Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Системы обеспечения микроклимата на объектах железнодорожного транспорта

Системы отопления с инфракрасными обогревателями

С инфракрасными волнами человечество встречается каждый день. Солнце, нагревательные печи и радиаторы, нагретые на солнце камни и человеческое тело — все это излучатели инфракрасных волн. Инфракрасное тепло безопасно для человека. Обогрев инфракрасными лучами — это самый древнейший вид обогрева, он же и самый универсальный [18J.

Инфракрасные волны, проникая в тело человека, прогревают ткани, мышцы и суставы, что приводит к ускорению потока крови и других жидкостей тела и, как следствие, к увеличению метаболического обмена.

В инфракрасном спектре есть область с длинами волн от 7 до 14 мкм, которая оказывает на организм человека по настоящему полезное действие. Эта часть спектра инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн организм человека воспринимает как «свое» излучение.

Инфракрасное излучение не поглощается воздухом. Поэтому инфракрасный обогреватель нагревает поверхность пола, стен и оборудования и тем самым в определенной степени экономит энергию. При традиционном (конвективном) отоплении сначала нагревается воздух и лишь позднее ограждения помещения. Теплый воздух поднимается вверх, образуя тепловую подушку в верхней части помещения. Это не только не обеспечивает достижения быстрого комфорта в рабочей зоне помещения, но и увеличивает теплопо- тери за счет перегрева воздуха в верхней зоне.

Инфракрасные обогреватели позволяют обеспечивать быстрое регулирование температуры в рабочей зоне, а также поддерживать в разных частях помещения различную температуру. Это позволяет существенно снижать потребление энергии.

К основным преимуществам инфракрасных излучателей можно отнести следующее:

  • — значительная по сравнению с традиционными системами экономия энергии;
  • — высокий КПД систем (до 95 %) и отсутствие тепловой «подушки» в верхней зоне помещения;
  • — малая инерционность системы, так как подогрев помещения от дежурной температуры +5 °С до рабочей +16 °С достигается не более чем за час;
  • — автоматическая оптимизация процесса горения в излучателях с использованием газа и возможность программирования прогрева отдельных участков помещения.

Благодаря хорошо организованному сгоранию газовоздушной смеси системы лучистого газового отопления являются экологически более чистыми, чем системы теплоснабжения с использованием котлов на газообразном, жидком и тем более твердом топливе.

Инфракрасное отопление — очень популярный и удобный способ обогрева практически любого типа помещения.

Для целей инфракрасного отопления применяют газовые или электрические инфракрасные обогреватели. В бытовых условиях чаще используют инфракрасные электрические обогреватели, а в производственных помещениях, наряду с электрическими обогревателями большой мощности, широко применяют инфракрасные обогреватели на газе. Инфракрасные электрические обогреватели работают бесшумно и без вибраций. Отсутствие продуктов сгорания не требует дополнительных систем вытяжной вентиляции (рис. 3.12).

Электрические инфракрасные обогреватели

Рис. 3.12. Электрические инфракрасные обогреватели

Инфракрасные обогреватели можно использовать как в помещениях, так и на открытом воздухе. Их широко используют и в различных технологических процессах, например для сушки и нагрева изделий. Электрический обогреватель состоит из прямоугольного металлического корпуса с элементами крепления к потолку и обращенных к полу теплоизлучающих панелей, в которых вмонтированы ТЭНы. Основной проблемой применения является необходимость соблюдения гигиенических нормативов, требующих ограничения температуры поверхности обогревателя и плотности лучистого потока, поступающего в рабочую зону на уровне головы человека. Это требует детального расчета распределения лучистого теплового потока по площади обслуживаемого помещения. При этом для комфортного пребывания людей в жилых и офисных помещениях мощность обогревателей подбирается так, чтобы температура пола составляла 20 °С. Тогда температура воздуха на уровне головы человека будет 18—19 °С. При этом отпадает необходимость компенсировать теплопотери в объеме помещения, находящегося выше рабочей зоны, и следовательно, экономить тепловую энергию. Расчеты показывают, что экономия теплоты при использовании инфракрасных нагревателей в зависимости от степени теплоизоляции помещения может составлять 20—40 %.

По условиям эксплуатации инфракрасный электрический обогреватель может работать при относительной влажности до 80 %. Однако, в пожароопасных помещениях обогреватель использовать нельзя из-за повышенного содержания пыли в воздухе и возможности ее возгорания при контакте с рабочей поверхностью обогревателя, имеющего высокую температуру.

В последние годы широкое применение в производственных помещениях нашли газовые инфракрасные нагреватели (ИКНГ). Они, как правило, работают в автоматическом режиме и не требуют внимания со стороны эксплуатационного персонала. К преимуществам этих систем можно отнести и то, что подвод газа к горелкам обогревателей осуществляется одной трубой. Газопровод не требует изоляции, имеет меньшую металлоемкость и большой срок службы. Поэтому эксплуатационные затраты на обслуживание газопроводов ниже, чем для систем отопления с использованием горячей воды или пара.

Газовые ИКГН излучатели могут иметь различные температурные уровни:

  • — «светлые» высокотемпературные (свыше 1000 °С на излучающей поверхности);
  • — «светлые» среднетемпературные (800—1000 °С на излучающей поверхности);
  • — «светлые» низкотемпературные (600—800 °С на излучающей поверхности);
  • — «темные» излучатели (400—600 °С на излучающей поверхности);
  • — «субтемные» излучатели (200—400 °С на излучающей поверхности).

