- Подбор оборудования для отопления
- Проектирование газолучистого отопления
- Техобслуживание газовых обогревателей
- Выбор системы отопления цеха
- Инфракрасное отопление производственных помещений
- 10 ответов на вопросы о тёмных инфракрасных
- 10 ответов на вопросы о светлых инфракрасных
- Сертификаты
- Покупка и доставка
Инфракрасное отопление производственных помещений
Инфракрасное отопление производственных помещений
Принцип работы. Сравнение с традиционной системой.
Инфракрасное отопление производственных помещений активно применяется в России с начала 2000-х. Сегодня сотни промышленных компаний в различных отраслях экономики используют этот способ обогрева, для цехов, гаражей промышленного транспорта и логистических зданий.
Содержание статьи:
1. Что такое инфракрасное отопление
1.1. Требования и нормативы для газового инфракрасного отопления
1.2. Чем отличается работа лучистой системы от конвективной
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. Сбалансированный тепловой комфорт
2.3. Скорость нагрева
2.4. Отсутствие сквозняков и движения пыли
2.5. Возможность локального отопления зон на площади цеха
2.6. Длительный эксплуатационный ресурс и простое обслуживание
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 с точки зрения энергосбережения, малоэффективны.
Более выгодны – системы лучистого отопления.
В этой статье мы постараемся раскрыть тему, изложив аргументы и показав сравнения.
1.Что такое инфракрасное отопление
Способ передачи тепловой энергии с помощью излучения.
Почему это эффективно для обогрева больших помещений?
Сравним два основных способа:
КОНВЕКТИВНЫЙ
Это вид передачи тепла, благодаря движению энергии самой среды (горячей воды в трубах, воздуха в каналах и пр.). Она бывает естественной и принудительной. Может передаваться, струями, потоками.
ЛУЧИСТЫЙ
Лучистое тепло – естественный принцип «работы» солнца. В физике этот термин употребляется для описания электромагнитных волн в определённом спектре.
Инфракрасные лучи отражает любой источник, нагретый до определённой температуры. Такие лучи имеют свойство нагревать поверхности, которых они достигают. Передача тепла таким способом, принципиального отличается от конвекции.
В лучистых системах отопления производственных помещений, источник энергии, чаще всего, природный газ.
1.1. Требования и нормативы для ГЛО
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».
1.2. Чем отличается обогрев с помощью лучистой и конвективной систем
Для обобщённого понимания представим условный цех, высотой 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, обладая меньшей плотностью, 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 температур, на расстоянии одного метра от пола и потолка.
Результат: + 16 °С внизу и + 22 °С, вверху.
Вывод:
При конвективном способе максимальная температура сохраняется вблизи потолка. А значит, часть энергоресурсов, тратится на малополезный прогрев объёма воздуха «сверху-донизу».
Однако «рабочая зона», где находятся люди и станки, располагается внизу. Как правило, на высоте от 1 до 3 метров. Там и нужно тепло.
Лучистая система
Состоит из определённого количества инфракрасных обогревателей, установленных в верхней части цеха. ИКО могут располагаться на потолке, фермах, стенах, колонах.
После включения, инфракрасный обогреватель для производственных помещений, направляет лучистый поток сверху-вниз.
Вследствие чего, температура нижних поверхностей повышается. Возникает эффект «тёплого пола».
Далее, поверхности нагреваемые излучением, постепенно «возвращают» часть тепла, способом естественной конвекции, окружающему воздуху.
Итог:
Максимальная температура формируется и поддерживается в нижней части цеха. Именно там, где оборудование и рабочий персонал.
конвективная лучистая
Обратите внимание на разницу температур в верхней и нижней части помещения
Справка:
В декабре 2022 года, в здании ТЭСЦ-1 АО «Выксунский металлургический завод», специалистами НП «Теплогаз» с помощью пирометра измерена температура поверхности пола за несколько периодов времени, после включения газовых инфракрасных излучателей, 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. | Создаёт 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, подобно солнечному. |
| 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 всего объёма воздуха. б) Неизбежны тепловые потери, возникающие при соприкосновении нагретого воздуха с холодными стенами, окнами, полом, потолком. В результате: 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. |
| Ситуация с влажностью | Повышается только температура воздуха. Влажные поверхности сохнут медленно. | Лучистая энергия подогревает и слегка подсушивает пол, снижая уровень влажности и риск появления конденсата. |
| Создание зон с разной температурой на одной площади | Физически, невозможно, поскольку нагретый воздух беспрепятственно циркулирует 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. Множество 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, не занимая полезную площадь пола. |
| Обслуживание | Требуется сервис для разных компонентов. При поломке ответственного узла или элемента, прекращает работать вся система. | Несложный сервис. При выходе из строя одного или даже нескольких ИК-излучателей, остальные продолжат работать. |
1.4. Типы промышленных газовых инфракрасных излучателей (ГИИ)
Есть два типа ГИИ: светлые и тёмные.
Оба воспроизводят инфракрасное тепловое излучение, но имеют принципиально разную конструкцию. А также отличаются длиной электромагнитной волны, что связано с температурой рабочей поверхности.
В светлых горелках, температура излучающей поверхности: ≈ 900 °С (±15%), в тёмных: ≈ 450 °С (±25 %).
