- Подбор оборудования
- Расчёт газового инфракрасного отопления
- Проектирование газолучистого отопления
- Техобслуживание газовых обогревателей
- Отопление цеха. Этапы выбора. Сравнение систем.
- Инфракрасное отопление производственных помещений
- 10 ответов на вопросы о тёмных инфракрасных излучателях
- 10 ответов на вопросы о светлых инфракрасных излучателях
- Сертификаты
- Покупка и доставка
Инфракрасное отопление производственных помещений
Инфракрасное отопление производственных помещений.
Принцип работы. Требования. Сравнение систем теплоснабжения.
1. Что такое инфракрасное отопление
1.1. Требования и нормативы для газового инфракрасного отопления
1.2. Чем отличаются лучистые системы от конвективных
1.3. Сравнение конвективного и лучистого способа отопления цеха
1.4. Типы промышленных газовых инфракрасных излучателей;
2. Что обеспечивает инфракрасное отопление производственных помещений
2.1. Энергосбережение;
2.2. Тепловой комфорт;
2.3. Быстрый нагрев;
2.4. Отсутствие сквозняков и движения пыли;
2.5. Локальное (местное) отопление.
2.6. Долговечность и простота обслуживания.
3. Где применяется газо-лучистое отопление (ГЛО)
4. Проектирование систем газового инфракрасного отопления
5. Монтаж газовых инфракрасных обогревателей
6. Рекомендации по выбору газовых инфракрасных излучателей
Введение:
Обустройство систем теплоснабжения промышленных зданий имеет определённую специфику. Традиционные котельные в крупно-объёмных помещениях малоэффективны. Более эффективны – системы лучистого отопления. В этой статье мы постарались раскрыть тему, изложив аргументы и показав сравнения.
1.Что такое лучистое инфракрасное отопление
Способ передачи тепловой энергии с помощью направленного излучения.
Почему это эффективно для обогрева больших помещений?
Сравним два основных способа передачи тепла:
КОНВЕКЦИЯ
Это перенос тепла благодаря движению самого вещества (горячей воды в трубах, воздуха в каналах и пр.). Соответственно, нужны передающие коммуникации.
ИЗЛУЧЕНИЕ
Лучистое тепло – естественный принцип «работы» солнца. В физике этот термин употребляется для описания электромагнитных волн в определённом спектре.
Инфракрасные лучи отражает любой источник тепла. Основное различие – в длине электромагнитной волны. Такие лучи имеют свойство нагревать поверхности, которые они достигают. Передача тепла таким способом, принципиального отличается от конвекции. Для него не нужны передающие коммуникации.
В лучистых системах отопления производственных помещений, источник тепловой энергии, чаще всего, природный газ.
1.1. Требования и нормативы для газового инфракрасного отопления
Основные документы:
- СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха» (ред. СНиП 41-01-2003). В нём требования по размещению тепловых приборов и организации воздухообмена.
- СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» (ред. СНиП 42-01-2002). Регламентирует подключение газового оборудования, требования к сетям и обустройство безопасности.
- СП 402.1325800.2018 «Системы отопления с ГИИ. Правила проектирования». Это специализированный документ.
1.2. Чем отличаются лучистые системы от конвективных.
Для обобщённого понимания представим условный цех с высотой потолка 15-20 метров.
Рассматриваются два способа обогрева производственного помещения – конвективный и лучистый.
Конвективная система
Классический пример – котельная в традиционном понимании. Горячая вода из котла, прокачивается с помощью насосов по трубам, в теплообменники воздушных калориферов. Вентиляторы обдувают горячие поверхности, «снимая» тепло и направляя его в производственное помещение. Однако, из школьной физики помним, что нагретый воздух, имея меньшую плотность чем холодный – всегда стремится вверх.
К примеру, плотность воздуха с температурой 30 °С = 1,165 кг/м³, а с температурой 1 °С = 1,293 кг/м³.
Всплывая к потолку (который у нас 15-20 метров), он постепенно охлаждается «тяжелеет» и начинает опускаться к полу.
Наблюдается стратификация (расслоение атмосферы на «слои» с разной температурой), где тёплый воздух неизменно располагается над холодным.
Справка:
В декабре 2019 года в цеху Карачаровского механического завода (высота потолка 18 м), специалистами московского проектного института «Ипромашпром», сделаны замеры температура воздуха. На расстоянии 1 м от пола, и 1 м от потолка.
