-Общие данные-   -Теория-   -Модельный ряд-   -Варианты применения-   -Прайс-лист-

Системы инфракрасного отопления - Теория

1. ЧТО ТАКОЕ ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ?

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (λ=0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (λ=1-2 мм). Инфракрасную область спектра обычно условно разделяют на близкую (с интервалом длин волн 0,74-2,5 мкм), среднюю (2,5-50 мкм) и далекую (50-2 000 мкм).

Спектр инфракрасного излучения так же, как и спектр ультрафиолетового и видимого излучений, может быть линейчатым, полосатым и непрерывным. Линейчатый инфракрасный спектр излучают возбужденные атомы при переходах между близкими электронными уровнями. Например атомы ртути излучают ряд спектральных линий, расположенных в близкой инфракрасной области в интервале λ=1,01-2,32 мкм (эти линии используются для градуировки инфракрасных спектрометров). У атома водорода линии спектральных серий Пашена, Брекета и Пфунда также расположены в инфракрасной области.
Полосатые спектры излучают возбужденные молекулы при переходах между колебательными и вращательными уровнями. При этом колебательные и колебательно-вращательные полосы расположены главным образом в средней, а чисто вращательные - в далекой инфракрасной области. Так, в излучении пламени наблюдается сильная полоса λ=2,8 мкм, излучаемая молекулой воды. и полосы λ=2,8 мкм и λ=4,4 мкм, излучаемые молекулой СО₂.
Непрерывный инфракрасный спектр излучают нагретые твердые или жидкие тела. Нагретое твердое тело излучает в очень широком интервале длин волн, но абсолютная и относительная доля инфракрасного излучения зависит от температуры тела. При низких температурах (ниже 500⁰С) излучение почти целиком расположено в инфракрасной области, однако полная энергия излучения мала. Поэтому слабо нагретые тела не могут быть использованы в качестве источников инфракрасного излучения. При повышении температуры доля излучения в видимой области возрастает  но вместе с тем возрастает и полная энергия инфракрасного излучения. Излучение реальных тел для любой длины волны всегда меньше, чем излучение абсолютно черного тела той же температуры, и может носить селективный характер. Например у раскаленной вольфрамовой нити излучение в инфракрасной области больше отличается от излучения черного тела, чем в видимой области спектра. Излучение Солнца близко к излучению черного тела с температурой ~ 6000⁰К, и значительная часть его ~ 50% расположена в инфракрасной области. Распределение энергии в излучении человеческого тела близко к распределению энергии черного тела с максимум при λ=9,5 мкм.
[к перечню вопросов]

2. ТРЕБОВАНИЯ ДБН В.2.5-20-2001 ГАЗОПОСТАЧАННЯ К ИНФРАКРАСНЫМ ОБОГРЕВАТЕЛЯМ

6.89 Для опалення виробничих приміщень з висотою стель від 4,0 м і більше, крім виробництв та приміщень, що відносяться по вибухопожежній небезпеці до категорій А та Б і будинків ступенем вогнестійкості IVa та V, допускається установлювати під стелю інфрачервоні трубчасті газові обігрівачі (далі ІТГО [темні випромінювачі]) променистого опалення, з відводом продуктів згоряння в атмосферу.
Застосування обігрівачів ІТГО в житлових та громадських будинках не допускається.
ІТГО повинні бути обладнані повною автоматизацією процесу спалювання газового палива з блокуванням подачі газу на пальник випромінювача у випадках:
- зниження або підвищення тиску газу понад установлені межі;
- відсутності розрідження в камері змішування газу з повітрям, тобто припинення роботи витяжного вентилятора;
- загасанні полум'я в пальниках;
- відсутності напруги в блоці керування та безпеки;
- наявності несправностей в блоці керування.
6.90 ІТГО повинні відповідати ТУ, затвердженим в установленому порядку, а ІТГО виробництва закордонних фірм повинні мати сертифікат органів Держстандарту України і дозвіл на їхнє застосування Держохоронпраці України.
6.91 Відстані від пальників інфрачервоного випромінювання (далі ПІВ [>так звані світлі випромінювачі]) та ІТГО до конструкцій приміщення з горючих та важкогорючих матеріалів (стелі, віконні та дверні коробки тощо) повинні бути не менше 0,5 м при температурі поверхні, що випромінює, до 900⁰С і не менше 1,25 м для температури вище 900⁰С.
Стелі або конструкцію із горючих матеріалів над пальниками необхідно захищати або екранувати негорючим матеріалом (покрівельною сталлю по азбесту, азбестоцементним листом тощо).
Відкрита електропроводка повинна знаходитися на відстані не менш 1 м від ПІВ, ІТГО та поверхні випромінювання.
6.92 В приміщеннях, що обігріваються установками ПІВ повинна забезпечуватися триразова загальнообмінна вентиляція, а в приміщеннях, що обігріваються ІТГО, вентиляція повинна відповідати вимогам будівельних норм та правил по розміщенню в них відповідних виробництв.
Розрахунок вентиляції приміщень, де передбачається установка ПІВ, слід виконувати, керуючись нормами гранично допустимих концентрацій СО₂ та оксидів азоту (в перерахунку на NO2) у повітрі робочої зони. Розміщення витяжних пристроїв слід передбачати вище випромінювачів, а припливних пристроїв - поза зоною випромінювання установок ПІВ та ІТГО.
Системи обігріву з ПІВ повинні бути зблоковані з системою місцевої або загальнообмінної вентиляції, виключаючи можливість пуску та роботи системи обігріву при непрацюючій вентиляції.
В приміщеннях з установками ПІВ та ІТГО слід передбачати вогнегасники порошкові із розрахунку 3 шт. на 500 м² приміщення.
[к перечню вопросов]