Высота установки взаимосвязана с мощностью конкретной модели. Чем больше мощность – тем выше установка. Минимально допустимая (согласно требованиям нормативных документов), ограничена 4 метрами. Максимально разрешённая – не имеет нормативных ограничений. Есть практические примеры установки ГИИ, на высоте > 50 метров.
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), а целенаправленно расходуется на поддержание заданной температуры в нижней части цеха. Экономия газа по сравнению с котельными, достигает 60%.
2.2. Сбалансированный тепловой комфорт
ИКО создаёт естественное тепло, физиологически приятное 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 чувствует тепло, через 10-20 минут после включения ИК-обогревателей. Вначале в виде излучения, затем в окружающем воздухе.
2.4. Отсутствие сквозняков и движения пыли
При работе промышленных тепловентиляторов возникает принудительное движение воздуха, что способствует появлению сквозняков, а в загрязнённой атмосфере производственных помещений – циркуляции вредностей (пыли, паров, дымов, запахов, окислов).
При эксплуатации газовых инфракрасных излучателей, не воспроизводится движение воздушных масс, а как следствие – циркуляции пыли и сквозняков.
2.5. Локальное отопление
Это уникальное преимущество инфракрасного способа теплопередачи, позволяющее обогревать отдельные зоны цеха: рабочие места, участки, оборудование. Для разных зон, может поддерживаться разный температурный режим.
В практическом понимании, «локальное инфракрасное отопление», предполагает размещение излучателей в границах участка, где нужно создать определённую температуру. Площадь не относящаяся к локальной зоне, обогревается менее интенсивно. Такой подход гарантирует существенную экономию энергоресурсов.
Практический пример локального отопления четырёх участков (зон) цеха: читать
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 сложных механизмов, что делает его надёжным и достаточно простым в обслуживании. При условии регулярного ТО, эксплуатационный ресурс ГИИ, не менее 15 лет.
3. Где применяется инфракрасное отопление производственных помещений
Для децентрализованного теплоснабжения:
3.1. Цехов и мастерских.
3.2. Складов и ангаров.
3.3. Гаражей индустриального транспорта (депо, верфи, СТО).
3.4. В разных термических процессах (разогрев, сушка, выпаривание, разморозка, оттаивание, антиконденсат).
Практические примеры:
Отопление цеха светлыми инфракрасными излучателями;
Отопление цеха тёмными инфракрасными излучателями
Инфракрасное отопление механосборочного цеха
Обогрев авиа-ангара инфракрасными излучателями
Газолучистое отопление сборочного 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 Техзадания.
Обязательное условие: сбор исходно-разрешительных документов для проектирования.
Включает:
4.1. Теплотехнический расчёт, определяющий энергетическую мощность (Гкал), для обогрева здания или сооружения.
4.2. Схему размещения излучателей.
4.3. Расчёт газопровода, включая способ прокладки, диаметры труб, 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 эксплуатации и управления системой ГЛО.
Возможные варианты размещения светлых и тёмных газовых ИК-обогревателей.
Полезные статьи по 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 проекта, прошедшего согласования (экспертизу) в соответствующих службах.
5.1. Установка креплений и конструкций для ИК-обогревателей.
5.2. Прокладка подводящего газопровода к местам монтажа ГИИ.
5.3. Подвод электропитания к горелкам, шкафам 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 — комплексная инженерная задача. Экономия на профессиональном проекте и квалифицированных подрядчиках может привести к низкоэффективной работе системы. Как следствие – повышенному расходу энергоресурсов и эксплуатационным рискам.
6. Рекомендации по выбору газовых инфракрасных излучателей
6.1. По типу ГИИ.
Профильные специалисты обосновывают решения по выбору инфракрасных горелок, опираясь на исходные данные. Учитываются габариты и геометрия помещения, материалы ограждающих конструкций, характер внутрицеховых рабочих процессов, требования к воздухообмену, температурному режиму, наличие мостовых кранов и пр.
Выслушать специалиста и взять рекомендации за основу – правильное решение.
6.2. Производители ГИИ
Газовые инфракрасные излучатели производят европейские, североамериканские и российские компании.
Среди них: Gogas, Systema, Mandik, SBM, Space Ray, Roberts Gordon, Solaroniks, Adrian, Carlieuklima, Fraccaro, Сибшванк, Купол.
Касаемо продукции из стран Азии (Турции, Китая, Ирана). Их оборудование не имеет многолетней истории эксплуатации в России. Однако отличается невысокой стоимостью, что для некоторых потребителей, аргумент в принятии решения.
6.3. Проектирование и монтаж ГЛО.
Рекомендация – привлекайте подрядные организации с практическим опытом проектирования и строительства систем ГЛО.
И лучше, если проектная и монтажная компания будут в одном лице.
В этом случае, вы получите ответственность за полный цикл работ (проект + монтаж + наладка) – из одних рук.
Заключение:
Газовое инфракрасное отопление производственных помещений — практически проверенная технология, способная обеспечить превосходную энергетическую эффективность.
Применение ИКО целесообразно в индустриальных помещениях (цеха, крупные гаражи, склады, ангары). Гибкость управления и высокая надёжность, делают ИК-обогрев экономически обоснованным выбором.
Однако требуется понимание определённой специфики и профессиональный анализ 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. «Энергосберегающее излучение для производственных зданий. 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.