Установка системы газо-воздушного лучистого отопления в здании

Предлагаемое мероприятие применимо для крупных помещений с высокими потолками. Например, цеха производственных предприятий, спортивные залы, крытые рынки, здания вокзалов и другие. Имеет ограничение в помещениях с особыми требованиями по пожаробезопасности.

Аннотация

Ощущение комфорта в помещении зависит не только от температуры воздуха, но и от температуры окружающих нас предметов (Средняя Инфракрасная Температура).
При использовании традиционной системы отопления возникает явление температурного градиента (особенно в высоких помещениях), что приводит к разбросу температур и нагреву непроизводственного пространства, т.е. ведёт к тому, что теплый воздух скапливается у потолка, увеличиваются теплопотери.
Особенности инфракрасных волн:

• распространяются во всех направлениях и отражаются только от твердых тел;
• распространяются естественным путем без дополнительных источников энергии;
• не поглощаются воздухом;
• поглощаются только твердыми телами, которые тут же превращают их в термическую энергию.

Благодаря этим особенностям, инфракрасное излучение является быстрой, гибкой и экономичным способом распространения тепла, исключающей при этом потери в окружающей среде. На сегодняшний день современные климатические системы используют это физическое явление и не только в бытовой сфере, но и для обогрева больших промышленных площадей.

Предлагаемое техническое решение

Относительно новое, но перспективное направление в теплоснабжении как бытовых, административных, так и производственных помещений является применение лучистых приборов отопления. Лучистое отопление предусматривает локальный нагрев до комфортных значений элементов интерьера – оборудования, мебели, рабочих мест и человека посредством инфракрасного излучения.

Конструктивно такие системы представляют собой панели или приборы, излучающие тепловую энергию в заданном направлении.

Для больших по площади и объёму зданий оптимальный вариант – панельное лучистое отопление.

Панели различных размеров и мощности обычно размещаются на потолках производственных помещений непосредственно над местом постоянного нахождения людей или площадкой хранения материалов, требующих определённого температурного режима.

Источником отражённого тепла в этом случае является циркулирующая по трубкам перегретая вода.
Другой популярной системой является газовоздушное лучистое отопление (ГВЛО).

В этом случае источник тепла – газовоздушная смесь, полученная в результате сжигания природного газа. Подаваемая при помощи вентиляторов горячая смесь циркулирует по системе воздуховодов, нагревая их до очень высокой температуры.

Специальные отражатели направляют полученную тепловую энергию в нужное место отапливаемого помещения. Отработанные продукты горения через вентиляцию отводятся в атмосферу.

Конвекция	Инфракрасное излучение

Рисунок 1. Преимущества инфракрасных лучистых систем отопления

Системы газо-воздушного лучистого отопления с теплоизлучающими трубами находят применение во вновь строящихся и реконструируемых помещениях производственных (сборочных, механических, ремонтных цехов, складов, депо, гаражей, ангаров) и общественных (рынки, спортивные залы, вокзалы, перроны) зданиях.

Обогрев рабочей, обслуживаемой зоны осуществляется преимущественно тепловым излучением с поверхности теплоизлучающих труб, устанавливаемых в верхней зоне помещения (Рисунок 2).

Рисунок 2. Цех с системой ГЛВО

Теплоносителем в системе отопления ГВЛО является смесь воздуха и продуктов сгорания с температурой до 450 °С. Доля лучистой составляющей теплоотдачи излучателей y » 0,6. Теплоотдающие поверхности труб покрываются термостойкой краской со степенью черноты не менее 0,9.

Газо-воздушная система лучистого отопления состоит из контура излучателей, присоединенного к одному (или нескольким) теплогенераторам. Нагретая смесь воздуха и продуктов сгорания перемещаются по контуру циркуляционным вентилятором. Отопительным прибором в системе отопления является излучатель, состоящий из теплоизлучающих труб, боковых экранов и тепловой изоляции.

Выбор конструкции излучателя и числа теплоизлучающих труб в нём производится исходя из требуемой поверхности теплоотдачи, конструктивных возможностей их размещения и эстетических соображений.

