Инфракрасное отопление производственных помещений. Лучистое отопление.

• Конвективные и лучистые системы отопления для больших помещений
• Применение систем инфракрасного отопления
• Оценка эффективности инфракрасного отопления
• Применение зонального инфракрасного обогрева
• Проектирование и внедрение газовых инфракрасных обогревателей и тепловоздушного отопления
• Различие между конвективным и лучистым (инфракрасным) отоплением
• Наши работы

Отопление и вентиляция больших объёмов — та область, где необходимо использование самых высокопроизводительных систем обогрева. С точки зрения потребления энергии, данные системы являются одними из самых энергоемких и затратных.

Проблема обогрева крупногабаритных зданий (производственных, складских или цеховых) с высотой в свету 4-10 м и более, заключается в проектировании таких систем, которые могут подавать требуемую мощность в места, где необходимо обеспечить тепловой комфорт — в основном в нижней части помещения в слое 2 м, где присутствуют люди (в рабочей зоне).

Оставить заявку на проект отопления

Конвективные и лучистые системы отопления для больших помещений

Традиционная система, используемая для обогрева здания цеха или склада, – это воздушное отопление. Воздушное отопление относится к конвективному — все теплопотери здания покрываются циркулирующим нагретым воздухом. При применении этой системы теплый воздух поднимается вверх и возникает перепад температур между высотами помещения. Чтобы достичь требуемой температуры в рабочей зоне, температура в подкровельном пространстве должна быть существенно выше. Из-за этого увеличиваются теплопотери в верхней части здания. Еще одна особенность — отсутствие или противоположная направленность лучистой составляющей теплообмена между человеком и окружающей средой, что особенно проявляется в плохо утепленных зданиях с низкой температурой поверхности конструкций и приводит к необходимости повышения температуры воздуха для достижения теплового комфорта и, соответственно, повышению энергопотребления оборудования.

Системой, частично устраняющей эту проблему, является отопление инфракрасными излучателями. Благодаря относительно сильной лучистой составляющей теплообмена для достижения теплового комфорта (результирующей температуры) достаточно более низких температур воздуха, что снижает теплопотери здания. Инфракрасные обогреватели излучают в инфракрасном диапазоне энергию, которая кроме небольшой части поглощаемой воздухом (около 15%, в зависимости от его чистоты), непосредственно воздействует как на человека, движущегося по облучаемому участку, так и на пол. Из-за большой поверхности тела человека и пола большая часть излучения поглощается, что вызывает у человека ощущение тепла и повышение температуры пола. Таким образом, облучаемый пол имеет более высокую температуру, чем стены, и действует как вторичный источник тепла, который нагревает воздух в помещении за счет конвекции.

Отопление инфракрасными обогревателями особенно подходит для больших залов, мастерских, гаражей, складов, депо, залов ожидания и вестибюлей, спортивных сооружений и т. д.

Инфракрасные лучистые системы отопления представляют собой разумную и, возможно, энергоэффективную альтернативу конвективным системам отопления в больших закрытых помещениях, таких как производственные цеха или спортивные залы. В идеале система лучистого отопления концентрирует тепловую энергию на людях и лишь косвенно нагревает остальную часть отапливаемого помещения.

Применение систем инфракрасного (лучистого) отопления

Лучистые системы отопления подходят для обогрева:

 

 

 

Мы более 10 лет занимаемся расчетом и проектированием инфракрасного отопления, а также подбором и поставкой излучателей. Если вам нужна помощь — оставьте заявку и инженер свяжется с вами.

Оставить заявку на подбор излучателя

Оценка эффективности инфракрасного отопления

Очень часто в проектах отопления зданий используется температура воздуха в качестве основного эталонного параметра. Это невозможно, если мы применяем инфракрасное лучистое отопление — здесь нам необходимо знать рабочее распределение температуры во всем помещении, в котором описывается одновременное действие радиационного и конвективного режимов теплообмена. Рабочая температура – это параметр, который обычно используют для оценки теплового комфорта. Несколько инструментов, используемых для оценки качества лучистого отопления помещений, основаны на расчете интенсивности излучения. Эти инструменты моделирования позволяют сделать проект безопасным, но не оптимальным. Оптимальный проект может быть основан на модели, которая способна описывать качество внутренней среды и оценивать тепловой комфорт на основе рабочей (результирующей) температуры. Проблема состоит в том, чтобы сбалансировать детализацию математической модели с возможной точностью входных данных (описание граничных условий) и требуемой точностью выходных данных.

