田，已經(jīng)具備了天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎和條件。據(jù)悉，天然氣作為一種清潔高效的能源和優(yōu)質化工原料，在全世界能源結構中所占的比例已達24％，而在我國，目前天然氣在能源結構中所占的比例只有2.2％。據(jù)中國石油天然氣集團公司副總經(jīng)理鄭虎在2000中國國際石油天然氣會議新聞發(fā)布會上透露，我國已將天然氣開發(fā)和利用作為21世紀初能源結構優(yōu)化和石油工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重點，爭取用十年左右的時間，使天然氣在中國能源消費結構中的比重由目前的2.2％提高到8％左右, 隨著新疆塔里木全國最大的天然氣田的誕生及西氣東輸工程的實施，連同開發(fā)海上石油天然氣和利用國外天然氣在內，到2010年將有望實現(xiàn)這個目標^[1]。勿庸置疑，在國家大力發(fā)展天然氣工業(yè)的形勢下，天然氣作為清潔能源在工業(yè)生產(chǎn)和國民生活的能源消費中所占比例將越來越大。在這種情況下，如何響應國家政策，更好地推廣天然氣在暖通空調業(yè)的應用的問題，是擺在業(yè)內人士尤其是暖通空調設備制造廠家、銷售商家和設計人員面前的一個課題。本文結合工程實例對燃氣紅外線輻射采暖技術及其應用作一個簡要介紹。

2 燃氣紅外線輻射采暖技術特點分析

燃氣紅外線輻射采暖技術是一種低強度遠紅外輻射采暖技術，以其均勻舒適的供暖性能、高效節(jié)能的運轉方式、保護環(huán)境和安裝方便的優(yōu)良特性在大空間建筑采暖方面?zhèn)涫芮嗖A。

2.1 基本原理

燃氣紅外線輻射采暖系統(tǒng)由一個或多個獨立的真空系統(tǒng)組成。每個真空系統(tǒng)包括一臺真空泵、控制系統(tǒng)、一定數(shù)量的發(fā)生器和熱交換器。系統(tǒng)的熱交換器由100mm直徑的鋼管連接而成的管路及覆蓋在其上方的高效鋁合金反射板構成，如圖1所示。

圖1 燃氣紅外線輻射采暖系統(tǒng)示意圖

該系統(tǒng)采用天燃氣、液化石油氣或煤氣等氣體作熱源，經(jīng)發(fā)生器燃燒后，加熱發(fā)生器中的空氣，借助于離心風機或真空泵的作用，將加熱后空氣及燃燒后的產(chǎn)物輸送到輻射管內，加熱輻射管至一定溫度，輻射管產(chǎn)生遠紅外線，向外傳遞熱量。該系統(tǒng)是根據(jù)太陽加熱地球表面的原理設計制造的，太陽向地球供給能量的電磁波譜分析結論顯示：波長10^-8微米（μ）以下的為宇宙射線，波長在5×10⁸μ以上的為聲能電波，熱能輻射波的波長范圍主要在2-10μ之間。該系統(tǒng)能模擬太陽產(chǎn)生出只對被輻射物加熱而對傳導介質（空氣）不加熱的那一段熱能輻射波（波長2-12μ）。所以該系統(tǒng)的直接供暖對象不是采暖空間中的空氣，而是取暖目的物：空間內的工作人員、設備工具等。這些取暖目的物按照其自身的物理化學結構特點吸收并儲存接收的熱能，然后通過其接觸空氣的表面向采暖空間內的空氣傳遞熱量，從而較好地解決了一直困繞暖通技術界的各種軍事、民用庫房等高大空間采暖的難題。

2.2 技術特性

2.2.1 高效節(jié)能 該采暖系統(tǒng)產(chǎn)生的遠紅外線直接加熱地面、設備、人體，被加熱體吸熱后變?yōu)閮δ苎b置再次向空間放熱，這褪貢患尤忍邐露雀哂謚芪Э掌?露齲??筆故夷誑掌?虜鬮露扔肷喜鬮露冉詠?６?捎枚粵髟?淼墓┡?低呈侵苯蛹尤瓤掌??捎諶繞?細⌒緯墑夷誑掌?喜鬮露讓饗愿哂諳虜鬮露齲?斐紗罅康娜攘客ü?旎ò寮巴馇繳⑹В?黽恿四茉聰?模?秸呦啾齲?捎萌計?焱庀叻?洳膳?際蹩山讜寄茉創(chuàng)?0%以上。下圖為兩種供暖方式的溫度分布的對比。其中圖2是對流供暖方式的溫度分布示意圖，圖3是紅外輻射供暖的溫度分布示意圖。

圖2 對流供暖方式的溫度分布示意圖 圖3 紅外輻射供暖的溫度分布示意圖

2.2.2 安全舒適 采用無名火采暖，系統(tǒng)帶有多項互檢安全措施，可以100%的保證安全。遠紅外線大部分被地表吸收，人體足部溫度高于身體溫度，且遠紅外供暖無空氣流動，不會形成灰塵及懸浮粒子在空氣中飄揚，使供暖區(qū)間潔凈無灰塵，非常舒適。

