燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)方案階段設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)方案階段設(shè)計(jì)要點(diǎn)北京市工業(yè)設(shè)計(jì)研究院劉灝摘要：本文就燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的原理、系統(tǒng)構(gòu)成、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍，以及在方 案確定階段涉及到的節(jié)能降耗、投資及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析、消防安全等方面需要考慮的問 題，做較為詳盡的論述。關(guān)鍵詞：燃?xì)饧t外線輻射采暖系統(tǒng)、方案、經(jīng)濟(jì)分析、消防安全正文：燃?xì)饧t外線輻射采暖系統(tǒng)的工作原理為：燃燒天然氣、液化天然氣或液化石油氣、 人工煤氣等，通過加熱金屬或陶瓷材質(zhì)的輻射管、板，使其產(chǎn)生直接熱輻射，以及房 間圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和房間內(nèi)物體表面因受熱產(chǎn)生的二次輻射和對流換熱，創(chuàng)造和維持 房間采暖區(qū)域的舒適溫度。燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)主要由以下五部分構(gòu)成：1，燃?xì)庥?jì)量及輸配系統(tǒng)：

2、主要包括燃?xì)庥?jì)量設(shè)備、輸配管道、減壓閥、關(guān)斷閥等;2, 燃?xì)廨椛淦鳎褐饕扇細(xì)馊紵鳌⑤椛涔芑虬?、反射罩等組成；3, 調(diào)節(jié)控制裝置：其形式可分為集中控制、區(qū)域控制和分散控制，可根據(jù)具體使 用需求選擇；4，配套安全保障裝置：主要包括燃?xì)庑孤秷?bào)警系統(tǒng)，燃?xì)饩o急切斷裝置和事故通 風(fēng)裝置；5，尾氣排放和通風(fēng)裝置：尾氣排放分為自然排放和有組織排放，通風(fēng)主要形式有 自然通風(fēng)裝置（即設(shè)置可啟閉的通風(fēng)百葉）、無動(dòng)力通風(fēng)裝置和機(jī)械通風(fēng)裝置。尾氣排 放和通風(fēng)裝置可根據(jù)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)具體條件和實(shí)際使用需求確定?，F(xiàn)根據(jù)燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的原理和構(gòu)成，總結(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍：1，有輻射和對流換熱雙重作用，室內(nèi)工作區(qū)溫度

3、場分布更為合理，更符合人體的 舒適要求。2，室內(nèi)采暖得以簡化。燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)不占用建筑面積，而且在空間上減少了 管道數(shù)量，從而為工藝管道布置創(chuàng)造了條件，使廠房內(nèi)整潔美觀。此外，運(yùn)行、維護(hù)、 檢修保養(yǎng)的工作量大大減少，徹底消除傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)跑、冒、滴、漏等弊端。做到了 節(jié)能、降耗。3, 燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)計(jì)算量小，設(shè)計(jì)簡單，可靠性高。4, 室內(nèi)工作區(qū)豎向溫度場分布合理，避免了傳統(tǒng)散熱器采暖系統(tǒng)存在的豎向溫度 梯度上熱下冷的現(xiàn)象，使有效能量最大限度集中在工作區(qū)，大大減少了無效熱損失。5, 根據(jù)輻射采暖原理，熱源通過輻射紅外線直接加熱被照射到的人體和物體表面, 相應(yīng)提高了工作區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地面表面的溫度

4、，減少了工作區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和地表對人體 的冷輻射，舒適感提高。6, 傳統(tǒng)的散熱器米暖系統(tǒng)靠加熱空氣，通過空氣的對流實(shí)現(xiàn)供暖。由于空氣受熱 產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，室內(nèi)空氣會(huì)產(chǎn)生較為急劇的流動(dòng)，會(huì)帶來塵埃的飛揚(yáng)，衛(wèi)生條件惡劣。而燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的熱傳遞形式主要是輻射換熱，熱源主要不直接加熱空氣，因此 減少了揚(yáng)塵，衛(wèi)生條件有所改善。7, 燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)內(nèi)每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行工況均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的調(diào)節(jié)。因此可根據(jù)不 同工作區(qū)的實(shí)際需求運(yùn)行。與傳統(tǒng)的鍋爐房加散熱器采暖系統(tǒng)相比，基本能夠即開即 熱，不需要預(yù)熱時(shí)間，實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)行。使用方便，調(diào)節(jié)操作靈活。8, 該系統(tǒng)使用上也有一定的局限性。根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5

