10826

31

(например трубы Ecoplastik Therm завода Wavin Ecoplastik, Чехия).

Способ прокладки трубопроводов систем отопления должен обеспечивать легкую замену их при ремонте. Замоноличивание труб без кожуха в строительные конструкции допускается:

−в зданиях со сроком службы менее 20 лет;

−при расчетном сроке службы труб 40 лет и более.

При скрытой прокладке трубопроводов следует предусматривать люки в местах расположения разборных соединений и арматуры. Прокладка трубопроводов из полимерных труб должна предусматриваться скрытой: в полу, плинтусах, за экранами, в штробах, шахтах и каналах; допускается открытая прокладка в местах, где исключается их механическое, термическое повреждение и прямое воздействие ультрафиолетового излучения на трубы.

Арматура в системах отопления используется запорная, в т.ч. спускная для воды (в нижних точках системы) и воздуха (в верхних точках системы), обратная – устанавливается после насосов и счетчиков и регулирующая – на подающих патрубках перед отопительными приборами для регулирования расхода теплоносителя или на распределительных трубопроводах (стояках, горизонтальных ветках, у коллекторов) для наладки гидравлического режима системы. См. рис. 1.45.

2.5. Системы лучистого отопления производственных помещений

Наиболее распространенной системой отопления производственных помещений является водяная система отопления [5-11, 21-27]. Но практика показывает, что в большинстве случаев такая система не способна эффективно обогревать, и в некоторых производственных помещениях применение водяной системы отопления приводит к перерасходам тепловой энергии.

К таким помещениям можно отнести: помещения периодического и кратковременного использования; помещения, площадь которых используется частично, помещения значительной высоты, а также террасы и открытые

32

площадки [27]; помещения, удаленные от тепловых сетей. Перечисленные помещения составляют значительную часть производственных помещений

[21-24].

В этих помещениях могут применяться альтернативные системы отопления - воздушная система отопления, система лучистого отопления с помощью тепловых труб, система лучистого отопления с помощью высокотемпературных «светлых» и «темных» излучателей [33-35, 42-44].

При воздушной системе отопления в помещение подается теплый воздух, который нагревается в теплогенераторе. Источником теплоты может быть природный газ, промежуточный теплоноситель, электрическая энергия. Такие системы отопления требуют дополнительных затрат электроэнергии на перекачку воздуха, имеющего низкую теплоемкость и плотность. Также при воздушной системе отопления наблюдается повышенный градиент температуры по высоте помещения. Это приводит к значительным перерасходам теплоты.

Наиболее эффективным и экономически выгодным в этом смысле является лучистый способ отопления, то есть передача тепловой энергии от теплогенератора к объекту посредством излучения. С этой точки зрения наиболее эффективны системы лучистого отопления, работающие в инфракрасном спектре.

В зависимости от длины излучаемой волны инфракрасные отопительные приборы можно поделить на три типа: 1) коротковолновые (0.77-15 мк), 2) средневолновые (15100 мк), 3) длинноволновые (100420 мк).

По температурным уровням поверхности излучения инфракрасные излучатели могут классифицироваться следующим образом:

-«светлые» высокотемпературные (t изл > 1000 o C); -«светлые» среднетемпературные (800 < t изл < 1000 o C); -низкотемпературные каталитические (600 < t изл < 800 o C); -«тёмные» (400 < t изл < 600 o C);

-«субтёмные» (200 < t изл < 400 o C).

По видам энергоносителей инфракрасные излучатели классифицируются на: 1) электрические, 2) газовые, 3) жидкотопливные.

33

Вне зависимости от вида используемого энергоносителя принципы работы систем инфракрасного отопления остаются неизменными, однако техни- ко-экономические показатели и условия комфортности однозначно свидетельствуют в пользу «темных» систем газового лучистого отопления (ГЛО).

В ленточной системе лучистого отопления с помощью тепловых труб теплоносителем служат продукты сгорания [14, 33-35]. Главным преимуществом таких систем отопления является то, что в качестве топлива может использоваться любой горючий материал: газ, мазут, уголь, промышленные отходы, и т.п. Эти системы имеют низкую тепловую инерцию, не размораживаются. Недостатком таких систем является относительно низкий коэффициент теплоотдачи от излучающих труб, что становится причиной повышения площади излучающей поверхности, перегрев части помещения, в которой расположен теплогенератор, невозможность организации локального обогрева и создания различных температурных зон в помещении.

Принцип действия модульных инфракрасных излучателей такой же, как у ленточной системы лучистого отопления, и состоит в том, что высокотемпературные продукты сгорания природного газа циркулируют внутри тепловых труб, которые имеют относительно короткую длину по сравнению с ленточными тепловыми трубами. То есть с помощью модульных инфракрасных излучателей возможна организация локального обогрева и создания различных температурных зон в отапливаемом помещении. Но, ввиду необходимости размещения множества модульных излучателей, возрастает и стоимость самой установки системы ГЛО.

