燃气红外线辐射供暖

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高级红外光电工程导论

中科院上海技术物理研究所教育中心 2

序言 .................................................................................................................................................. 4

第一章 红外辐射和辐射源 ............................................................................................................. 8

1.1 红外光谱 ................................................................................................................... 8

1.2 辐射测量术语 ........................................................................................................... 9

1.2.1 定义、符号和量纲 ...................................................................................... 9

1.2.2 辐射亮度和理想朗伯体辐射计算 ............................................................ 10

1.2.3 波段辐射量和光谱辐射量 ........................................................................ 13

燃气红外线辐射供暖原理

燃气红外线辐射供暖原理

一、前言

燃气红外线辐射供暖是一种新型的供暖方式，它采用燃气作为能源，通过红外线辐射加热来实现室内空间的加热。相比传统的供暖方式，燃气红外线辐射供暖具有环保、节能、安全等优点，在现代家庭中得到了广泛应用。本文将详细介绍燃气红外线辐射供暖的原理。

二、红外线辐射基本概念

红外线是指波长在0.76微米至1毫米之间的电磁波，其频率范围在3×10¹¹Hz至4×10¹⁴Hz之间。与可见光相比，红外线的波长更长，频率更低，但其能量却更高。因此，当物体受到红外线照射时，会产生一定程度的加热效果。

三、燃气红外线辐射供暖原理

1. 红外线发生器

在燃气红外线辐射供暖系统中，首先需要一个可靠的发生器来产生高强度的红外线辐射。通常采用的是石英玻璃管或金属管作为发射器，通过燃气燃烧产生高温火焰，进而激发出红外线。

2. 红外线传导

在发生器产生的红外线辐射到达室内后，会被吸收和反射。吸收红外线的物体会将其转化为热能，并将其传导到周围环境中。这种传导方式称为对流传导。同时，当物体表面与空气接触时，也会通过空气对流来传递热量。

3. 红外线辐射

除了对流传导之外，还有一种更直接的方式来进行能量转移——红外线辐射。当物体表面受到红外线照射时，会吸收部分能量并将其转化为热能，然后再以同样的方式向周围环境释放出去。这种方式不需要中间媒介参与传递过程，因此效率更高。

4. 室内温度控制

在使用燃气红外线辐射供暖时，需要根据室内温度来控制供暖系统的运行状态。通常采用的方式是安装温度传感器，通过反馈信号来调整燃气供应和红外线辐射强度，从而实现室内温度的稳定控制。

四、燃气红外线辐射供暖的优点

1. 环保

相比传统的供暖方式，燃气红外线辐射供暖不会产生任何有害气体和污染物，对环境更加友好。

2. 节能

燃气红外线辐射供暖具有高效能、快速升温等特点，相比其他供暖方式节能效果更为明显。

一、节能方面。

辐射采暖比对流采暖节约能源可达30～60%，主要体现在以下几方面：

1、由于对流采暖时，室内空气被加热，并形成冷热空气的对流，因此室内空气温度有较大的梯度，屋顶部分温度高，地面附近温度低，一般对流采暖温度梯度约为0.5-1.0℃/米，而辐射采暖时，辐射热直接向下辐射，地面部分还可以积蓄部分热量，因此室内空气温度梯度小，相应建筑物上部的热损失也较小。

2、在室内空气温度相同的情况下，辐射热直接照射采暖对象，辐射采暖的实感温度比对流采暖的实感温度高2～3℃，也就是说，在保证同样的室内实感温度的情况下，辐射采暖的室内空气温度比对流采暖低2～3℃，因此耗热量小，且室内外温差小，所以冷风渗透量也较小。

3、燃气在输送过程中没有什么损失，同时辐射器的燃烧又非常完全，因此整个采暖系统的热量得以充分利用。而传统的散热器采暖系统，热源从锅炉引出后，沿途有10～15%的热损失，所以热效率较低。

4、电耗低。燃气辐射采暖的电耗可不计。热水采暖及热风系统中的热水循环泵及引送风机都是耗电大户。

5、辐射采暖不需要水作为传热媒介，节约了宝贵的水资源。

二、投资方面

只需在燃气管网上接管，并在系统入口安装调压稳压设备，不用安装供热锅炉及其他附属设备，没有供暖水循环系统，一次投资大大降低。同时由于热媒温度高，辐射器金属耗量低、投资更省。可在工厂搬迁时拆卸重装为"可移动固定资产"。