5、0019-2003，“燃?xì)饧t外線輻射器的安裝高度應(yīng)根據(jù)人體舒適度確定，但不應(yīng)低 于3m，該系統(tǒng)適用于高度高于4m的高大空間采暖，比如高大廠房、車（機(jī)）庫、體 量高大的展廳、會(huì)堂、體育館等場所。對于工業(yè)廠房，要根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體條件探 討方案的合理性。比如生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生大量粉塵、纖維、揮發(fā)性、可燃性、腐蝕 性氣體（霧）等的廠房空間不適宜采用燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)。在設(shè)計(jì)前期的方案階段，業(yè)主就是否采納某種方案的分析論證，不僅著眼于系統(tǒng) 原理、構(gòu)成、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍等方面的定性結(jié)論，更注重能耗、初期建設(shè)投資、運(yùn)行 投資及維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用等方面定量的經(jīng)濟(jì)分析。首先，系統(tǒng)的能耗問題不僅直接決定系統(tǒng)的可行性與合理

6、性，也直接關(guān)系到業(yè)主 在項(xiàng)目投入使用后的運(yùn)行成本。傳統(tǒng)的采暖方式（鍋爐房加散熱器采暖系統(tǒng)）在系統(tǒng) 自身原理、構(gòu)造、運(yùn)行管理、控制調(diào)節(jié)等諸多方面存在弊端。1, 鍋爐房加散熱器采暖系統(tǒng)，由其原理和構(gòu)造決定了系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化和傳遞的環(huán)節(jié) 繁雜、轉(zhuǎn)換效率低。具體流程可概括為：據(jù)統(tǒng)計(jì)，考慮到鍋爐熱效率、管道熱損失、散熱器換熱效果等因素，傳統(tǒng)形式系 統(tǒng)的最高熱效率僅為70%左右。且熱效率與系統(tǒng)的運(yùn)行年限及維護(hù)保養(yǎng)狀況有一定關(guān) 系。這就要求在系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)上有一定程度的投入。2, 傳統(tǒng)的散熱器采暖系統(tǒng)針對高大空間的建筑適應(yīng)性差。由于散熱器只能沿建筑 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置，造成水平方向的溫度場分布很不均勻，建筑物中心區(qū)域

7、溫度難以保 證。一般解決這一問題主要靠在中心區(qū)域增設(shè)暖風(fēng)機(jī)等強(qiáng)迫對流設(shè)備，但這樣勢必增 加了初期建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用，并給運(yùn)行管理工作增加了負(fù)擔(dān)。加之上前面提到的散 熱器采暖系統(tǒng)存在的豎向溫度梯度上熱下冷的不合理現(xiàn)象，系統(tǒng)的無效熱損失很大。3，考慮到我國國情，許多廠房外窗密封性欠佳冷風(fēng)滲透量大，外門冷風(fēng)侵入嚴(yán)重。 上述因素造成廠房熱損失大，采用傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)難以達(dá)到令人滿意的溫度。4,關(guān)于初期建設(shè)投資、運(yùn)行投資及維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用等方面經(jīng)濟(jì)分析，下表內(nèi)容可供表內(nèi)參數(shù)以一建筑面積為10000m，高度為10m的新建輕鋼結(jié)構(gòu)廠房為例紅外燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)與其他各類采暖方式對比表供熱方式燃煤鍋爐燃油鍋爐天然氣鍋

8、爐電暖風(fēng)機(jī)輻射采暖備注1供熱面積（Mf）1000010000100001000010000車間凈咼2燃料種類煤柴油天然氣:電r天然氣10M3單位面積 供熱量2Kcal/m . h145145145145100以北京所 在緯度帶 估算41萬平米 需鍋爐容量2.5t2.5t2.5t-5采暖效率70%80%85%90%90%6每噸鍋爐 所需供給 熱量（kcal/t）56x10/70%=8.6x10556x10/80%=7.5x10556x10/85%=7.1x105-7燃料熱值（kcal/kg）6000 kcal/kg10200kcal/kg8700 kcal/m 31kwh=860 kcal870

9、0kcal/m38每小時(shí)實(shí) 際燃料消 耗量358 kg/h183 kg204 m1948 kwh103 m39燃料單價(jià)0.48 元/kg3.6元/kg1.8 元/0.4元/kwh1.9元/kg10小時(shí)燃料 總價(jià)（元）171.84658367.2779.2195.711投資（萬元）150-210（新建）180-240（新建）240（新建） /80 （改 造）120 （新 建）120（新建）*12年工作時(shí) 間（小時(shí)/年）2100210021001200120013年燃料費(fèi) 用（萬元）361669111123.48414年維護(hù)費(fèi) 用（萬元）7.25.240.50.515年總運(yùn)行 費(fèi)用（萬元）43.2

10、171.295111.523.984*此初投資額為估算值，實(shí)際金額需根據(jù)具體工況，經(jīng)過選型計(jì)算后得出。*因?yàn)槭褂萌細(xì)廨椛洳膳到y(tǒng)，通過自動(dòng)控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)分時(shí)、分區(qū)采暖，而 且系統(tǒng)無防凍要求，所以在實(shí)際使用中，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為概算值的1/21/3，即實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用為 RMB8.00/m2采暖季 一RMB12.00/m2采暖季。在消防安全方面，很多業(yè)主和設(shè)計(jì)師認(rèn)為采用燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)需將天然氣、液 化石油氣管線引入車間，這樣勢必增加了危險(xiǎn)性，使建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)提高。 由此會(huì)給各專業(yè)的設(shè)計(jì)帶來麻煩。對消防安全的顧慮主要是對相關(guān)規(guī)范、設(shè)備自身安全措施和系統(tǒng)運(yùn)行狀況不夠了解產(chǎn)生的。1,首先要消除認(rèn)識(shí)

11、上的誤區(qū)。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87（ 2001年版）第3.1.1條：“利用氣體、液體、固體作為燃料或?qū)怏w、液體進(jìn)行燃燒作其他用的各 種生產(chǎn)”火災(zāi)危險(xiǎn)性類別屬于丁類。因此，建筑物采用燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)性 等級(jí)比較低。單層高大廠房的設(shè)計(jì)中，丁類與戊類建筑相差無幾?？梢?，采用燃?xì)廨?射采暖不會(huì)增加建筑物的危險(xiǎn)性和設(shè)計(jì)難度。2，其次設(shè)備自身及燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)都采取了一系列安全措施。設(shè)備內(nèi)的燃燒只在輻 射管內(nèi)程負(fù)壓時(shí)才能進(jìn)行，且系統(tǒng)管道、閥門等氣嚴(yán)格密封、無泄露；燃燒器配備自 動(dòng)點(diǎn)火裝置，無爆燃點(diǎn)火現(xiàn)象；具有熄火保護(hù)裝置、風(fēng)壓過大安全裝置、煙道堵塞安 全裝置及故障、失電、誤操作等安全保護(hù)

12、裝置。業(yè)主在選用燃?xì)廨椛洳膳O(shè)備時(shí)需注 意設(shè)備是否具有國家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心提供的有效的檢驗(yàn)報(bào)告。3，根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50019-2003,建筑物采用燃?xì)廨椛?采暖系統(tǒng)時(shí)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警裝置。一旦有燃?xì)庑孤秷?bào)警，應(yīng)具備緊急切斷氣源的 自動(dòng)或手動(dòng)裝置。4，關(guān)于助燃空氣供給和燃燒尾氣的排放。問題集中體現(xiàn)在是否需要有組織送、排風(fēng) 系統(tǒng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，單位面積供熱指標(biāo)按 120w/m2估算，燃料熱值8700kcal/m3，單 位供熱量燃燒所需空氣量約為10m3/kw,對于高8m的建筑物而言，燃燒所需空氣量約相當(dāng)于該建筑物0.15次/h的換氣量。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，常規(guī)的高大空間建筑物，冷風(fēng) 滲透量基本相當(dāng)于建筑物0.30.5次/h換氣量。由此可見，對于常規(guī)的高大空間建筑 物, 設(shè)置有組織的送、排風(fēng)系統(tǒng)，尾氣直接排放在室內(nèi)是完全可行的。此外，在燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的負(fù)荷