В системе лучистого отопления с помощью высокотемпературных излучателей газ подается в горелки, где сгорает, разогревая излучаемый насадок. В отличие от газового факела, излучаемый насадок большую часть теплоты сгорания газа превращает в излучение. Поток инфракрасного излучения попадает в помещение, обогревая его. Тепловое излучение попадает прямо на человека, давая возможность уменьшить температуру воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций. Воздух нагревается

34

путем конвекции от облученных внутренних поверхностей помещения, и потому он прохладнее их [42-44]. Это вызывает уменьшение роста температуры по высоте помещения. Небольшие поверхности высокотемпературных излучателей не загрязняются промышленной пылью или волокнами. Улучшается аэродинамический режим помещения. Высокотемпературные излучатели имеют следующие недостатки: попадание продуктов сгорания в помещение, что определяет необходимость его активной вентиляции; большая неравномерность теплового потока по площади и высоте помещения.

Высокотемпературное лучистое отопление лучше всего подходит для производственных помещений периодического использования; помещений, площадь которых используется частично; а так же помещений с непостоянным присутствием людей

Схемы и основные элементы систем лучистого отопления

Конструкция газовой «светлой» инфракрасной горелки показана на рис. 2.11, а). Принцип работы горелки такой: сжиженный или природный газ выходит с большой скоростью из сопла и инжектирует необходимое количество воздуха. Газовоздушная смесь поступает в распределительную камеру. Там ее давление выравнивается, и она равномерно выходит сквозь отверстия насадка. На поверхности насадка в тонком (толщиной 1-1.5 мм) слое происходят процессы горения, разогревающие насадок до температуры 800-1000 ° С. Излучаемый насадок может быть металлическим, керамическим (пористым или перфорированным с цилиндрическими или щелистыми каналами, рис. 2.11, б), специальной конструкции для каталитического сжигания газа.

Для керамического излучаемого насадка чаще всего используют перфорированные керамические плитки размерами 45x65x12 мм или 47x69x15 мм, спрессованные сухим способом из специальной выжженной керамической массы. Серийно выпускают керамические плитки с диаметром каналов 1.55- 0.80 мм. Для увеличения лучистой теплоотдачи над керамикой устанавливают жароупорную сетку-экран. Для сетки-экрана применяется нихромовый

35

жаропрочный провод, как наиболее стойкий к действию высокой температуры. Нормальная тепловая нагрузка на одну стандартную плитку равняется 470 Вт. Отклонение от этой величины зависит от диаметра отверстий и живого сечения плитки, а также от химического состава керамической массы.

Рис 2.11. “ Светлая” горелка инфракрасного излучения: а) конструкция горелки с металлокерамическим насадком: 1 - сопло, 2 - диффузор, 3 - распределительная камера, 4 - керамические плитки, 5 - металлическая предохранительная сетка; б) керамические насадки: с внезапным расширением (слева), перфорированный (справа)

Использование металлических насадков обусловлено явлением резкого роста излучаемой способности металла при повышении его температуры свыше 300 ° С. Металлические насадки изготовляют из жаропрочной хромникелевой сетки. Горение происходит в промежутке между двумя сетками, которые

36

накаляются и становятся источником инфракрасного излучения. Размер отверстий нижней сетки должен быть меньше критического диаметра (0.80 мм для природного газа), чтобы пламя не проскакивало к распределительной камере. Для верхней сетки применяются отверстия с размерами 2x2 или 5x5 см.

Существует целый ряд разных типов газовых инфракрасных излучателей с керамическими, металлическими и металлокерамическими насадками.

Каталитическое сжигание газа основано на явлении снижения температуры газового факела без уменьшения полноты сгорания топлива при внесении в зону горения ряда веществ, таких как платина, палладий, окиси хрома, марганца, меди, железа [24]. Температура излучаемого насадка при каталитическом сжигании газа равняется 400-600 ° С. Вследствие этого уменьшаются потери тепла с продуктами сгорания, обеспечивается полнота сжигания газа в широком диапазоне тепловых нагрузок, бесшумность работы горелки, высокий лучистый к.п.д.

Современный ленточный газовый отопительный прибор (“ темного” длинноволнового излучения) представляет собой трубу диаметром 100-200 мм (рис. 2.12). Топливо сгорает в теплогенераторе 1, продукты сгорания вентилятором подаются в теплоизлучающие трубы 2 и нагревают помещение преимущественно лучистым тепловым потоком. Для уменьшения конвективной теплоотдачи над трубами крепится теплоизолированный рефлектор из полированной стали (разрез А-А). Дымовые газы, проходя через утилизатор 4, отводятся наружу, отдавая свою теплоту воздуху, поступающему на горение топлива. Это делается для повышения эффективности работы ГЛО. Вся конструкция подвешивается под крышей внутри здания.

