Топловъздушно или лъчисто отопление

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 2, 2010

Част II. В какви индустриални помещения е препоръчително използването на лъчиста отоплителна система?

В продължение на откритата в миналия брой на сп. Инженеринг ревю тема за топловъздушното и лъчистото отопление, в настоящата статия обръщаме внимание на спецификите на инфрачервените отоплителни системи. Те са все по-предпочитан начин за отопление на големи промишлени обекти. Използват се основно излъчватели, работещи с електроенергия, газ или течно гориво.

Електрически излъчватели
От излъчвателите, захранвани с електроенергия за отопление на големи помещения, намират приложение предимно две конструкции. Едната представлява тяло с изолационни свойства, около което е навит съпротивителен проводник. Тези излъчватели са познати като светли, тъй като повърхностната им температура достига до 2000 °С. Тъмните електрически излъчватели достигат повърхностна температура до 700 °С и представляват съпротивителен проводник, монтиран в тръба, запълнена с инфузорна пръст. Характерно за електрическите инфрачервени излъчватели е лесното им инсталиране и отсъствието на шум в процеса на работата им. Използването на електрически излъчватели не изисква предвиждането и изграждането на допълнителна вентилация на помещението. Счита се, че този вид излъчватели са особено подходящи за отопление на помещения, към които се предявяват високи санитарно-хигиенни изисквания. Могат да се прилагат и за отопление на открити площи, като не се изискват специални средства за защита от влага. Не предизвикват неприятни и вредни миризми. Също така не изсушават въздуха и не намаляват нивото на кислород в помещението. Възпрепятстват появяването на микроорганизми и бактерии.
Добре е да се има предвид обаче, че електрическите инфрачервени излъчватели са ефективно и икономично решение в качеството на допълнителен енергиен източник. В отговор на търсенето на инвеститорите на икономически изгодно решение, широко приложение са намерили газовите инфрачервени излъчватели
От излъчвателите, захранвани с течно и газообразно гориво, широко се използват светлите и тръбните излъчватели. За светлите инфрачервени излъчватели е характерно безпламъчно изгаряне с голямо топлинно натоварване, а основната част от топлината се излъчва в околната среда с дължина на вълните от 2.5 до 6 микрометра. Поради високия интензитет на излъчване се приемат за особено подходящо техническо решение за отопление на индустриални помещения с голяма височина. Средната им ефективност се оценява на около 90%, като най-добри технически показатели се постигат при монтирането на излъчвателите в диапазона от 5 до 20 метра над нивото на пода.
Високотемпературните тръбни излъчватели се приемат за особено подходящи при отопление на помещения с големи обеми. Отоплителното тяло при тези системи е изградено от сноп тръби, покрити с топлоизолиран ламаринен кожух. Отделената от излъчващите тръби инфрачервена топлинна енергия се насочва чрез използването на рефлектори към отопляемото подово пространство.

Възможност за отопление на пожароопасни помещения
За отопление на помещения с високотемпературни тръби се използват основно две системи - с рециркулация и правотокови.
Отоплителните тела при рециркулационните системи образуват затворен контур, свързан към топловъздушен агрегат с вградени вентилатор и горелка. Горивото от горелката се подава директно в газовъздушната смес. Циркулацията на сместа се осъществява чрез вентилатора. Системата е свързана и с атмосферата и част от сместа непрекъснато се изхвърля, за да се ограничи нарастването на налягането. Когато се отопляват пожароопасни помещения, агрегатът се монтира в сутерена или върху покрива на сградата. В случай че отопляваните помещения не са пожароопасни, ограничения към монтажа на агрегата не съществуват. Възможно е монтирането му на нивото на тръбните снопове или на пода.
Правотоковите системи се използват за местно отопление. Една от техните тръби изпълнява функцията на горивна камера, а продължението й - на димогарна тръба.
Коефициентът на полезно действие на системата с високотемпературни тръбни нагреватели, работеща на газ, може да достигне до 90 - 95%.

