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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能

1引言

我國的天然氣資源非常豐富，隨著國家能源戰略的轉移和勘探開采技術的不斷發展，近年來在我國西部探明并成功開發了一批優質天然氣田，現已形成塔里木、柴達木、陜甘寧和川渝4個國家級的天然氣田，已經具備了天然氣產業發展的基礎和條件。據悉，天然氣作為一種清潔高效的能源和優質化工原料，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％。據中國石油天然氣集團公司副總經理鄭虎在2000中國國際石油天然氣會議新聞會上透露，我國已將天然氣開發和利用作為21世紀初能源結構優化和石油工業產業升級的重點，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年將有望實現這個目標[1]。勿庸置疑，在國家大力發展天然氣工業的形勢下，天然氣作為清潔能源在工業生產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的應用的問題，是擺在業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、高效節能的運轉方式、保護環境和安裝方便的優良特性在大空間建筑采暖方面備受青睞。

2.1基本原理

燃氣紅外線輻射采暖系統由一個或多個獨立的真空系統組成。每個真空系統包括一臺真空泵、控制系統、一定數量的發生器和熱交換器。系統的熱交換器由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示意圖

該系統采用天燃氣、液化石油氣或煤氣等氣體作熱源，經發生器燃燒后，加熱發生器中的空氣，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物輸送到輻射管內，加熱輻射管至一定溫度，輻射管產生遠紅外線，向外傳遞熱量。該系統是根據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。該系統能模擬太陽產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高效節能該采暖系統產生的遠紅外線直接加熱地面、設備、人體，被加熱體吸熱后變為儲能裝置再次向空間放熱，這就使被加熱體溫度高于周圍空氣溫度，同時使室內空氣下層溫度與上層溫度接近。而采用對流原理的供暖系統是直接加熱空氣，由于熱氣上浮形成室內空氣上層溫度明顯高于下層溫度，造成大量的熱量通過天花板及外墻散失，增加了能源消耗，兩者相比，采用燃氣紅外線輻射采暖技術可節約能源達30%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，使供暖區間潔凈無灰塵，非常舒適。

2.2.3運行經濟可實現定時、定向、定區域供熱，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2184m2，建筑物體積25450m3。機庫兩側有耳房12間，層高3.6米，建筑面積600m2。機庫內原有以蒸汽為熱媒的熱風采暖系統，因使用效果不好而廢棄多年，熱風系統已銹蝕殆盡，蒸汽鍋爐設備早已拆除。耳房無采暖設備。場區現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。現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。經計算，定檢機庫熱負荷為263Kw,耳房熱負荷為42Kw.

3.2設計參數

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的熱媒是由鍋爐房產生蒸汽，經室外熱網進入室內，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，系統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溫度的特點，綜合考慮工程的安全性、經濟性及運行效果，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，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，設常規散熱器，室內采暖管道架空敷設，上供上回，利用場區現有鍋爐房提供的95/70℃熱水進行采暖。

3.4系統設計

機庫內8米高處有鋼網吊頂，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[2]，此處取0.8，根據使用手冊，系統安裝高度超過6米時，每增高0.3米，系統的設計熱負荷需增加1%，所以高度修正系數為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設計規范[2]規定燃氣紅外線輻射采暖系統的尾氣應排至室外，排風口應設在人員不經常通行的地方，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、蔬菜等農業溫室、溫棚。

4.3燃氣紅外線輻射采暖系統現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，據悉，設備國產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

【1】遠大資料室匯編.節能與環保文選.2000.

【2】采暖通風與空氣調節設計規范.北京：中國計劃出版社.2001

【3】陸耀慶.供暖通風設計手冊.北京：中國建筑工業出版社，1987

【4】陸君安，尚濤，謝勁，顧平.MATLAB使用手冊.武漢：武漢大學出版社.2001

【5】賀平，孫剛.供熱工程（新1版）.北京：中國建筑工業出版社，1993