Температурным комфортом в рабочей зоне в соответствии с действующими санитарными нормами считается такой температурный режим рабочего места, при котором достигается тепловое равновесие без потоотделения человека при оптимальном распределении температуры в пространстве и времени. Тепловой баланс в среде обитания человека зависит главным образом от температуры окружающего воздуха и поверхности ограждающих конструкций здания. Эти две температуры на практике заменяются одной величиной — результирующей температурой (температурой сферической колбы). Для достижения теплового комфорта важно и соотношение тепла, получаемого человеком от окружающего воздуха (конвекция - обтекание человека воздухом) и от излучения (излучение между поверхностью человека и окружающими стенами), которое должно быть около значения 1, что соответствует большинству систем водяного отопления. При лучистом нагреве поверхность приборов может достигать температуры до 1000°С, а соотношение между лучистой и конвективной составляющей может быть в большом дисбалансе. Поэтому для систем лучистого отопления решаются вопросы не только теплового равновесия, но и соотношения между составляющими теплового потока. На практике это означает, что при оценке площади необходимо знать не только конечную температуру сферической колбы, но и температуру и скорость воздуха. На основе физиологических показателей, отражающих активность человека и его одежды, гигиенических норм, устанавливается необходимый диапазон значений физических показателей, объективно отражающих результат отапливаемой площади. Таким образом, при проектировании системы отопления исходят из требований достижения таких физических величин, чтобы большинство пользователей находились в зоне теплового комфорта.

Однако многие проектировщики пренебрегают описанными расчетами, а для расчета результирующей температуры отечественной методики просто не существуют. Мы в своих проектах обязательно выполняем эти расчеты и пользуемся не только отечественными, но и американскими методиками агентств ASHRAE и REHVA, позволяющими вычислить необходимые показатели.

Зональный инфракрасный обогрев

Метод зонального проектирования излучателей приводит к значительной экономии инвестиций при одновременном улучшении качества внутренней среды в отапливаемых помещениях.

Отопление промышленных цехов и других больших площадей существенно отличается от отопления меньших помещений. Создание теплового комфорта в таких помещениях должно исходить из комплексного взгляда на проблему. Это не только требуемые условия микроклимата в помещении, но и влияние их создания на энергоэффективность здания. На техническом решении также должна отражаться работа всей системы, включая источник тепла и систему распределения. Значение имеет долговечность системы, дальнейшие требования к сервису и техническому обслуживанию. Благодаря большим размерам рассматриваемых помещений и применяемым законам физики создаются как горизонтальные, так и вертикальные зоны по всему пространству, требующие индивидуального технического решения системы отопления.

Существующие стратегии расчета тепловой нагрузки и размещения отопительных приборов основаны на предположении, что все пространство в целом представляет собой не что иное, как одну комнату, и поэтому его можно рассматривать так же, как и более мелкие помещения. Однако это предположение неверно. Рабочие места, расположенные вблизи наружных стен или места с различными требованиями к расчетной температуре, являются основными факторами, влияющими на итоговое техническое решение всей системы отопления. Именно эти факторы создают в рассматриваемом пространстве зоны с различными требованиями к теплоснабжению. С помощью систем лучистого отопления в эти зоны можно в определенное время подавать различное количество энергии, не разделяя эти зоны сплошными завесами. Равномерное расположение отопительных приборов, особенно в случае лучистых систем отопления, может вызвать в некоторых частях здания либо перегрев, либо недостаточный нагрев. Во избежание этой проблемы разумно все пространство разделить на зоны с разными требованиями к подаче тепла (времени и количеству). На следующем этапе следует рассматривать каждую зону отдельно — от оценки тепловой нагрузки и выбора системы отопления (при необходимости) до расчета требуемой мощности устройства в зоне. Возможность подачи определенного количества энергии в каждую зону (возможность локализации подачи) является самым большим преимуществом систем лучистого отопления. Высота крупногабаритных зданий позволяет создавать вертикальные зоны, планировочные размеры — горизонтальные.