К «светлым» относятся излучатели с открытым горением газа на поверхности керамической пластины. При этом продукты сгорания выделяются непосредственно в отапливаемое пространство. Их преимущество заключается в большой мощности теплового потока излучения на единицу поверхности. Однако они имеют целый ряд недостатков. Большая плотность излучения при длительных воздействиях оказывает негативное влияние на человека. Поэтому «светлые» излучатели лучше использовать там, где люди находятся не постоянно. Их применяют для обогрева оборудования, при сушке изделий и пр. Светлые ИКНГ пожароопасны, что требует соблюдения требований пожаробезопасности. При их использовании в закрытых помещениях необходимо увеличивать кратность циркуляции приточного воздуха, что приводит к дополнительным теплопотерям.

В «темных» ИКНГ горение газа происходит в трубе, от которой происходит инфракрасное излучение. При этом продукты сгорания удаляются за пределы помещения через дымоход. К их преимуществам следует отнести:

  • — излучение происходит в пределах длин волн более естественных для человека, что снимает большинство ограничений на их применение;
  • — излучатели можно использовать в помещениях с потолками высотой 3—5 м;
  • — применение «темных» излучателей не противоречит требованиям санитарной и противопожарной безопасности.

Инфракрасный газовый излучатель представляет собой U-об- разную трубу, с одной стороны которой установлена горелка, а с другой — вытяжной вентилятор. Над трубой крепится отражатель из алюминия (рис. 3.13).

Принцип действия излучателя представлен на рис. 3.14.

Устройство инфракрасного излучателя

Рис. 3.13. Устройство инфракрасного излучателя:

  • 1 — контрольные лампы; 2 — подключение электропитания; 3 — подвод газа; 4 — выброс продуктов сгорания; 5 — отражатель; 6 — компенсатор;
  • 7 — колено; 8 — излучающие трубы; 9 — кронштейн; 10 — подвод воздуха; 11 — газогорелочный блок
Принцип действия излучателя

Рис. 3.14. Принцип действия излучателя:

/ — колено; 2 — труба холодная; 3 — отражатель; 4 — вытяжной вентилятор; 5— компенсатор; 6 — труба горячая; 7— кронштейн; 8— электроды розжига;

9 — блок газогорелочный

Продукты сгорания газа проходят по трубе и нагревают ее до высокой температуры. Нагретые трубы излучают теплоту, которая отражателями направляется в рабочую зону. Продукты сгорания вентилятором удаляются в дымоход. В некоторых обоснованных случаях они могут удаляться в помещение.

Для отопления производственных помещений с высокими потолками в настоящее время используются инфракрасные газовые нагреватели «темного» типа с температурой поверхности излучателя 300—600 °С. К таким излучателям можно отнести ИКНГ фирмы «Ново-Шванк». Их широкий модельный ряд (от 15 до 49 кВт) позволяет создавать эффективные системы отопления. Излучатели изготавливаются на базе совместного российско-германского предприятия ООО «Мега-Шванк».

Конструкция излучателя представлена на рис. 3.15.

В камере горения, куда подводится газ и воздух, образуется горючая смесь. Эта смесь, проходя через керамическую пластину горелки, сжимается и на передней поверхности поджигается с помощью электрода. Газовоздушная смесь возгорается и при этом образует ламинарное пламя длиной до 5 м. Керамическая перфорированная вставка в горелочное устройство выполняет роль элемента управления потоками, чтобы создать длинное, ламинарное прямоосное пламя. В результате достигается равномерное распределение

Конструкция газового инфракрасного излучателя «Ново-Шванк»

Рис. 3.15. Конструкция газового инфракрасного излучателя «Ново-Шванк»: 1 — воздух; 2 — газовый магнитный клапан; 3 — газогорелочное устройство; 4 — головка зажигания и контроля пламени; 5 — фланцы; 6 — труба; 7 — керамическая плитка; 8 — газо-воздушная смесь; 9 — горелка; 10 — сопло; 11 — реле давления; 12 — вентилятор

высокой радиационной температуры в излучающей трубе, чистое горение и минимизация потерь энергии. Газогорелочное устройство практически бесшумно. Источником теплового излучения служат трубы диаметром 100 мм и толщиной 1,5 мм, что обеспечивает небольшой вес излучателя. Рабочая температура на поверхности трубы — 450 °С. Устанавливаемый над трубой рефлектор дополнительно увеличивает интенсивность излучения в нижнюю часть помещения. Продукты сгорания по дымоходам отводятся за пределы помещения. Лучистый КПД газового инфракрасного излучателя, под которым понимается соотношение мощности, которая непосредственно превращается в излучение, к мощности, получаемой при полном единичном расходе газа, составляет не менее 54 %. Температура продуктов сгорания колеблется в переделах 200 °С.

Содержание оксида углерода (СО) в сухих неразбавленных продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха, равном единице, составляет не более 30 мг/м3. Содержание оксида азота (NOx) в сухих неразбавленных продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха, равном единице, составляет не более 160 мг/м3.

При работе системы коэффициент избытка воздуха составляет 1,7—2,0. За счет этого можно регулировать температуру излучателя.

Габаритные размеры U-образного излучателя «Ново-Шванк» мощностью 15 кВт с блоком управления: длина — 3600 мм, ширина — 590 мм, высота — 330 мм. Масса данного излучателя — 54 кг. Расход природного газа при номинальной тепловой мощности составляет 1,5—2 м3/ч в зависимости от теплотворной способности газа.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы