Инфракрасный обогрев помещений
Отопление крупнообъемных, высоких помещений, как известно, является энергетически непростым делом.
Действительно, заводские корпуса и производственные цеха, автобазы и гаражные хозяйства, депо и ангары, выставочные павильоны и здания вокзалов, склады, крытые рынки, спортивные и концертные залы имеют нередко внушительные объемы. Отопление таких кубатур традиционными способами — весьма дорогостоящее дело. Весь нагретый воздух в таких помещениях, согласно законам физики, поднимается и скапливается наверху под потолком. И чтобы поддерживать нормальную температуру непосредственно в рабочей зоне (до 2 м от пола) с помощью традиционных (конвективных) отопительных систем, требуются немалые энергозатраты. В последние годы в мировой практике для отопления помещений с высокими потолками и неудовлетворительной изоляцией все чаще (и с успехом) применяются системы т.н. "лучистого инфракрасного обогрева". Такой способ, как показывает практика, сегодня является наиболее эффективным при создании комфортных условий в таких помещениях и может дать до 80% экономии в затратах на отопление. Ведь в этом случае используется локальный обогрев непосредственно людей и предметов в помещении, а не всего его воздушного объема.
Как известно, природа лучистого тепла такова, что его можно ощущать даже когда температура воздуха ниже нуля (так, в солнечную погоду мы чувствуем тепло, находясь, например, на заснеженной поляне). Лучи солнца, проходя через атмосферу и попадая на поверхность любого предмета (камень, дерево, кожу человека), поглощаются и нагревают его. Подобная картина наблюдается и в случае искусственного инфракрасного обогрева помещения, например, производственного цеха. Здесь в первую очередь инфракрасными лучами нагревается пол, который затем отдает тепло воздушному нижнему слою — непосредственно в рабочей зоне цеха. Кроме того, сам человек получает лучистое тепло, аналогичное солнечному. В таких условиях реальная температура воздуха может быть, к примеру, снижена до 15°С, а ощущаться будет не менее +18°С. При этом нет никакой необходимости поддерживать такие же комфортные условия по всему объему помещения. Правильный подбор типа и количества инфракрасных обогревателей, схемы их размещения позволит выбрать наиболее оптимальный вариант инфракрасной отопительной системы цеха. Кроме того, не требуется поддерживать рабочий режим отопления круглосуточно. Полное включение системы отопления может производиться незадолго до начала рабочей смены — комфортный температурный режим в помещении устанавливается всего за несколько минут. Трудно не согласиться с мнением о целесообразности использования подобных отопительных систем в отечественных условиях.
Недавно на подмосковном предприятии "Тепловодомер", входящем в группу предприятий "Мытищинская теплосеть", успешно завершена апробация газовых инфракрасных отопительных систем Adrian-Rad новой конструкции. Она включала целый комплекс рабочих испытаний системы как на приборных стендах предприятия, так и в производственных условиях. (Заметим, что испытательные стенды предприятия оснащены уникальным оборудованием. Здесь впервые прошли обкатку и получили путевку в жизнь многие отечественные и зарубежные новинки, а предприятию придан федеральный статус "Демонстрационной зоны новых энергосберегающих технологий".)
Конструктивно лучистый инфракрасный обогреватель Adrian-Rad выполнен как моноблочная конструкция и состоит из газовой инжекционной горелки, присоединенной к жаропрочной трубе. Здесь же — в общем моноблоке — расположены камера горения и камера вентилятора. Металлическая труба в процессе горения газа нагревается до рабочей температуры 400°-600°С и выполняет роль т.н. "темного" инфракрасного излучателя тепловой энергии (соответственно диапазону солнечного излучения). Непосредственно над трубой закрепляется отражатель, выполненный из полированной нержавеющей стали высокого качества, который позволяет в соответствии с зонами обогрева изменять направление лучистого теплового потока. Такое направленное тепловое излучение подобно солнечным лучам проникает через воздух и при попадании на поверхность твердых предметов нагревает их.
Сам процесс сжигания газа происходит непосредственно в блоке горелки. В качестве газа-энергоносителя, который подается через редуктор в камеру сгорания, может использоваться природный газ, пропан-бутан. Выделяющееся при этом тепло используется для поддержания рабочей температуры металлической трубы — инфракрасного излучателя. Блок горелки, и это надо отметить, сконструирован так, что в рабочем режиме обеспечивается оптимальный процесс горения с "дожигом" отработанных газов. Благодаря этому не только повышается КПД работы горелки, но и достигается весьма высокий уровень экологической эффективности всей системы. Здесь же надо сказать, что выбранный диапазон температуры нагрева излучателя обеспечивает наилучший экологический режим работы отопительной системы. В этом диапазоне отсутствует вредное для человека корпускулярное излучение. Кроме того, такие отопительные системы имеют повышенный уровень пожарной безопасности.
Сама конструкция обогревателя может быть подвешена на высоте от нескольких до 25 метров или закреплена на стене цеха. Количество газовых инфракрасных обогревателей, их размещение, режимы включения и работы в крупнообъемном помещении могут быть различным и во многом зависят от конкретных условий отопления производственного помещения. Для согласования совместной работы газовые инфракрасные обогреватели Adrian-Rad снабжены специальными микропроцессорами, датчиками и общей системой — сетью сбора и обработки базы данных. Благодаря этому, а также возможности дистанционного управления отопительная система может быть легко интегрирована в существующую систему энергохозяйства предприятия. Это позволяет осуществлять мониторинг и регулирование всей системы обогрева с единого диспетчерского пульта, отслеживать в режиме реального времени тепловые потери как в отдельных зонах, так и на всем объекте.
Для управления сетью инфракрасных обогревателей, установленных на объекте, разработана комплексная система регулирования Multi-Rad, включающая ряд блоков и подсистем. Это дает возможность реализовывать все выгоды мониторинга, управления и диагностики инфракрасных отопительных систем на уровне последних достижений компьютерных технологий.
Так, микропроцессорный блок позволяет осуществлять анализ и оптимизацию отопительных режимов на основе эквитермического регулирования системы, вести архивацию и анализ базы данных. При этом одна система управления (СУ) состоит из 4-х самостоятельно программирующихся зон. Подключением 18 СУ можно формировать комплексную систему управления (до 72 зон), включающую до 576 обогревателей. Составной частью СУ является диспетчерский пункт с возможностью дистанционного управления системы.
Для управления малыми независимыми зонами (помещениями) разработана аналоговая система Analog-Rad-3. Используя показания температурных датчиков, связанных с работой таймеров и термостатов, можно выбрать один из трех режимов работы системы: комфортный, поддержания заданной температуры, незамерзающий (при минимально возможной температуре в помещении). В суточном интервале можно устанавливать до восьми временных диапазонов с разными режимами работы системы. Вдобавок к этому каждая отопительная система снабжена датчиком для анализа конвективной и лучистой составляющих тепла. Данные датчика трансформируются затем в выходной сигнал для системы управления. Благодаря этому достигается повышение эффективности всей отопительной системы, снижение затрат на ее эксплуатацию.
И еще одно дополнение. Система снабжена специальными дестратификаторами — устройствами для повышения комфорта в помещении, а главное — для экономии затрат (расхода газа) при отоплении. Это устройство, предназначенное для возврата в рабочую зону поднимающегося теплого воздуха, имеет 12-уровневый (по мощности) вентилятор, термостат включения, регулируемые решетки для изменения направления воздуха. Дополнительная экономия энергии при использовании этого (в общем-то, несложного) устройства составляет не менее 10%.
Проведенные испытания, эксплуатация уже первых установленных систем инфракрасного обогрева выявили весьма заманчивые перспективы использования новинки. Во-первых, радикальная экономичность системы инфракрасных обогревателей. Как показывает практика, основная экономия при ее применении достигается за счет снижения эксплуатационных затрат (в 3-4 раза). Это и понятно: новая система обогрева автономна и никак не связана с прокладкой и весьма недешевым обслуживанием тепловых подземных трасс. Система легко монтируется и ремонтируется. Излучатели размещаются в верхних частях помещения и не занимают рабочую площадь. При этом полностью исключается опасность ее замерзания. Возможность автоматического регулирования работы системы, выбора наиболее оптимальных режимов обогрева помещений позволяет значительно сократить потребление энергоносителей (природного газа в 4-5 раз, электроэнергии в 8-12 раз).
Использование новинки дает немало выгод и с точки зрения создания комфортной среды в помещении. Ее отличает более равномерное распределение температуры в производственной зоне, отсутствие движения пыли (в отличие от конвективного обогрева), бесшумность в работе (в отличие от тепловоздушных систем), возможность позонного и посменного отопления помещения, быстрое достижение оптимальных температурных параметров, высокие экологические параметры среды. Наконец, последний, но немаловажный фактор — окупаемость инфракрасных систем. Она в 2-3 раза выше окупаемости традиционных систем отопления. Уже сегодня существуют проекты, когда переход на газовые инфракрасные излучатели, например, с централизованных угольных или дизельных котельных окупался всего за 10-12 месяцев одного отопительного периода.
В настоящее время новинка прошла весь цикл испытаний, она сертифицирована в России. Получены сертификаты соответствия, пожарной безопасности, санитарно-эпидемиологическое заключение, разрешение Гостехнадзора России. Первые системы инфракрасного отопления уже установлены и с успехом используются для обогрева крупнообъемных помещений в ряде регионов России.
