摘要： 高大厂房建筑因体量大造成温度梯度大、温度分布不均匀，这一问题长期困扰着设计人员。燃气红外线辐射采暖技术是从国外引进的一种新兴技术，对解决这个问题很有帮助。本文阐述了燃气红外线辐射采暖的原理，分析了辐射采暖方式的特点，并用实例介绍了这种采暖方式的设计方法。

关键词： 定检机库 天然气 红外线 辐射采暖 节能
1 引言
我国的天然气资源非常丰富，随着国家能源战略的转移和勘探开采技术的不断发展，近年来在我国西部探明并成功开发了一批优质天然气田，现已形成塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝4个国家级的天然气田，已经具备了天然气产业发展的基础和条件。据悉，天然气作为一种清洁高效的能源和优质化工原料，在全世界能源结构中所占的比例已达24％，而在我国，目前天然气在能源结构中所占的比例只有2.2％。据中国石油天然气集团公司副总经理郑虎在2000中国国际石油天然气会议新闻发布会上透露，我国已将天然气开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油工业产业升级的重点，争取用十年左右的时间，使天然气在中国能源消费结构中的比重由目前的2.2％提高到8％左右, 随着新疆塔里木全国最大的天然气田的诞生及西气东输工程的实施，连同开发海上石油天然气和利用国外天然气在内，到2010年将有望实现这个目标[1]。勿庸置疑，在国家大力发展天然气工业的形势下，天然气作为清洁能源在工业生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。在这种情况下，如何响应国家政策，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家、销售商家和设计人员面前的一个课题。本文结合工程实例对燃气红外线辐射采暖技术及其应用作一个简要介绍。

2 燃气红外线辐射采暖技术特点分析
燃气红外线辐射采暖技术是一种低强度远红外辐射采暖技术，以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。

2.1 基本原理

燃气红外线辐射采暖系统由一个或多个独立的真空系统组成。每个真空系统包括一台真空泵、控制系统、一定数量的发生器和热交换器。系统的热交换器由100mm直径的钢管连接而成的管路及覆盖在其上方的高效铝合金反射板构成，该系统采用天燃气、液化石油气或煤气等气体作热源，经发生器燃烧后，加热发生器中的空气，借助于离心风机或真空泵的作用，将加热后空气及燃烧后的产物输送到辐射管内，加热辐射管至一定温度，辐射管产生远红外线，向外传递热量。该系统是根据太阳加热地球表面的原理设计制造的，太阳向地球供给能量的电磁波谱分析结论显示：波长10-8微米（μ）以下的为宇宙射线，波长在5×108μ以上的为声能电波，热能辐射波的波长范围主要在2-10μ之间。该系统能模拟太阳产生出只对被辐射物加热而对传导介质（空气）不加热的那一段热能辐射波（波长2-12μ）。所以该系统的直接供暖对象不是采暖空间中的空气，而是取暖目的物：空间内的工作人员、设备工具等。这些取暖目的物按照其自身的物理化学结构特点吸收并储存接收的热能，然后通过其接触空气的表面向采暖空间内的空气传递热量，从而较好地解决了一直困绕暖通技术界的各种军事、民用库房等高大空间采暖的难题。

2.2 技术特性

2.2.1 高效节能 该采暖系统产生的远红外线直接加热地面、设备、人体，被加热体吸热后变为储能装置再次向空间放热，这就使被加热体温度高于周围空气温度，同时使室内空气下层温度与上层温度接近。而采用对流原理的供暖系统是直接加热空气，由于热气上浮形成室内空气上层温度明显高于下层温度，造成大量的热量通过天花板及外墙散失，增加了能源消耗，两者相比，采用燃气红外线辐射采暖技术可节约能源达30%以上。下图为两种供暖方式的温度分布的对比。其中图2是对流供暖方式的温度分布示意图，图3是红外辐射供暖的温度分布示意图。

2.2.2 安全舒适 采用无名火采暖，系统带有多项互检安全措施，可以100%的保证安全。远红外线大部分被地表吸收，人体足部温度高于身体温度，且远红外供暖无空气流动，不会形成灰尘及悬浮粒子在空气中飘扬，使供暖区间洁净无灰尘，非常舒适。