Результат измерений: + 16 °С внизу и + 22 °С, вверху.
Вывод:
При конвективном способе обогрева больших помещений максимальная температура сохраняется вблизи потолка. А значит, большая доля энергоресурсов, тратится на малополезный прогрев объёма воздуха «сверху донизу».
Однако «рабочая зона», где находятся люди и станки, располагается внизу. На высоте 1-2 метра от пола. Там и нужно тепло.
Лучистая система
Состоит из определённого количества инфракрасных обогревателей, размещённых в верхней части цеха. Крепление может быть на потолке, фермах, стенах, колонах.
После включения, инфракрасный обогреватель для производственных помещений, установленный в верхней части цеха, направляет лучистый поток вниз, к полу.
Вследствие чего, температура нижних поверхностей повышается. Возникает эффект «тёплого пола».
Нагретые поверхности, впитавшие лучистую энергию, начинают постепенно «возвращать» тепло в окружающий воздух.
Вывод:
Максимальная температура формируется и поддерживается в нижней зоне. Там, где оборудование и рабочий персонал.
конвективная лучистая
Обратите внимание на разницу температур в верхней и нижней части помещения
Справка:
в ноябре 2022 года, в здании ТЭСЦ-1 АО «Выксунский металлургический завод», специалистами НП «Теплогаз» с помощью пирометра измерена температура поверхности пола в нескольких местах. До и после включения газовых инфракрасных излучателей (ГИИ) установленных на высоте 15 метров.
| Показатели температуры °С на поверхности пола | До включения ГИИ | через 30 минут после включения | через 1 час | через 2 часа |
| + 4 °С | + 6 °С | + 9 °С | + 14 °С |
1.3. Сравнение конвективного и лучистого способа отопления условного цеха.
| Способ отопления | Конвективная система | Лучистая система |
| Теплоноситель | Пар, вода, воздух. | Инфракрасное излучение. |
| Область воздействия | Обогревается весь объём воздуха. | Происходит целенаправленный нагрев нижних поверхностей (пол). Затем повышается температура воздуха из-за тепла, исходящего от этих поверхностей. |
| Скорость повышения температуры в рабочей зоне (на высоте 1-2 метра) | Медленно. Требуется время, пока прогреется вся кубатура – «от пола до потолка». | Быстро. Ощущение тепла возникает буквально через 10-20 минут после включения. |
| Распределение температуры по высоте цеха | Менее рационально. Возле потолка на несколько градусов выше, чем у пола. | Более рационально. Вблизи пола на несколько градусов выше, чем у потолка. |
| Комфорт | Перемещение воздушных масс, вызванное конвекцией, способствует образованию сквозняков. | Активное движение воздуха отсутствует. Пол слегка нагрет. Ощущение естественного тепла, как от солнца. |
| Фактор пыли | Возможно перемещение пылевых масс под воздействием тепловентиляторов. | Отсутствует. ИК-обогреватель, при работе не создаёт движение воздуха. А значит, и пыли. |
| Энергетическая эффективность | Низкая. Основные причины: а) Повышенный расход энергоресурсов, требуемый для обогрева объёма. б) Неизбежны тепловые потери, возникающие при соприкосновении нагретого воздуха с холодными стенами, окнами, полом, потолком. Для поддержания температурного баланса отопительное оборудование работает с большей нагрузкой. | Высокая. Излучение направленно греет нижнюю зону, создавая эффект «тёплого пола». Потребление энергоресурсов в зависимости от конкретных условий снижается, до 60 %. |
| Что происходит при открытии ворот | Быстрое вытеснение тёплого воздуха, холодным. После закрытия ворот понадобится время, прежде чем будет достигнута заданная внутренняя температура. | При открытии ворот, нагретые поверхности (пол, станки), не остывают так быстро, как воздух. Они продолжают отдавать тепловой потенциал. |
| Ситуация с влажностью | Повышается только температура воздуха. Влажные поверхности сохнут медленно. | Лучистая энергия подогревает и подсушивает пол, что снижает уровень влажности и риск появления конденсата. |
| Создание зон с разной температурой на одной площади | Физически, невозможно, поскольку нагретый воздух от тепловых приборов, свободно распространяется во внутреннем пространстве цеха. | Физически, возможно, при размещении горелок над соответствующими зонами цеха. Например: для участка где работают люди, поддерживаем + 18 °С, а в складской зоне +5 °С. |
| Монтаж системы | Сложный. Большое количество взаимосвязанных компонентов. Котлы, горелки, насосы, трубы, калориферы, запорно-редуцирующая арматура, расширительные баки, КИП и прочее. Также требуются общестроительные работы для возведения фундамента и помещения котельной, установки дымовых труб, прокладки коммуникаций. | Несложный. Излучатели представляют собой практически готовые изделия, к которым подводится газ и электроэнергия. Они монтируются на потолочных фермах, стенах или колонах. И не занимают при этом площади пола. |
| Обслуживание | Требуется сервис для разных компонентов. При поломке ответственного узла или элемента, прекращает работать вся система. | Несложный сервис. При выходе из строя одного ИК-излучателя, система продолжит работать. |
1.4. Типы промышленных газовых инфракрасных излучателей (ГИИ)
Два основных типа ГИИ: светлые и тёмные. Оба воспроизводят тепловое излучение в одном диапазоне, но имеют принципиально разную конструкцию. А также отличаются длиной электромагнитной волны. Высота установки зависит от мощности конкретной модели. Чем больше мощность – тем выше установка. Минимально допустимая (согласно требованиям нормативных документов), ограничена 4 метрами.