2.2.3 運行經(jīng)濟 可實現(xiàn)定時、定向、定區(qū)域供熱，自動控制，消除熱媒遠程輸送及開機預熱造成的能源浪費。

2.2.4 操作簡便 可以設定溫度或時間進行自控，也可由工作人員手控，只須輕觸控制開關即可實現(xiàn)開機關機。

3 工程實例

3.1 工程概況

空軍某機場定檢機庫建于二十世紀七十年代，位于魯西南某縣，機庫長52米，寬42米，屋脊高15.3米，屋檐高8米，建筑面積2184 m²，建筑物體積25450m³。機庫兩側有耳房12間，層高3.6米，建筑面積600 m²。機庫內原有以蒸汽為熱媒的熱風采暖系統(tǒng)，因使用效果不好而廢棄多年，熱風系統(tǒng)已銹蝕殆盡，蒸汽鍋爐設備早已拆除。耳房無采暖設備。場區(qū)現(xiàn)有采暖熱水鍋爐設備為其它建筑供暖，負荷余量僅夠耳房使用?，F(xiàn)定檢機庫及耳房要整修使用，需要重新設計安裝新的采暖系統(tǒng)。經(jīng)計算，定檢機庫熱負荷為263Kw,耳房熱負荷為42Kw.

3.2 設計參數(shù)

冬季室外設計溫度：-6℃

機庫室內設計溫度：16℃

耳房室內設計溫度：18℃

3.3 方案選擇

機庫面積大，高度高，為典型的大體量廠房建筑，原有的熱風采暖系統(tǒng)的熱媒是由鍋爐房產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)室外熱網(wǎng)進入室內，再通過散熱器以空氣對流方式加熱被加熱物，其無效熱損失較大且無法迅速加熱工作區(qū)，系統(tǒng)運行時整個建筑內空氣溫度均會升高，在豎向方向上越向上越高，因此向室外散熱量較大，使用單位反映采暖效果既不理想又浪費能源。針對機庫使用具有間歇性，使用時要求升溫迅速，而且只需保障工作區(qū)溫度的特點，綜合考慮工程的安全性、經(jīng)濟性及運行效果，機庫供暖設計采用了燃氣紅外線輻射采暖技術：在機庫吊頂下懸掛安裝柔強輻射采暖系統(tǒng)，在機庫外耳房內設液化石油氣配氣站。

耳房為一般單層建筑，設常規(guī)散熱器，室內采暖管道架空敷設，上供上回，利用場區(qū)現(xiàn)有鍋爐房提供的95/70℃熱水進行采暖。

3.4 系統(tǒng)設計

機庫內8米高處有鋼網(wǎng)吊頂，考慮到飛機檢修高度，將輻射采暖器用吊架懸掛安裝于吊頂下7.5米高處，符合燃氣紅外線輻射器安裝高度不應低于3米的規(guī)定。燃氣紅外線輻射器用于全面采暖時，建筑維護結構的耗熱量可不計算高度附加，并在此基礎上乘以0.8-0.9的修正系數(shù)^[2]，此處取0.8，根據(jù)使用手冊，系統(tǒng)安裝高度超過6米時，每增高0.3米，系統(tǒng)的設計熱負荷需增加1%，所以高度修正系數(shù)為1.05，計算得機庫實際采暖熱負荷為220Kw,選用六套輻射采暖器（平面布置見圖3），每套功率35Kw. 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范^[2]規(guī)定燃氣紅外線輻射采暖系統(tǒng)的尾氣應排至室外，排風口應設在人員不經(jīng)常通行的地方，距地面高度不低于2.0米且伸出墻面不少于0.5米，所以燃燒廢氣就近由接管穿墻排至室外即符合要求。該系統(tǒng)安裝使用后，機庫內溫度分布得到明顯改善。為了同原有的對流供熱方式做一個對比，作者采集了兩種供熱方式庫房內工作區(qū)域相同高度的溫度，模擬出不同高度的溫度分布曲線，如圖4是對流供熱不同高度溫度分布曲線，如圖5為是燃氣紅外線輻射供熱方式的分布曲線。為了驗證采用紅外輻射供暖后庫房內溫度分布的均勻性，作者采集了工作區(qū)域的某一端面的溫度，用計算機模擬出該端面的溫度場分布圖，圖6是該橫截面的溫度分布圖，圖中曲線是該橫截面的上的溫度場分布，箭頭所指的方向是等溫線逐漸增大的方向。從圖可看到該區(qū)域溫度分布均勻，從實際運用來看部隊反映效果良好。達到了預期的目的。

圖三 燃氣紅外線輻射采暖系統(tǒng)平面布置圖

圖4 對流采暖方式不同高度溫度分布曲線

圖5 燃氣紅外線輻射采暖方式的分布曲線

圖6 庫房內橫截面的溫度分布圖

4 結束語

4.1 燃氣紅外線輻射采暖技術成功解決了大空間內溫度分布不合理的問題，較對流采暖方式節(jié)約能源30%以上。

4.2 燃氣紅外線輻射采暖技術廣泛適用于民用及軍用機庫、各類大型制造裝配車間、超市、體育館及花卉、蔬菜等農(nóng)業(yè)溫室、溫棚。

4.3 燃氣紅外線輻射采暖系統(tǒng)現(xiàn)在全部設備完全進口，造價較高，在一定程度上限制了推廣應用，據(jù)悉，設備國產(chǎn)化進程正在加緊進行當中，預計不久的將來，大部分設備國產(chǎn)化之后，價格將會大幅度降低，將會具有廣泛的應用前景。

參考文獻

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