Энергосберегающие системы лучистого отопления

к. т. н. Шкуридин В. Г. Романова Е. А. Палийчук Д. В.

Одной из важнейших проблем была и остается экономия энергоресурсов. При бурных темпах роста промышленности, этот вопрос занимает одно из ведущих мест.

Для отопления производственных помещений широко применяется горячий воздух. Воздушные системы отопления имеют несомненные преимущества перед водяными и паровыми. Однако низкая теплоемкость воздуха, сильный перегрев его в верхней части обогреваемого помещения и связанные с этим большие потери тепла, сквозняки, нерациональное использование системы отопления при односменной работе – все эти известные недостатки воздушного отопления заставляют искать альтернативные решения.

На современном уровне мирового производства первичной энергии в полезную энергию превращается лишь 20-30%, а 70-80% составляют потери всех видов.

Большинство предприятий средней полосы России охвачено централизованными сетями природного газа. При среднем тарифе на природный газ 300 рублей за 1000 м3, стоимость одной гигакалории тепла при сжигании газа в целях отопления составит 38 рублей. А тариф на тепло, отпускаемое централизованными источниками – крупными котельными, ТЭЦ – колеблется от 89 до 200 руб./Гкал. Если также учесть затраты на электропривод внутреннего распределения воздуха, потери тепла во внутризаводских и внутрицеховых тепловых сетях, достигающие 10% от полезного потребленного тепла, то стоимость потребленной гигакалории составит 200-400 рублей.

Реальные возможности увеличить коэффициент использования топлива 1,5 - 2 раза заключены в применении природного газа в децентрализованных (местных) системах теплоснабжения, а именно, в получении высокотемпературных продуктов сгорания с минимальным содержанием вредных примесей, в исключении промежуточных теплоносителей (электроэнергия, пар, горячая вода).

Перевод систем отопления и вентиляции на местное газовое отопление сулит громадное снижение затрат на теплоснабжение – в 2-5 раз.

Системы децентрализованного теплоснабжения с использованием природного газа непосредственно в зоне, требующей обогрева, сегодня достаточно широко представлены на рынке промышленного оборудования. Среди них особо следует выделить системы газового лучистого отопления (СГЛО).


Что же такое лучистое отопление?

В холодный пасмурный день очень приятно погреться под лучами выглянувшего солнца. Его лучи нагревают все вокруг – дома, камни, асфальт и машины, а от них нагревается воздух. Сразу становится тепло и уютно. Этот же принцип передачи тепла положен в основу действия установок газового лучистого отопления.

Роль солнца в этом случае играют установки системы газового лучистого отопления (СГЛО), а его лучей – тепловое излучение, которое испускается от установок в инфракрасном спектре. Инфракрасное излучение распространяется прямолинейно и не поглощается воздухом.

Самым первым примером лучистого отопления был костер, затем камин и печь. Далее, с открытием нового энергоносителя - природного газа, появился более современный лучистый отопительный прибор - труба с горящим внутри ее газом. С этого момента началась история развития и практического применения газового лучистого отопления, быстрому совершенствованию которого способствовал энергетический кризис, захвативший Европу 70-х годов, а также растущая необходимость охраны окружающей среды, создания комфортных для человека условий.

Принцип действия систем газового лучистого отопления состоит в том, что высоко температурные продукты сгорания природного газа циркулируют внутри теплоизлучающих труб. Над трубами крепится рефлектор из специальной полированной стали. Вся конструкция подвешивается в верхней зоне помещения – под крышей или на стене здания.

В качестве теплоизлучающих поверхностей используются стальные трубы, покрытые специальной термостойкой краской с высокой степенью черноты (до 0.92-0.97), которая позволяет полезно использовать до 92% тепла, полученного от сжигания газа.