Рисунок 3. Внешний вид излучателя

Важное преимущество инфракрасного лучистого оборудования – экономия. По сравнению с другими отопительными системами экономия топлива может превышать 45%, за счёт:

• меньших теплопотерь, благодаря низкой температуре воздуха;
• меньших теплопотерь, благодаря отсутствию температурного градиента;
• уменьшения времени работы оборудования, благодаря низкой инерции излучения;
• возможности локального обогрева, включая оборудование только там, где это действительно необходимо.

Быстрый запуск в работу даже после долгих простоев и низкие расходы по техобслуживанию – ведут к значительной экономии при использовании инфракрасного лучистого оборудования.

Однако ГВЛО имеет ограничения по области применения из условий обеспечения пожарной безопасности. ГВЛО следует применять в помещениях взрывопожарных категорий В-2, В-3, В-4, Д и Н, кроме зданий VI и V степени огнестойкости.

Технический расчёт

Так как общая тепловая нагрузка Qпкопределяется согласно теплопотерям помещения (с учетом затрат тепловой энергии на нагрев инфильтрационного воздуха, по СНиП 2.04.05-86), то необходимое количество установок теплогенераторов ТГЛ подбирается исходя из этого параметра.

Тепловая нагрузка на систему лучистого отопления, МВт

где С–поправочный коэффициент учитывающий 7% потери в оборудовании;
Qпк–теплопотери помещения, МВт;
Qвн–внутренние тепловыделения от оборудования, МВт.

Учитывая режим работы производства, а также для экономии энергетических ресурсов, следует провести расчет системы в режиме дежурного отопления, МВт

где– температура воздуха для дежурного отопления, °С;

– температура воздуха внутри помещения, °С;
– температура воздуха снаружи помещения, °С.

Среднегодовой расход теплоты на отопление системой ГВЛО, Гкал

где –средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С;

Z– время работы системы отопления, ч;
Zдеж– время работы системы отопления в дежурном режиме, ч.

Среднегодовой расход теплоты на отопление котельной, Гкал

Среднегодовой расход газа системой ГВЛО, тыс. м3

Среднегодовой расход газа котельной, тыс. м3

Годовая экономия топлива в натуральном выражении составит, тыс.м3

Годовая экономия в денежном выражении составляет, руб

где Ттг – тариф на газ, руб./тыс м3.

Выводы

Внедрение на производстве ГВЛО обеспечит:

• повышение равномерности распределения температуры воздуха в объеме помещения;
• малую подвижность воздуха в помещении;
• отсутствие неприятного «дутья», сокращение переноса пыли и вредных выделений;
• бесшумность работы;
• повышенную надежность (теплоноситель не замерзает в случае отключения системы);
• позволяет поддерживать требуемые условия микроклимата при пониженной в среднем на 2-4 °С температуре внутреннего воздуха по сравнению с нормируемой и позволяет сократить расход тепловой энергии на нагрев приточного воздуха в вентилируемых помещениях;
• ГВЛО может использоваться совместно с другими видами отопления, системой вентиляции.

Практическое применение

Мероприятие было предложено для внедрения на один из цехов машиностроительного предприятия, расположенного в свердловской области.

Расчетная наружная температура -37 °С.

Средняя за отопительный период температура наружного воздуха -6,8 °С.

Продолжительность отопительного периода 236 суток.

Режим работы - двухсменный.

Внутренние тепловыделения от оборудования можно пренебречь, Qвн = 0 Вт.

Расчетная температура воздуха в помещении, tв = 16 °С.

Теплопотери помещения Qпк = 9 МВт.

Ориентировочные капитальные затраты на осуществление мероприятия, с учетом монтажа системы ГВЛО составят 16249 тыс. руб.

Тепловая нагрузка на систему лучистого отопления

Тепловая нагрузка дежурного отопления

МВт

Среднегодовой расход теплоты на отопление системой ГЛВО

Среднегодовой расход теплоты на отопление котельной

Среднегодовой расход газа системой ГЛВО

Среднегодовой расход газа котельной

Годовая экономия топлива в натуральном выражении составит

При тарифе на газ 3000 руб/тыс. м3 Годовая экономия в денежном выражении составляет руб./год

На данном предприятии, при указанных условиях – мероприятие окупается за