3. ЧЕМ ОБЪЯСНЯЕТСЯ ВЫСОКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ГАЗОВОГО ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ?

Теплоснабжение производственных помещений всегда считалась неординарной задачей. Задача отопления производственных помещений часто усложняется в виду того, что каждое производственное помещение создавалось под конкретный технологический процесс и в отличие от административных и бытовых помещений впечатляет своими размерами и высотой. Очень редко можно встретить производственное помещение имеющее в плане менее нескольких тысяч квадратных метров. Высота таких помещений как правило составляет 6-7 м, не исключением является и высота в 14-24 м. при этом высота рабочей зоны, что собственно и нужно обогреть, составляет всего 2 м.
Отопить традиционными способами такие строительные монстры практически невозможно. Высокая стоимость обслуживания и низкий КПД всей системы сводит на нет все попытки отопления производственных помещений. Километры трубопроводов подверженных электрохимической коррозии из-за наличия большого количества блуждающих токов, низкая гидравлическая устойчивость системы, высокая  инерционность просто разоряет собственника такого помещения.
Мировая практика показывает и доказывает эффективность применения децентрализованных систем теплоснабжения. Одним из таких направлений является использование для отопления высоких помещений инфракрасных обогревателей. При использовании традиционных систем отопления весь нагретый воздух устремляется к перекрытиям помещения где и происходят потери теплоты через верхний пояс периметра ограждающих конструкций, не утепленную кровлю и разбитые фонари. Именно на эти теплопотери приходится 70-80% работы системы теплоснабжения. Инфракрасные обогреватели, расположенные в основном под перекрытием помещения, работают в инфракрасном спектре и не нагревают воздух. Задача инфракрасных обогревателей доставить тепло рабочим и всему что расположено под ними путем излучения. Нагретый излучающий элемент испускает безвредные электромагнитные волны которые поглощаются твердыми предметами, повышая их внутреннюю энергию, которые становятся источниками тепла непосредственно на рабочих местах. Циркуляция воздуха на высоте 2- 2,5 м от уровня пола исключает теплообмен нагретого воздуха с холодными стенами и потолком помещения, снижает теплопотери и тем самым повышает эффективность работы системы инфракрасного отопления.
Отсутствие промежуточного теплоносителя исключает замерзание, утечку и проведение дополнительных мероприятий связанных с очисткой теплоносителя от растворенных газов и солей (ХВО).
Система автоматического управления, не требующая постоянного обслуживающего персонала,  в совокупности с низкой инерционностью инфракрасных обогревателей позволяет наиболее эффективно поддерживать заданный температурный режим в отапливаемом помещении и исключить перерасход топлива в ночной период, а также в выходные дни. Надежная автоматика отслеживает температуру помещения с точностью до 0,5⁰С и реагирует на колебания температуры наружного воздуха позволяя экономить энергоресурсы в наиболее теплые дни отопительного сезона.
Таким образом, эффективность мероприятий по применению инфракрасных обогревателей может достигать до 65-70%, а срок окупаемости снижен до 2,5-3 лет (в энергетике этот срок составляет 7 лет).
[к перечню вопросов]

4. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ГАЗОВОГО ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ВЛИЯНИЯ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Современные установки газового лучистого отопления являются высокоэффективными отопительными системами с коэффициентом полезного действия 85- 92%.
Различают, так называемые, светлые и темные (трубчатые) газовые излучатели.
В светлых излучателях газ сжигается по принципу микрофакельного горения, т.е. на поверхности пористых керамических насадок с открытым пламенем при температуре 850 - 1200 ⁰С.
Горючая смесь (коэффициент избытка воздуха 1,05 - 1,15) загорается на выходе из каналов внешней (излучающей) стороны насадки, которая излучая энергию в видимой (длина волны 0,4 - 0,76 мкм), коротковолновой инфракрасной (0,76 - 1,4 мкм), средневолновой (1,4 - 3 мкм) и длинноволновой инфракрасной (3 - 25 мкм) области оптического спектра.
По закону Вина, максимум энергии при температуре 850 ⁰С соответствует длине волны 2,58 мкм, а при температуре 1200 ⁰С - 1,96 мкм. Продукты сгорания при этом выделяются в окружающее пространство.
В темных (трубчатых) излучателях горючее, в отличие от светлых, сжигается в закрытом объеме, как правило в трубе, которая и является излучающей насадкой. Температура горения за счет большого избытка воздуха (1,6 - 2) составляет около 550 ⁰С. Охлажденные продукты сгорания выбрасываются хвостовым вентилятором за пределы помещения.
Поскольку температура насадки существенно ниже, чем в светлых излучателях (550⁰С в зоне горения и около 180⁰С на выходе из трубы) область излучения смещена в сторону длинноволновой части спектра (4 - 9 мкм), а максимальная энергия соответствует длине волны 7 мкм.
Как уже указывалось выше, продукты сгорания от светлых излучателей выделяются непосредственно в окружающее пространство (свойство конструкции этих излучателей), а от темных - за пределы помещения.
В соответствии с санитарным законодательством, для отопления производственных зданий и сооружений должны предусматриваться системы, приборы и теплоносители, не создающие дополнительных вредностей. Как известно, при сжигании 1м3 природного газа, в том числе в газовых горелках инфракрасного излучения, образуется около 11 м3 продуктов сгорания, в которых наряду с большим количеством водяных паров и диоксида углерода содержатся СО и оксиды азота, а также бензол, ацетон, формальдегид, метанол, 3-4 - бенз (а) пирен и др.
По современным представлениям влияние на организм человека и животных комплекса токсичных веществ может быть неблагоприятным даже при сравнительно низких концентрациях каждого из них в отдельности. В частности, экспериментально установлено, что токсичные вещества, например, бензол, даже в малых концентрациях, при влиянии на животный организм совместно канцерогенными веществами усиливают канцерогенное действие последних и оказывают стимулирующее влияние на опухолевый рост.
В соответствии с ГОСТ и паспортом светлого излучателя в продуктах сгорания этого типа излучателей должно содержаться оксидов азота (Nox) не более 40 мг/м³ и СО - 220-250 мг/м³.
Согласно ГОСТ "Воздух рабочей зоны" предельно допустимая концентрация указанных веществ (ПДК) в рабочей зоне не должна превышать 5 мг/м³ Nox и 20 мг/м³ СО, при этом согласно рекомендациям АВОК расчетная концентрация должна приниматься в размере 30% от ПДК.
Доведение содержания этих веществ до безопасного количества (в случае применения светлых излучателей ) может быть осуществлено только с помощью общеобменной вентиляции.
Расчет показывает, что для доведения содержания указанных вредностей до нормативных, с учетом суммации, требуется подавать воздуха на разбавление около 62 м3/час на 1 кВт установленной мощности.
Расход энергии на подачу и подогрев этого воздуха составит 0,82 кВт∙час/кВт установленной мощности.
Из этого следует, что в помещении, где требуется соблюдение нормативов по качеству воздуха (например, закрытые помещения, имеющие рабочие места), каждый установленный светлый излучатель требует дополнительных энергетических затрат, в размере 0,82 кВт∙час на 1 кВт установленной мощности.
Сказанное не следует принимать буквально: возможны случаи, когда по условиям технологии объем воздуха, подаваемого на вентиляцию, может составить близкую или большую величину независимо от установки излучателей.
Из приведенных данных следует, что экономические и санитарные параметры не противоречат применению светлых излучателей в помещениях, без присутствия людей или на открытом воздухе, например, при строительстве для обогрева локальных зон, разогрева материалов и т.п.
Темные излучатели целесообразно применять в закрытых помещениях при наличии рабочих мест.
Эта тенденция заметна на западном рынке: в; Европе, Америке и Канаде при оборудовании закрытых помещений все большее распространение получают темные длинноволновые излучатели. В некоторых странах применение светлых излучателей в закрытых помещениях запрещено законодательством.
При выборе типа излучателей следует учитывать еще один фактор - срок службы. Согласно паспорту на светлый излучатель (и это подтверждается опытом) его срок службы составляет около пяти лет до списания.
Срок службы темных излучателей составляет не менее 15 лет. (Имеются излучатели, производства ROBERTS-GORDON работающие 45 лет).
Замена отдельных деталей и узлов автоматики в порядке профилактики производится примерно в одинаковом объеме в обоих типах излучателей.
[к перечню вопросов]