Алексей ЛАБУНСКИЙ
Действительно, заводские корпуса и производственные цеха, автобазы и гаражные хозяйства, депо и ангары, выставочные павильоны и здания вокзалов, склады, крытые рынки, спортивные и концертные залы имеют нередко внушительные объемы. Отопление таких кубатур традиционными способами — весьма дорогостоящее дело. Весь нагретый воздух в таких помещениях, согласно законам физики, поднимается и скапливается наверху под потолком. И чтобы поддерживать нормальную температуру непосредственно в рабочей зоне (до 2 м от пола) с помощью традиционных (конвективных) отопительных систем, требуются немалые энергозатраты. В последние годы в мировой практике для отопления помещений с высокими потолками и неудовлетворительной изоляцией все чаще (и с успехом) применяются системы т.н. "лучистого инфракрасного обогрева". Такой способ, как показывает практика, сегодня является наиболее эффективным при создании комфортных условий в таких помещениях и может дать до 80% экономии в затратах на отопление. Ведь в этом случае используется локальный обогрев непосредственно людей и предметов в помещении, а не всего его воздушного объема.
Как известно, природа лучистого тепла такова, что его можно ощущать даже когда температура воздуха ниже нуля (так, в солнечную погоду мы чувствуем тепло, находясь, например, на заснеженной поляне). Лучи солнца, проходя через атмосферу и попадая на поверхность любого предмета (камень, дерево, кожу человека), поглощаются и нагревают его. Подобная картина наблюдается и в случае искусственного инфракрасного обогрева помещения, например, производственного цеха. Здесь в первую очередь инфракрасными лучами нагревается пол, который затем отдает тепло воздушному нижнему слою — непосредственно в рабочей зоне цеха. Кроме того, сам человек получает лучистое тепло, аналогичное солнечному. В таких условиях реальная температура воздуха может быть, к примеру, снижена до 15°С, а ощущаться будет не менее +18°С. При этом нет никакой необходимости поддерживать такие же комфортные условия по всему объему помещения. Правильный подбор типа и количества инфракрасных обогревателей, схемы их размещения позволит выбрать наиболее оптимальный вариант инфракрасной отопительной системы цеха. Кроме того, не требуется поддерживать рабочий режим отопления круглосуточно. Полное включение системы отопления может производиться незадолго до начала рабочей смены — комфортный температурный режим в помещении устанавливается всего за несколько минут. Трудно не согласиться с мнением о целесообразности использования подобных отопительных систем в отечественных условиях.
Недавно на подмосковном предприятии "Тепловодомер", входящем в группу предприятий "Мытищинская теплосеть", успешно завершена апробация газовых инфракрасных отопительных систем Adrian-Rad новой конструкции. Она включала целый комплекс рабочих испытаний системы как на приборных стендах предприятия, так и в производственных условиях. (Заметим, что испытательные стенды предприятия оснащены уникальным оборудованием. Здесь впервые прошли обкатку и получили путевку в жизнь многие отечественные и зарубежные новинки, а предприятию придан федеральный статус "Демонстрационной зоны новых энергосберегающих технологий".)
Конструктивно лучистый инфракрасный обогреватель Adrian-Rad выполнен как моноблочная конструкция и состоит из газовой инжекционной горелки, присоединенной к жаропрочной трубе. Здесь же — в общем моноблоке — расположены камера горения и камера вентилятора. Металлическая труба в процессе горения газа нагревается до рабочей температуры 400°-600°С и выполняет роль т.н. "темного" инфракрасного излучателя тепловой энергии (соответственно диапазону солнечного излучения). Непосредственно над трубой закрепляется отражатель, выполненный из полированной нержавеющей стали высокого качества, который позволяет в соответствии с зонами обогрева изменять направление лучистого теплового потока. Такое направленное тепловое излучение подобно солнечным лучам проникает через воздух и при попадании на поверхность твердых предметов нагревает их.
Сам процесс сжигания газа происходит непосредственно в блоке горелки. В качестве газа-энергоносителя, который подается через редуктор в камеру сгорания, может использоваться природный газ, пропан-бутан. Выделяющееся при этом тепло используется для поддержания рабочей температуры металлической трубы — инфракрасного излучателя. Блок горелки, и это надо отметить, сконструирован так, что в рабочем режиме обеспечивается оптимальный процесс горения с "дожигом" отработанных газов. Благодаря этому не только повышается КПД работы горелки, но и достигается весьма высокий уровень экологической эффективности всей системы. Здесь же надо сказать, что выбранный диапазон температуры нагрева излучателя обеспечивает наилучший экологический режим работы отопительной системы. В этом диапазоне отсутствует вредное для человека корпускулярное излучение. Кроме того, такие отопительные системы имеют повышенный уровень пожарной безопасности.