无外部的燃烧设备，节约空间，省去了庞大而复杂的锅炉及锅炉房设备，系统结构简单、安装周期短、不占用建筑的使用面积，辐射装置一般均安装在建筑物采暖空间的上部，所以很少占用或不占建筑物使用面积，节约了宝贵的建筑用地。

建筑物维护结构的保温条件要求不高，可以对高大空间、半开放式空间进行加热，甚至可以在室外进行供暖，这是对流采暖无法做到的。热量传播有很强的方向性。可以根据不同的需要，灵活地布置，可以进行全面采暖，也可以在一个很大的空间内，在局部区域进行采暖。

民营科技　２ｏ１０年第５期　建筑・规划・设计　关于红外线辐射采暖方式的若干思考　王冬梅王红梅　（大兴安岭林业勘察设计院，黑龙江加格达奇１６５０００）　摘要：燃气红外线辐射采暖技术是一种低强度远红外辐射采暖技术，以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便　的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。对这种技术的原理进行了简要的介绍，同时还分析了这种采暖方式的特性，应结合各小区实际情况进　行选择。　关键词：红外线；辐射；采暖；原理；特点　我国的天然气资源非常丰富，随着国家能源战略的转移和勘探开采　技术的不断发展，近年来在我国西部探明并成功开发了一批优质天然气　田，现已形成塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝４个国家级的天然气田，已　经具备了天然气产业发展的基础和条件。据悉，天然气作为一种清洁高　效的能源和优质化工原料，在全世界能源结构中所占的比例已达２４％，　而在我国，目前天然气在能源结构中所占的比例只有２．２％。　据中国石油　天然气集团公司副总经理郑虎在２０００中国国际石油天然气会议新闻发　布会上透露，我国已将天然气开发和利用作为２１世纪初能源结构优化　和石油工业产业升级的重点，争取用十年左右的时间，使天然气在中国　能源消费结构中的比重由目前的２．２％提高到８％左右，随着新疆塔里木　全国最大的天然气田的诞生及西气东输工程的实施，连同开发海上石油　天然气和利用国外天然气在内，到２０１０年将有望实现这个目标。勿庸置　疑，在国家大力发展天然气工业的形势下，天然气作为清洁能源在工业　生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。在这种情况下，如　何响应国家政策，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆　在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家、销售商家和设计人员面前的　一个课题。　１　红外线辐射采暖原理　燃气红外线辐射采暖系统由一个或多个独立的真空系统组成。每个　真空系统包括一台真空泵、控制系统、一定数量的发生器和热交换器。系　统的热交换器由ｌＯＯｍｍ直径的钢管连接而成的管路及覆盖在其上方的　高效铝合金反射板构成，如图所示。　燃气红外线辐射采暖系统示意图　该系统采用天燃气、液化石油气或煤气等气体作热源，经发生器燃　烧后，加热发生器中的空气，借助于离心风机或真空泵的作用，将加热后　空气及燃烧后的产物输送到辐射管内，加热辐射管至一定温度，辐射管　产生远红外线，向外传递热量。该系统是根据太阳加热地球表面的原理　设计制造的，太阳向地球供给能量的电磁波谱分析结论显示：波长１０　微米（　）以下的为宇宙射线，波长在５￣１０　以上的为声能电波，热能辐　射波的波长范围主要在２～ＩＯＩＸ之间。该系统能模拟太阳产生出只对被　辐射物加热而对传导介质（空气）不加热的那一段热能辐射波（波长２～　１２ＩＸ）。所以该系统的直接供暖对象不是采暖空间中的空气，而是取暖目　的物：空间内的工作人员、设备工具等。这些取暖目的物按照其自身的物　理化学结构特点吸收并储存接收的热能，然后通过其接触空气的表面向　采暖空间内的空气传递热量，从而较好地解决了一直困绕暖通技术界的　各种军事、民用库房等高大空间采暖的难题。　红外线辐射采暖类似于太阳辐射，红外线是整个电磁波段中的一部　分。不同波长的电磁波，接触到物体后，将产生不同的效应。波长等于　０．７６～１０００ｕｍ之间的电磁波，尤其是波长在０．７６～４０ｕｍ范围内，具有非　色散性，因而能量集中，热效应显著，即红外线。太阳加热地球表面与暖　气片加热不同，它不需要加热大气，而是靠太阳光直接将热量辐射到地　球表面上。通过红外线辐射，对辐射到的区域进行直接加热，辐射热量能　被混凝土地板、人和各种物体所吸收，并通过这些物体进行二次辐射，从　而加热四周的其它物体。不仅如此，红外线还能够穿过物体或人体表面　层一定的深度，从而从内部对物体或人体进行加热，这种系统也称为“人　工太阳供暖系统”。燃气红外线辐射供暖的辐射强度高、效果好。在辐射　供暖的环境中，围护结构、地面和环境中的设备表面有较高的温度，所以　人体有较好的舒适感，此时人的实感温度高于周围环境的空气温度。所　以说体现了舒适。红外线辐射采暖，房间底层温度高，工作环境温暖舒　适，上层温度低，因此其热利用率更高。　２燃气红外线辐射采暖的优点　２．１节约能源可达３０％～６０％，大大降低运行成本。　２．２辐射采暖时建筑热损失较对流采暖时低，主要有几方面的原因：　第一，由于辐射采暖时，辐射热直接照射采暖对象，几乎不加热环境　中的空气，因此辐射采暖时的空气温度比相同卫生条件下对流采暖时的　空气温度低，一般可以低２～５℃，因此室内外温差小，所以冷风渗透量也　较小；　第二，由于对流采暖时，室内空气被加热，并形成冷热空气的对流，　因此室内空气温度有较大的梯度，屋顶部分温度高，地面附近温度低，一　般对流采暖温度梯度约为０．５～１．Ｏ￣Ｃ／ｍ，而辐射采暖时，辐射热直接向下　辐射，地面部分还可以积蓄部分热量，因此室内空气温度梯度小，相应建　筑物上部的热损失也较小；　第三，燃气在输送过程中没有什么损失，同时辐射器的燃烧又非常　完全，因此整个采暖系统的热量得以充分利用。而传统方式暖气片采暖　系统，热源从锅炉引出后，沿途有１０％～１５％的热损失，所以热效率较低。　２－３红外线加热有益健康，舒适感更好。　２．４燃气红外线辐射器的辐射温度高达８００～１４Ｏ０℃，所以辐射强度高、　效果好。在辐射采暖的环境中，围护结构、地面和环境中的设备表面，有　较高的温度，所以人体有较好的舒适感，此时人的实感温度高于环境的　空气温度。　２．５热效应快，冷却缓慢。　２．６　由于辐射采暖利用红外线传热，而红外线与可见光一样都是电磁　波的一部分，都以光速传播，所以辐射面一经达到一定温度后，既可供热　并解除人体或设备的冷感觉。在采暖期间，四周的围护结构，地面以及室　内设备，均吸收辐射热量，并蓄存一部分热量，当辐射采暖停止后，这些　积蓄热量，开始向环境散热，因此还可以保持一定的热环境。所以辐射采　暖起动特别迅速，而冷却却较缓慢，特别适用于间歇式采暖的地方，如仓　库、会场、体育场馆、集体食堂、剧院等。　２．７对建筑物围护结构的保温条件要求不高。　２．８可以对高大空间、半开放式空间进行加热，甚至可以在室外进行采　暖这是对流采暖无法做到的。　２．９热量传播有很强的方向性。　２．１０可以根据不同的需要，灵活地布置，可以进行全面采暖，也可以在　一个很大的空间内，在局部区域进行采暖。　２．１１可以根据使用供暖时间随时起停。　２．１２传统暖气片供热只能存供暖季内一直运行，一旦停止供暖，水暖　系统中的管线设备则有可能被冻裂。　２．１３没有锅炉房，不占用建筑物的使用面积。　辐射装置一般均安装在建筑物采暖空间的上部，所以很少占用或不　占建筑使用面积，节约了宝贵的建筑用地。　２．１４一次投资低。　只需在燃气管网上接管，并在系统入口安装调压稳压设备，不用安　装供热锅炉及其他附属设备（水处理设备、除氧设备等），没有供暖水循　环系统，一次投资大大降低。　２．１５移动、安装方便。燃气红外线辐射器体形小巧轻便。　可以用软管连接，拆装都很方便，移动也很灵活。如果使用液化石油　气为气源，则整个采暖系统可以很方便地移动。　燃气红外线辐射采暖尤其适用于以下场所：体育场馆、游泳池、礼　堂、剧院、食堂、餐厅、工厂车间、仓库、超市、货运站、飞机修理库、车库、　洗车房、温室大棚、养殖场等等。