Ефективността на тръбните отоплителни системи варира
в зависимост от дължината на тръбите и монтажната им височина. Коефициентът на полезно действие на инсталациите би могъл да се редуцира значително, в случай че височината на монтаж на излъчващите тръби не е съобразена с препоръчаната от производителя или като резултат от неправилно обслужване на инсталацията или замърсяване на рефлекторите.
Първоначалната инвестиция по закупуването и инсталирането на системата зависи от обема на отопляваното пространство и би могла да бъде значителна за голямо габаритни помещения, при които отопляваните зони са значителни като площ. Експлоатационните разходи зависят от степента на замърсеност в помещението, което влияе върху необходимата честота на почистване на рефлекторните повърхности. Инфрачервените тръбни отоплителни системи се отличават с незначителна консумация на електрическа енергия, тъй като не използват вентилатори за принудително преместване на въздуха в помещенията. Наличието на димоотводна система нерядко поставя изисквания, свързани с подаването на свеж въздух в работните помещения. Добре е да се има предвид, че изграждането на вентилационна система, подаваща свеж атмосферен въздух в работните помещения води до понижаване на ефективността на отоплителната инсталация. Често, в подобни приложения, за да се ограничат топлинните загуби, се използват специални технически решения за предварително подгряване на подавания в помещенията свеж въздух отвън.

Лъчист топлообмен между обектите, конструкцията и излъчвателя
Отоплителните системи, изградени на базата на инфрачервени излъчватели, се отличават с редица предимства. Сред тях са: малка топлинна инерционност, възможност за експлоатация в режим на общо или на зоново отопление, икономична експлоатация, отопление на открити площадки или конкретни зони в неотоплявани помещения с голяма височина, висока надеждност и лесна поддръжка.
Главните специфики на лъчистото отопление в сравнение с останалите системи за отопление са механизмът на подаване на топлинната енергия към отопляваната зона и нейното разпределение.
При лъчистото отопление с инфрачервени излъчватели, загряването на помещението е основно за сметка на лъчистия топлообмен между източника на топлина, т.е. излъчвателят и повърхността на строителната конструкция и намиращите се в отопляваната зона обекти. Попадайки върху повърхността им, част от излъчваната топлинна енергия се поглъща, а част от нея се отразява, реализирайки т.нар. вторично излъчване. По този начин в помещението се създават значително по-добри условия за работещите, благодарение и на отстраняването на чувството на излъчван хлад от ограждащите конструкции, което предотвратява и образуването на течения. В същото време, поддържането на благоприятни условия за пребиваващите в помещението, съответстващи на степента на интензивност на извършваните дейности, е не само за сметка на температурата на обкръжаващия въздух, както е при въздушното отопление, а чрез едновременното излъчване на топлина от страна на нагретите повърхности и излъчвателите.

Намаляване на необходимите енергийни ресурси
Благодарение на директното предаване на топлината от излъчвателя към отопляваната зона, температурата на повърхностите, намиращи се в нея превишава температурата на обкръжаващия ги въздух. Това дава възможност температурата в помещението да се поддържа с 2 - 3 °С по-ниска. При конвективното отопление ситуацията е противоположна, а именно: температурата на въздуха превишава характерната за оборудването. Възможността да се поддържа по-ниска температура на въздуха съответно води и до намаляване на необходимите за отопление енергийни ресурси.
Съществено предимство на лъчистото отопление е и равномерното вертикално разпределение на температурата. Тъй като не е необходимо да се премества въздухът за повишаване на ефективността на топлопредаването, то прахът и други атмосферни замърсявания циркулират в много по-малка степен в отопляваното помещение.
С инфрачервените излъчватели се постига равномерно разпределение на топлината по цялата площ на помещението. Излъчваните топлинни вълни не предизвикват прегряване на отделни зони, конструкции или оборудване и материали, намиращи се в помещението.
Предаването на топлина от инфрачервените излъчватели към предметите се осъществява мигновено, поради което отпада необходимостта от предварително или постоянно загряване на работните помещения. Съществува и възможност за намаляване на температурата по време на обедните почивки, например.