Сама конструкция обогревателя может быть подвешена на высоте от нескольких до 25 метров или закреплена на стене цеха. Количество газовых инфракрасных обогревателей, их размещение, режимы включения и работы в крупнообъемном помещении могут быть различным и во многом зависят от конкретных условий отопления производственного помещения. Для согласования совместной работы газовые инфракрасные обогреватели Adrian-Rad снабжены специальными микропроцессорами, датчиками и общей системой — сетью сбора и обработки базы данных. Благодаря этому, а также возможности дистанционного управления отопительная система может быть легко интегрирована в существующую систему энергохозяйства предприятия. Это позволяет осуществлять мониторинг и регулирование всей системы обогрева с единого диспетчерского пульта, отслеживать в режиме реального времени тепловые потери как в отдельных зонах, так и на всем объекте.
Для управления сетью инфракрасных обогревателей, установленных на объекте, разработана комплексная система регулирования Multi-Rad, включающая ряд блоков и подсистем. Это дает возможность реализовывать все выгоды мониторинга, управления и диагностики инфракрасных отопительных систем на уровне последних достижений компьютерных технологий.
Так, микропроцессорный блок позволяет осуществлять анализ и оптимизацию отопительных режимов на основе эквитермического регулирования системы, вести архивацию и анализ базы данных. При этом одна система управления (СУ) состоит из 4-х самостоятельно программирующихся зон. Подключением 18 СУ можно формировать комплексную систему управления (до 72 зон), включающую до 576 обогревателей. Составной частью СУ является диспетчерский пункт с возможностью дистанционного управления системы.
Для управления малыми независимыми зонами (помещениями) разработана аналоговая система Analog-Rad-3. Используя показания температурных датчиков, связанных с работой таймеров и термостатов, можно выбрать один из трех режимов работы системы: комфортный, поддержания заданной температуры, незамерзающий (при минимально возможной температуре в помещении). В суточном интервале можно устанавливать до восьми временных диапазонов с разными режимами работы системы. Вдобавок к этому каждая отопительная система снабжена датчиком для анализа конвективной и лучистой составляющих тепла. Данные датчика трансформируются затем в выходной сигнал для системы управления. Благодаря этому достигается повышение эффективности всей отопительной системы, снижение затрат на ее эксплуатацию.
И еще одно дополнение. Система снабжена специальными дестратификаторами — устройствами для повышения комфорта в помещении, а главное — для экономии затрат (расхода газа) при отоплении. Это устройство, предназначенное для возврата в рабочую зону поднимающегося теплого воздуха, имеет 12-уровневый (по мощности) вентилятор, термостат включения, регулируемые решетки для изменения направления воздуха. Дополнительная экономия энергии при использовании этого (в общем-то, несложного) устройства составляет не менее 10%.
Проведенные испытания, эксплуатация уже первых установленных систем инфракрасного обогрева выявили весьма заманчивые перспективы использования новинки. Во-первых, радикальная экономичность системы инфракрасных обогревателей. Как показывает практика, основная экономия при ее применении достигается за счет снижения эксплуатационных затрат (в 3-4 раза). Это и понятно: новая система обогрева автономна и никак не связана с прокладкой и весьма недешевым обслуживанием тепловых подземных трасс. Система легко монтируется и ремонтируется. Излучатели размещаются в верхних частях помещения и не занимают рабочую площадь. При этом полностью исключается опасность ее замерзания. Возможность автоматического регулирования работы системы, выбора наиболее оптимальных режимов обогрева помещений позволяет значительно сократить потребление энергоносителей (природного газа в 4-5 раз, электроэнергии в 8-12 раз).
Использование новинки дает немало выгод и с точки зрения создания комфортной среды в помещении. Ее отличает более равномерное распределение температуры в производственной зоне, отсутствие движения пыли (в отличие от конвективного обогрева), бесшумность в работе (в отличие от тепловоздушных систем), возможность позонного и посменного отопления помещения, быстрое достижение оптимальных температурных параметров, высокие экологические параметры среды. Наконец, последний, но немаловажный фактор — окупаемость инфракрасных систем. Она в 2-3 раза выше окупаемости традиционных систем отопления. Уже сегодня существуют проекты, когда переход на газовые инфракрасные излучатели, например, с централизованных угольных или дизельных котельных окупался всего за 10-12 месяцев одного отопительного периода.
В настоящее время новинка прошла весь цикл испытаний, она сертифицирована в России. Получены сертификаты соответствия, пожарной безопасности, санитарно-эпидемиологическое заключение, разрешение Гостехнадзора России. Первые системы инфракрасного отопления уже установлены и с успехом используются для обогрева крупнообъемных помещений в ряде регионов России.
Алексей ЛАБУНСКИЙ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 37 за 2004 год в рубрике инженерное оборудование