От 50% до 76% этой теплоты передается излучением в рабочую зону помещения, обогревая людей, нагревая пол и оборудование. Остальные 24 - 50% теплоты передаются конвективно и компенсируют теплопотери кровли и верхнего пояса стен. Охлажденные продукты сгорания отводятся в атмосферу. Доля теплоты, отводимой в атмосферу с продуктами сгорания, составляет лишь 5 - 7% общего количества тепла, полученного при сгорании газа.

Благодаря хорошо организованному сгоранию газовоздушной смеси, системы газового лучистого отопления экологически чище, чем системы с крупными котлами на газовом, твердом и жидком топливе. (Рис. 1)

В основе технологии лучистого обогрева лежит ряд принципов, позволяющих получать ощутимые преимущества по сравнению с традиционными отопительными системами.

¤ Отопление с помощью потока теплового инфракрасного излучения приводит к необходимости сдвига условий баланса комфортного состояния человека в сторону снижения температуры окружающего воздуха. Это снижение приводит к уменьшению потерь тепла через наружные ограждения помещений, а также тепла, необходимого для нагрева приточного воздуха. Хорошо известно, что каждый градус снижения температуры воздуха в помещении приводит к 5% экономии тепла за год. Таким образом, разрешенное нормами снижение температуры воздуха в помещении на 4 0 С сулит экономию 20% тепла на отопление.

¤ В помещениях с высокими потолками при традиционных способах обогрева нагретый воздух скапливается в верхней зоне, аккумулируя поступающее тепло.

¤ При инфракрасном отоплении все тепло с помощью отражателя передается в рабочую зону, т.е. туда, где оно непосредственно необходимо, нагревая пол, стены, оборудование. В свою очередь эти поверхности отдают полученное тепло воздуху в помещении, при этом исключается образование воздушной “тепловой подушки” под потолком и перегрев кровли. При средней температуре в рабочей зоне 15 0 С воздух под крышей 12 метрового здания оказывается нагретым до 40 0 С. В том же самом здании, оборудованном системой ГЛО, при той же температуре в рабочей зоне, температура под кровлей составит 19 0 С (см. Рис. 2).

¤ Снижение температуры воздуха под крышей на 21 0 С приводит к сокращению расчетных тепловых потерь через кровлю и верхний пояс стен по периметру здания примерно на 30%. Это, в свою очередь, приведет к снижению годовых затрат тепла на систему отопления помещения на 45-46%.

¤ Как правило, современные системы газового отопления работают в автоматическом режиме, не требуя внимания со стороны эксплуатационного персонала. После установки и наладки в течение 15 лет можно ограничится периодическими осмотрами. В результате затраты на ремонт и обслуживание сокращаются до 3-5% от общих затрат на системы газового отопления по сравнению с 20-40% в альтернативных системах воздушного отопления при централизованной разводке теплоносителя (теплофикационной воды или пара).

¤ При работе в режиме автоматического управления, при очень малой инерционности управления, характерной для системы газового отопления, можно точно выдерживать заданный температурный режим в отапливаемом помещении. Газовая система без участия персонала переходит в режим дежурного отопления и в считанные минуты возвращается в рабочий режим. Предприятие, работающее 5 дней в неделю, только за счет перевода системы в режим дежурного отопления во внерабочее время, выходные и праздничные дни, за год до 44% газа. При двусменной работе экономия составит около 31%.

¤ К преимуществам этих систем необходимо добавить то, что подводка газовых сетей к установкам обогрева осуществляется одной трубой, а не двумя. Кроме того, газопровод не требует дорогой теплоизоляции, имеет на порядок меньшую металлоемкость и значительно больший срок службы. Эксплуатационные затраты на обслуживание газопроводов ниже, чем при обслуживании теплотрасс, к тому же их не надо размораживать.