Бързо загряване на работната зона
Директното предаване на топлина на всички физични предмети, намиращи се в зоната на действие на излъчвателя, дава възможност необходимата температура да бъде постигната за много кратко време. Отсъствието на междинен топлоносител води до минимални загуби на енергия за постигане на необходимия топлинен баланс. Лъчистото отопление с инфрачервени излъчватели не предизвиква течения или други движения на въздуха. Разполагането на излъчвателите в подтаванното пространство освобождава полезен обем в помещението. Този вид отопление е много подходящ за сгради с недобра топлинна изолация.
Обикновено, излъчвателите разполагат със система за автоматично регулиране, с която напълно се контролира отоплителният процес в помещението, както по температура, така и по време. Системата за управление на излъчвателите е съвместима със системите за централно управление, което дава възможност за пълно проследяване и управление на енергийното стопанство.

Недостатъци на лъчистото отопление
Най-често евентуалните проблеми с функционирането на лъчиста отоплителна система се дължат на неправилния й избор или некоректното й проектиране. Следва да се отбележи, че при използването на газови инфрачервени излъчватели е необходимо предвиждането на вентилация за отвеждане на отпадните продукти от горенето. Препоръчва се подаване на определено количество свеж въздух, т.е. изграждане на вентилационна система, която увеличава топлинните загуби от помещението и води до допълнително увеличаване на топлинната мощност. Не се допуска монтиране на инфрачервени газови излъчватели в помещения с повишена пожароопасност, както и в такива, в които се намират материали, променящи свойствата си под въздействието на инфрачервената радиация. Инфрачервени газови излъчватели не се монтират и в помещения, в които се отделят органичен прах или пожароопасни аерозоли.

Съществува потенциал за намаляване на разходите
Безспорен факт е, че използването на една система за въздушно отопление прегрява горната част на даденото помещение. В първата част на статията бе разгледан пример за помещение с височина 12 m, оборудвано с топловъздушно отопление. Посочено бе, че ако средната температура в работната зона е 15 °С, то въздухът в пространство непосредствено под тавана е с температура 40 °С. Нека направим предположението, че помещението се отоплява с лъчиста отоплителна система. Тогава, при същата температура, в работната зона температурата в пространство под тавана би била 19 °С, т.е. покачването на температурата по височина е едва с 0,3 °С на метър височина. Следователно, разликата между  температурите на въздуха при двата вида отопление е 21 °С. Тя се обяснява с високите топлинни загуби при топловъздушното отопление и значително по-ниските при лъчистото.
Директното предаване на топлина при лъчистото отопление позволява постигането на комфортни условия за хората в работната зона при по-ниска температура на обкръжаващия ги въздух. Колкото е по-висока интензивността на излъчване на потока лъчиста енергия, толкова по-ниска е комфортната температура на обкръжаващия въздух. Ето защо, при движение в зоната на действие на излъчвателя, човек няма дори мимолетно усещане за студ. Това понижение на температурата е напълно достатъчно, за да бъдат намалени топлинните загуби с около 10%. Затова, необходимата мощност за системата за лъчисто отопление е с няколко пъти по-малка от необходимата за система за топловъздушно отопление. За сметка на ниските загуби и възможността за поддържане на по-ниска температура, съществува потенциал за намаляване на енергийните разходи с около 50 - 80%.
Изграждането на лъчисто отопление дава възможност много по-лесно и ефективно организиране на локално или зоново отопление. С лъчистото отопление лесно се поддържат различни температурни режими в отделните части на помещението, а е възможно и напълно да се изключат уредите в определени зони.
При въздушното отопление значително нарастват топлинните загуби от сградата за сметка на изхвърляния нагрят въздух през вентилационната система. Затова, в промишлени сгради, имащи много високи тавани и незначителна топлоизолация на външната конструкция се препоръчва използването на система за лъчисто отопление.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top