светлый ГИИ тёмный ГИИ
Подробнее:
2. Что обеспечивает инфракрасное отопление производственных помещений
2.1. Энергосбережение
Энергия не тратится на прогрев объёма воздуха (от пола до потолка). Целенаправленно расходуется на поддержание заданной температуры в нижней части производственного здания.
Экономия газа по сравнению с котельными, достигает 60%.
2.2. Тепловой комфорт
ИКО создаёт приятное ощущение тепла для человека. Подогретый пол снижает ощущение «холодных ног», уменьшает влажность, подсушивая поверхности, а также устраняет риск появления конденсата.
2.3. Быстрый нагрев
Время выхода лучистой системы на рабочий режим, заметно быстрее, чем конвективной. Человек ощущает тепло подобно солнечному, через 10-20 минут с момента включения ИК-обогревателей. После прогрева нижней зоны постепенно повышается и температура воздуха.
2.4. Отсутствие сквозняков и движения пыли
При работе промышленных тепловентиляторов возникает движение воздушных масс. Это способствует образованию сквозняков, а как следствие, циркуляции пыли в производственном цехе. При лучистом обогреве отсутствует механическое воздействие вызывающее циркуляцию воздуха.
2.5. Локальное отопление
Это уникальное преимущество инфракрасного способа теплопередачи, позволяющее обогревать отдельные зоны на общей площади цеха. В том числе: рабочие места, участки с оборудованием. Для разных зон, можно поддерживать автономный температурный режим.
В практическом понимании, «локальное ИК-отопление» – это размещение излучателей над участком, в границах которого надо обеспечить заданный температурный режим. Остальная площадь, может обогреваться менее интенсивно.
Такой подход гарантирует существенную экономию энергоресурсов.
План цеха с обозначенными участками и температурами, которые необходимо поддерживать.
фото: обогрев зоны станка плазменной резки, тёмным ГИИ фото: рабочее место обогревается светлым ГИИ
2.6. Долговечность и простое обслуживание.
Промышленный газовый инфракрасный излучатель не имеет в своей конструкции движущихся частей и сложных механизмов. Это делает его надёжным и достаточно простым в эксплуатации. Рабочий ресурс агрегатов составляет не менее 15-20 лет, при условии регулярного технического обслуживания.
3. Где применяется инфракрасное отопление производственных помещений
Для децентрализованного теплоснабжения:
3.1. Производственных зданий.
3.2. Складов и ангаров.
3.3. Гаражей индустриального транспорта (депо, верфи, СТО).
3.4. В технологических процессах, связанных с разогревом, сушкой, выпариванием, разморозкой, оттаиванием, антиконденсатом.
Практические примеры:
Отопление цеха светлыми инфракрасными излучателями;
Отопление цеха тёмными инфракрасными излучателями
Инфракрасное отопление небольшого цеха
Обогрев авиа-ангара инфракрасными излучателями
Газолучистое отопление механосборочного цеха
Отопление СТО инфракрасными горелками
Локальный обогрев крупногабаритного участка цеха
Автономное отопление нескольких зон на площади одного цеха
4. Проектирование систем газового инфракрасного отопления
Выполняется специалистами соответствующей квалификации на основе Технического задания. Обязательное условие: сбор исходно-разрешительных документов, необходимых для начала проектирования.