Сегодня на рынке России системы ГЛО представлены рядом отечественных и зарубежных производителей. Среди них особо следует выделить оборудование немецкой фирмы “Кюблер”, которая с 1986 года работает на территории России и стран СНГ. Благодаря высокой надежности, ориентации конструктивных особенностей на климатические условия России, широкому диапазону оборудования, качеству и индивидуальному подходу в каждом конкретном случае системы газового лучистого отопления “Кюблер” хорошо зарекомендовали себя на нашем рынке промышленного отопительного оборудования.

Учитывая конкретные потребности заказчиков, разработан широкий спектр моделей отопительных установок. Также предложен ряд услуг, включающих сервисное содействие: консультации, анализ, проектирование, монтаж, пуско-наладку и техническое обслуживание, что в комплексе обеспечивает достижение максимальных результатов и быстрой окупаемости капитальных вложений.

На данный момент модельный ряд систем ГЛО “Кюблер” представлен следующими наименованиями:

¤ АМБИРАД Установки данного типа нашли самое широкое применение на объектах промышленного и социального назначения. Благодаря особенностям конструкции, различной тепловой мощности и низкому потреблению энергоресурсов они способны при помощи инфракрасного излучения обеспечивать естественное и комфортное тепло в помещениях с высотой потолков от 3,5 до 40 метров. Монтаж систем производится в сжатые срок и без остановки производства. Последней разработкой являются установки мощностью в 50 кВт, что делает возможным их применение на особо высоких объектах.

¤ ТЕРМОЛАЙН Область их применения – особо длинные помещения, где требуется создавать и поддерживать одинаковый температурный режим. Находит применение в тепличных хозяйствах, спортивных залах, складских помещениях производственных цехах.

¤ НОРРЕЙВАК Одна из новых разработок. Отличительной особенностью является возможность ее применения в помещениях, имеющих сложную конфигурацию и с высотой потолков от 3,5 м. Горелка в данной системе модернизирована для лучшего сгорания газа с меньшим количеством вредных выбросов.

¤ ОПТИМА Последняя разработка фирмы “Кюблер”. Особая конструкция горелки и изолированный рефлектор снижают конвективные теплопотери, а лучистый КПД (76%) на сегодня не имеет аналогов среди установок подобного класса. Эту модель отличает улучшенный дизайн, высокие экологическая показатели, экономичность и бесшумность в работе, что позволяет ее использовать в представительских центрах, выставочных комплексах, автосалонах.

Управление и контроль за работой системы ГЛО производится в автоматическом режиме через центральный шкаф управления с температурными датчиками, установленными в помещении. Это обеспечивает точное и экономичное управление отопительной системой. В случае необходимости к шкафу могут подключаться датчики влажности. Центральный шкаф управления осуществляет регулирование всей отопительной системы, обладает системой программирования на длительное время и контролирует температурный в рабочее время или поддерживает дежурные параметры ночью, в выходные и праздничные дни.

На текущий момент системами лучистого отопления “Кюблер” только на территории России и стран СНГ было оборудовано более 80 производственных, сельскохозяйственных и социальнозначимых объектов. Наиболее крупные среди них: АООТ “Рязань-нефтегазстрой”, АО “Норильский никель”, Управление Горьковской ж./д. АО “ЗИЛ-строймаш”, МПП “Молния”, торговый дом “ЗИО-Мет”, ОАО “Камаз”, завод “Воронеж-стальмост”, АО “Ленинградский металический завод”; в начале 2000 г. запланирован монтаж систем ГЛО в производственных цехах ОАО “Москвич”.

В течение шести лет на перечисленных и других объектах специалистами ЗАО НПП “Стройпроектсервис” проводились исследования работы систем децентрализованного газового лучистого отопления. Основной целью являлось охарактеризовать используемые способы отопления предприятий, сопоставить их с предлагаемой технологией ГЛО, выявить полученные эффекты по показателям энергосбережения, капитальным и эксплуатационным затратам.

Ниже приведенные сравнения убедительно показывают преимущества систем инфракрасного излучения:

По материалам сайта: http://esco-ecosys.narod.ru