В качестве теплоизлучателей используют стальные трубы, обработанные специальным термостойким покрытием с высокой степенью черноты (до 0.92-0.97), которое позволяет смещать спектр излучения в сторону инфракрасного. Протяженность излучающих тепловых труб ленточных систем ГЛО может достигать 300 м, а мощность теплогенератора до 200 кВт.

37

Рис 2.12. Схема ленточного лучистого отопления с использованием тепловых труб («темного» длинноволнового излучения): 1 – теплогенератор; 2 - тепловые трубы; 3 – теплоизоляция; 4 – теплообменник-утилизатор.

Трубы передают 60-65% теплоты инфракрасным излучением в рабочую зону помещения, обогревая людей, нагревая полы и оборудование.

Остальные 35-40% теплоты компенсируют теплопотери кровли и верхнего пояса стен, а остывшие продукты сгорания отводятся в атмосферу, и на их место непрерывно в систему поступают газ и воздух.

Доля отводимой в атмосферу с продуктами сгорания теплоты составляет не более 5-7% общего ее количества, полученного при сжигании газа. Последнее достигается высокой эффективностью регулирования процесса горения.

Для системы ГЛО используется газ низкого давления от 200 до 500 мм водяного столба.

Во время работы горелка даёт пламя, а вентилятор создает тягу для продуктов горения, которые, пройдя по всей длине устройства, выбрасываются либо внутрь помещения, либо наружу через специальный вытяжной дымоход.

38

Удаление продуктов сгорания осуществляется специальными дымоходами из алюминия или стали диаметром 100-200 мм. Применяются индивидуальные дымоходы от вентилятора каждой установки или централизованный общий дымоход с одним вытяжным вентилятором. К такому вентилятору можно подсоединить до 10 установок.

Газогорелочный блок состоит из 2-х отделений: первое - камера сгорания, где размещены головка горелки и устройство зажигания с пламячуствительными электродами. Во втором отделении расположены системы контроля, куда входят: автоматика безопасности, реле давления газа, клапан блокировки подачи газа, регулятор установки стартового и рабочего давления горелки и включатель вакуумной системы обеспечения тяги. Конструкция инфракрасных излучателей предусматривает полную автоматизацию процесса сжигания газового топлива с блокировкой подачи газа на горелку излучателя.

На рис. 2.13 показана схема модульного «темного» «U»-образного прибора лучистого отопления. Как и у ленточного излучателя, внутри модульного циркулируют высокотемпературные продукты сгорания топлива. Над трубами крепится рефлектор из полированной стали, вся конструкция подвешивается под крышей или на стене здания.

Тепловые трубы в модульных инфракрасных излучателях бывают как “U”- образной конструкции, так и линейной. Длина излучающей поверхности тепловой трубы может достигать 12 м, а мощность горелки 45 кВт.

Преимуществом «темных» излучателей является то, что продукты сгорания не попадают в помещение, которое поэтому не нуждается в дополнительной вентиляции [42-44].

Схемы систем отопления производственных помещений с помощью ГЛО могут быть с вертикальным, наклонным или горизонтальным расположением горелок, общего и локального обогрева [33-\35].

39

Рис 2.13. Схема «темного» «U»-образного модульного излучателя: 1 - подвод топлива; 2 – горелка; 3 – воздушный вентилятор; 4 – отвод дымовых газов; 5 – ограждающая перегородка; 6 – турбулизатор; 7 – экран; 8 – трубопровод рециркуляции; 9 – крепежная рама; 10 – излучающая поверхность тепловой трубы; 11– дымосос.

Схему общего обогрева с вертикальным или наклонным расположением горелок (рис. 2.14) целесообразно применять в высоких узких помещениях или в помещениях каркасного типа при расстоянии между колонами не больше 10-12 метров. Рекомендуется устанавливать горелки таким образом, чтобы большая часть теплового потока попадала на ограждение с наибольшим термическим сопротивлением, а именно на пол помещения.

Схему с горизонтальным расположением горелок (рис. 2.15) применяют в помещениях значительной площади. Излучаемая поверхность прибора ГЛО расположена горизонтально. Шаг и расстояние между рядами излучателей назначают в зависимости от высоты, на которой крепится инфракрасный прибор отопления, и допустимой неравномерности облучения помещения.

40

Рис 2.14. Схема горелок с вертикальным или наклонным расположением: 1 - распределительный газопровод, 2 - горелки инфракрасного излучения, 3 – шкафной газорегуляторный пункт (ШРП).

Рис 1.5. Схема горелок с горизонтальным расположением: 1 - распределительный газопровод, 2 - горелки инфракрасного излучения, 3 – ШРП.

В некоторых источниках [42, 43] рекомендуется при предварительных расчетах назначать шаг, равный высоте установления горелки, немного уменьшая расстояние между горелками в торцах помещения для компенсации влияния холодных стен. При горизонтальном расположении приборов ГЛО