Включает:
4.1. Теплотехнический расчёт, определяющий энергетическую мощность (Гкал), для обогрева конкретного здания или сооружения
4.2. Схему размещения излучателей с указанием мест и расстояний между горелками.
4.3. Расчёт газопровода, включающий трассу прокладки, диаметры трубопроводов, давление газа в сети и др.
4.4. Расчёт вентиляции, предусматривающий приток воздуха для работы оборудования и удаление продуктов сгорания.
4.5. Автоматизация, обеспечивающая необходимые аспекты безопасной эксплуатации управления системой ГЛО.
Полезные статьи по данной теме:
Расчёт инфракрасного отопления
Особенности проектирования газолучистого отопления
5. Монтаж газовых инфракрасных обогревателей
Монтаж газового оборудования требует у подрядной организации наличие разрешительных документов. Работы ведутся на основе утверждённого проекта.
5.1. Установка креплений и конструкций для ИК-обогревателей.
5.2. Прокладка подводящего газопровода к местам монтажа ГИИ.
5.3. Подвод электропитания к местам установки ГИИ, шкафу управления, датчикам температуры и пр.
5.4. Установка ГИИ, подключение к сети газо- и электроснабжения.
5.5. Пусконаладочные работы. Режимная наладка каждого ГИИ, непрерывное испытание всей системы (в периоде 72 ч.), подготовка отчётной документации.
Монтаж — это комплексная инженерная задача. Экономия на профессиональном проекте и квалифицированных подрядчиках может привести к низкоэффективной работе всей системы. Как следствие, к повышенному расходу энергоресурсов и эксплутационным рискам.
6. Рекомендации по выбору газовых инфракрасных излучателей
6.1. По типу ГИИ.
Официальных рекомендаций по выбору типа ГИИ (светлый или тёмный) – нет. Профильные специалисты обосновывают решения, опираясь на исходные данные. Учитываются габариты помещения, характер техпроцессов, материалы ограждающих конструкций, наличие кранов, требования к воздухообмену, температурному режиму и пр.
Выслушать специалиста и взять его рекомендации за основу – правильное решение.
6.2. Производители ГИИ
Газовые инфракрасные излучатели производят европейские, североамериканские, азиатские и российские компании. Среди них: Gogas, Systema, Mandik, SBM, Space Ray, Roberts Gordon, Solaroniks, Adrian, Carlieuklima, Fraccaro, Сибшванк, Купол.
Что касается продукции, из стран Азии (Турции, Китая, Ирана). Их оборудование не имеет долгой истории эксплуатации в России. Однако отличается относительно невысокой стоимостью, что для некоторых потребителей, решающий аргумент.
Выбирая поставщика, особое внимание следует уделить вопросу оперативной сервисной поддержки.
6.3. Проектирование и монтаж ГЛО.
Рекомендация аналогична изложенной в п. 7.1. – привлекайте подрядные организации, имеющие практический опыт внедрения ГЛО.
Заключение:
Газовое инфракрасное отопление производственных помещений — это многолетняя практически проверенная технология. Его внедрение обеспечит превосходную энергетическую эффективность.
Применение ИКО целесообразно в высоких индустриальных помещениях (цеха, склады, ангары), что позволяет существенно снизить затраты на обогрев.
Однако требуется профессиональный анализ технических исходных данных на этапе принятия решения.
Источники:
1. АВОК (Ассоциация инженеров по отоплению, вентиляции и кондиционированию) (www.abok.ru).
2. Свод правил 60.13330.2020 «ОВК» (Актуальная ред. СНиП 41-01-2003).
3. Профессиональные порталы www.климатворлд.рф, www.oventrop.com/ru — специализированные разделы.
4. «Газовые горелки инфракрасного излучения» учебное пособие В.Н. Пилипенко, Д.Н. Слесарев.
5. «Энергоэффективный обогрев больших помещений» О. Хойер, М. Котрбаты.
6. «Энергосберегающий обогреватель для производственных помещений. Техника ИК-нагрева» Р. Борхерт.
7. «Три «Э» в современном отоплении промышленных предприятий» В. Молька.
8. «Методика расчёта лучистого отопления» СТО Газпром 2-1.9-440-2010.
9. «Инфракрасное отопление производственных помещений» Д. Соммер, Д. Петраш.