2.2.3 运行经济 可实现定时、定向、定区域供热，自动控制，消除热媒远程输送及开机预热造成的能源浪费。

2.2.4 操作简便 可以设定温度或时间进行自控，也可由工作人员手控，只须轻触控制开关即可实现开机关机。

3 工程实例
3.1 工程概况

空军某机场定检机库建于二十世纪七十年代，位于鲁西南某县，机库长52米，宽42米，屋脊高15.3米，屋檐高8米，建筑面积2184 m2，建筑物体积25450m3。机库两侧有耳房12间，层高3.6米，建筑面积600 m2。机库内原有以蒸汽为热媒的热风采暖系统，因使用效果不好而废弃多年，热风系统已锈蚀殆尽，蒸汽锅炉设备早已拆除。耳房无采暖设备。场区现有采暖热水锅炉设备为其它建筑供暖，负荷余量仅够耳房使用。现定检机库及耳房要整修使用，需要重新设计安装新的采暖系统。经计算，定检机库热负荷为263Kw,耳房热负荷为42Kw.

3.2 设计参数

冬季室外设计温度：-6℃

机库室内设计温度：16℃

耳房室内设计温度：18℃

3.3 方案选择

机库面积大，高度高，为典型的大体量厂房建筑，原有的热风采暖系统的热媒是由锅炉房产生蒸汽，经室外热网进入室内，再通过散热器以空气对流方式加热被加热物，其无效热损失较大且无法迅速加热工作区，系统运行时整个建筑内空气温度均会升高，在竖向方向上越向上越高，因此向室外散热量较大，使用单位反映采暖效果既不理想又浪费能源。针对机库使用具有间歇性，使用时要求升温迅速，而且只需保障工作区温度的特点，综合考虑工程的安全性、经济性及运行效果，机库供暖设计采用了燃气红外线辐射采暖技术：在机库吊顶下悬挂安装柔强辐射采暖系统，在机库外耳房内设液化石油气配气站。

耳房为一般单层建筑，设常规散热器，室内采暖管道架空敷设，上供上回，利用场区现有锅炉房提供的95/70℃热水进行采暖。

3.4 系统设计

机库内8米高处有钢网吊顶，考虑到飞机检修高度，将辐射采暖器用吊架悬挂安装于吊顶下7.5米高处，符合燃气红外线辐射器安装高度不应低于3米的规定。燃气红外线辐射器用于全面采暖时，建筑维护结构的耗热量可不计算高度附加，并在此基础上乘以0.8-0.9的修正系数[2]，此处取0.8，根据使用手册，系统安装高度超过6米时，每增高0.3米，系统的设计热负荷需增加1%，所以高度修正系数为1.05，计算得机库实际采暖热负荷为220Kw,选用六套辐射采暖器（平面布置见图3），每套功率35Kw. 采暖通风与空气调节设计规范[2]规定燃气红外线辐射采暖系统的尾气应排至室外，排风口应设在人员不经常通行的地方，距地面高度不低于2.0米且伸出墙面不少于0.5米，所以燃烧废气就近由接管穿墙排至室外即符合要求。该系统安装使用后，机库内温度分布得到明显改善。为了同原有的对流供热方式做一个对比，作者采集了两种供热方式库房内工作区域相同高度的温度，模拟出不同高度的温度分布曲线，如图4是对流供热不同高度温度分布曲线，如图5为是燃气红外线辐射供热方式的分布曲线。为了验证采用红外辐射供暖后库房内温度分布的均匀性，作者采集了工作区域的某一端面的温度，用计算机模拟出该端面的温度场分布图，图6是该横截面的温度分布图，图中曲线是该横截面的上的温度场分布，箭头所指的方向是等温线逐渐增大的方向。从图可看到该区域温度分布均匀，从实际运用来看部队反映效果良好。达到了预期的目的。

4 结束语
4.1 燃气红外线辐射采暖技术成功解决了大空间内温度分布不合理的问题，较对流采暖方式节约能源30%以上。

4.2 燃气红外线辐射采暖技术广泛适用于民用及军用机库、各类大型制造装配车间、超市、体育馆及花卉、蔬菜等农业温室、温棚。

4.3 燃气红外线辐射采暖系统现在全部设备完全进口，造价较高，在一定程度上限制了推广应用，据悉，设备国产化进程正在加紧进行当中，预计不久的将来，大部分设备国产化之后，价格将会大幅度降低，将会具有广泛的应用前景。

参考文献
【1】远大资料室汇编. 节能与环保文选. 2000.

【2】采暖通风与空气调节设计规范.北京：中国计划出版社.2001

【3】陆耀庆.供暖通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1987

【4】陆君安，尚涛，谢劲，顾平.MATLAB使用手册.武汉：武汉大学出版社.2001

【5】贺平，孙刚.供热工程（新1版）.北京：中国建筑工业出版社，1993

 

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