К сожалению, зональный инфракрасный обогрев в нашей стране применяется редко — в силу сложности проектирования и расчетов (а также консерватизма) мало кто предлагает данный способ. Однако это один из вариантов, позволяющих значительно сократить эксплуатационные расходы на отопление больших помещений. Мы охотно применяем метод зонального (локального) отопления ИК-излучателями там, где это имеет смысл и готовы предложить свои услуги по проектированию и расчетам.

Проектирование и внедрение газовых инфракрасных обогревателей и тепловоздушного отопления

Отопление промышленных и других объемных зданий подвесными газовыми обогревателями в последнее время получило значительное распространение. Колоссальное снижение энергопотребления, обеспечиваемое принципом ИК теплоснабжения, стало для многих монтажников и проектировщиков единственным аргументом, убеждающим инвестора в преимуществах такой системы. Проблема в том, что даже самая лучшая система с теоретически наименьшими эксплуатационными расходами при неправильных проектировании/установке даст плохие результаты. Все преимущества можно испортить. Как и любой другой продукт, инфракрасные обогреватели имеют свои технические и конструктивные плюсы и минусы, а также различные функциональные характеристики. С конструктивной точки зрения сам принцип лучистого теплоснабжения требует весьма специфического подхода при оценке желаемой выходной мощности и расположения в пространстве. 

При оценке пригодности системы лучистого отопления необходимо учитывать следующие аспекты:

• конструкция лучистых обогревателей и способ подачи тепла в рассматриваемое помещение
• эксплуатационные характеристики
• управление системой
• техническое обслуживание устройства
• возможность обеспечения теплового комфорта
• возможность выполнения санитарных норм

Когда инфракрасные обогреватели подают тепло в рабочую зону посредством излучения, повышается температура всех облучаемых поверхностей. Сразу после и вследствие этого, происходит конвекционный нагрев окружающего воздуха. Вертикальный градиент температуры воздуха для этого вида отопления очень мал (0,3…0,5 К/м), что значительно снижает потери тепла через более высокие части (потолок, световые фонари) ограждающих конструкций зданий. Под потолком, который относится к самым большим охлаждаемым поверхностям, устанавливается относительно низкая температура и, следовательно, теплопотери ниже, чем в случае систем, создающих высокотемпературную воздушную подушку под потолком (как правило, это конвективные системы отопления с малой циркуляцией воздуха).

Различие между конвективным и лучистым (инфракрасным) отоплением

Основное различие между лучистым и конвективным отоплением заключается в способе передачи тепла в рассматриваемое пространство. Лучистый нагрев сначала нагревает облучаемые поверхности и только после этого вторичный воздух нагревается за счет конвекции от поверхностей. Этот принцип позволяет поддерживать более низкие температуры воздуха, но, с другой стороны, обеспечивает более высокую среднюю лучистую температуру (результирующую температуру, MRT) обслуживаемого помещения. Конвективное отопление работает иначе. Воздух нагревается в теплообменниках и подается в пространство. Температура воздуха выше, но MRT ниже. Из-за того, что более теплый воздух из-за его меньшей плотности поднимается в более высокие части помещения, конвективный обогрев не подходит для более высоких помещений (выше примерно 6–7 м). В случае с более низким помещениями ситуация иная. Инфракрасные системы могут столкнуться с другой проблемой – локальным перегревом из-за высокой температуры поверхности. Поверхности с более высокой температурой вблизи людей могут вызывать локальный дискомфорт.

Однако в некоторых промышленных помещениях, даже с высокими потолками, при больших кратностях вентиляции или по другим причинам целесообразно применение воздушного отопления.

Наши работы

У нас вы можете заказать проект инфракрасного отопления объекта или подбор и поставку инфракрасного оборудования для обогрева больших помещений.

Оставить заявку на подбор излучателя

Оставить заявку на проект отопления