По материалам к.т.н. Шкуридина В.Г., группы Теплоэнергоконсалтинг компании; ВЕЛИНА

5. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ И ТЕМПЕРАТУРА ПОМЕЩЕНИЯ

В каждом обогреваемом здании необходимо создать и поддерживать тепловой режим в зависимости его назначения и предъявляемых санитарно-гигиенических требований.
Тепловым режимом здания называют его общее тепловое состояние в течение отопительного сезона, рассматриваемое как совокупность тепловых условий в помещении. Тепловой режим может быть равномерным в зданиях с постоянным пребыванием людей, иметь суточные, недельные и другие циклы изменения, связанные с периодической деятельностью людей и использованием зданий.
Тепловые условия в помещениях создаются при взаимодействии поверхностей нагретых и охлажденных ограждений, материалов, приборов и оборудования, масс нагретого и холодного воздуха. Между поверхностями приборов, ограждений, материалов, оборудования и массами воздуха происходит теплообмен, в котором участвуют находящиеся в помещении люди. На тепловые условия влияют также подвижность и влажность воздуха.
Как известно в организме человека непрерывно вырабатывается и передается окружающей среде теплота, причем организм стремится сохранять постоянную температуру (36,6⁰С). Количество вырабатываемой им теплоты различно и зависит от возраста, индивидуальных особенностей, состояния и интенсивности работы, а также теплозащитных свойств одежды. В спокойном состоянии организм взрослого человека отдает в окружающую среду около 120 Дж/с (100 ккал/ч), при тяжелой работе теплопродукция человека возрастает до 500 Дж/с и более.
Теплоотдача с поверхностей тела человека происходит конвекцией, излучением и при испарении влаги (пота). Так, например, при нормальной влажности и подвижности воздуха в спокойном состоянии у человека, при температуре помещения плюс 20⁰С, доля теплоотдачи конвекцией составляет приблизительно 30%, излучением – 50%, при испарении влаги – 20%. При более высокой температуре воздуха значительно возрастает теплоотдача испарением влаги.
Организм имеет систему терморегуляции, позволяющую человеку приспосабливаться к изменению тепловых условий. Однако эта способность организма ограничена небольшим интервалом температуры. При низкой или высокой температуре окружающей среды нормальное тепловое состояние человека нарушается – организм переохлаждается или перегревается, т.е имеет место дискомфортные тепловые условия.
Рассмотрим тепловые условия для человека, выполняющего легкую работу в отапливаемом помещении.
Комфортные для человека тепловые условия определяются главным образом температурой воздуха в и средней температурой поверхностей, обращенных в помещение, t ср, поскольку подвижность и влажность воздуха имеют обычно незначительные колебания.
Средняя температура внутренних поверхностей помещения определяется по формуле:

где и - площадь и температура внутренней поверхности каждой из ограждающих конструкций в помещении.
При одной и той же температуре воздуха (например, 20⁰С) тепловые ощущения человека в зависимости от температуры t-ср> могут быть различными. Эти ощущения могут характеризоваться оценками «холодно» при пониженной t-ср (если, например, t-ср ниже 16⁰С при t в=20⁰С), «нормально» (если t-ср=16-25⁰С при той же температуре воздуха) и «жарко» при повышенной t->ср (выше 25⁰С в приведенном примере). Зона комфортных сочетаний tв и tср показана на рисунке:

Рис. – Области тепловых условий для человека, выполняющего легкую работу в отапливаемом помещении.

На рисунке выделены области конвективного отопления (слева вверху над пунктирной линией), отличительной характеристикой которого является превышение температуры воздуха в помещении средней температуры поверхностей (tв > tср), и лучистого отопления (справа внизу), когда средняя температура поверхностей выше температуры воздуха (tср  >  tв). Наиболее благоприятно для самочувствия людей комфортное сочетание tв и tср  при лучистом отоплении. Улучшение самочувствия людей при этом объясняется физиологически благоприятным сокращением доли лучистого теплообмена и возрастанием конвективного теплообмена при понижении температуры окружающего воздуха (например, до 15⁰С в точке Б).
Таким образом, тепловой комфорт в помещениях в холодное время года можно обеспечить, если, прежде всего, поддерживать определенные температуру воздуха, температуру внутренней поверхности наружных ограждений и температуру поверхности отопительных установок.
[к перечню вопросов]

Сканави А.Н. Отопление: Учеб.для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1988.-416 с.: ил.-ISBN 5-274-00026-6

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