Jak funguje infračervený plynový hořák?

Vytápění hořáky s infračerveným (sálavým) sáláním se od klasického vytápění liší tím, že potřebné teplo je dodáváno především přímo spotřebiteli sáláním. Energie z trysek hořáku se šíří jako světelné paprsky a je absorbována ozařovanými předměty, což vede k jejich zahřívání. I když teplota vzduchu může být nižší než u konvekčního vytápění, jsou vytvářeny podmínky, za kterých člověk do prostředí neodevzdá více tepla, než přijme a vydá, tj. vytvoří se podmínky tepelné pohody. To umožňuje použití plynových infračervených hořáků k vytápění místností a prostor, pro které použití konvenčních (konvekčních) topných systémů není ekonomicky nebo technicky proveditelné.

Mezi takové stavby patří průmyslové dílny s velkými tepelnými ztrátami, otevřená místa instalace a montáže, otevřené sportovní stánky, bazény, výstavy, vitríny, terasy, venkovní kavárny, průmyslové zemědělské areály (farmy pro chov hospodářských zvířat, drůbeže, boxy pro chov kuřat), individuální pracoviště, uliční chodníky, dopravní zastávky apod. Plynové sálavé hořáky mohou vytápět jednotlivé prostory (části) prostor, ve kterých lidé pracují. Vytápění plynovými infračervenými hořáky je prakticky bez tepelné setrvačnosti. Ihned po zapnutí poskytuje topný systém potřebný pocit komfortu. Toto zahřívání lze také používat periodicky po dobu několika hodin.

Z hlediska investičních a provozních nákladů se plynové vytápění infračervenými hořáky ukazuje jako ekonomičtější než konvekční vytápění. Topné systémy s plynovými infračervenými zářiči však vyžadují odstranění produktů spalování plynu pomocí přívodní a odsávací ventilace.

Plynové infračervené topné systémy vytvářejí příznivé mikroklimatické podmínky ve vytápěných místnostech díky sálavému proudu určité intenzity směrovanému do pracovního prostoru. Systém vytápění zahrnuje přívod plynu, rozvody a přívodní potrubí, průtokoměr plynu, hořáky, uzavírací zařízení, přístrojové vybavení a automatické dálkové zapalování a bezpečnost. Systém může fungovat jak na zemní plyn v síti, tak na zkapalněný plyn ze skupinové instalace zásobníku. Při dodávkách plynu ze středotlakých nebo vysokotlakých sítí by mělo být zajištěno hydraulické štěpení a rozvod plynu.

Používané plynové infračervené topné systémy musí být sériově vyráběné a mít tovární pas s technickými specifikacemi, které musí udávat dobu bezpečného provozu hořáku. Hořáky lze napojit přímo na plynové potrubí pomocí kovových trubek nebo gumotextilních manžet. Hadice musí být připevněny k hořákům a plynovodům pomocí svorek. Hořáky by měly být instalovány na ohnivzdorné konstrukce, uzavírací zařízení by měla být instalována před každým hořákem nebo skupinou hořáků až po pryžotextilní manžetu podél proudu plynu. Hořáky lze zapálit ručně pomocí přenosného zapalovače nebo dálkově (elektrická spirála nebo jiskřiště).

Plynové infračervené topné systémy, určené do prostor, kde není stálý personál údržby, jsou vybaveny automatickými zařízeními, která zajistí zastavení přívodu plynu v případě zhasnutí plamene hořáku. Tepelný výkon topného systému lze regulovat pouze změnou počtu zapnutých hořáků.

Výpočet infračerveného topného systému vede ke komplexnímu řešení následujících problémů:

• stanovení tepelného zatížení otopné soustavy;
• určení počtu a typu zářičů;
• volba rozmístění zářiče;
• stanovení požadované výměny vzduchu a výběr celkové přívodní a odsávací ventilace.

Umístění hořáků infračerveného záření je dáno přípustnou hustotou ozáření a rovnoměrností ozáření podlahové plochy. Přípustná intenzita infračerveného ozáření osoby Qadd v úrovni hlavy (bez pokrývky hlavy) při určité teplotě vzduchu v místnosti je uvedena v tabulce 9.16. Odchylky intenzity ozáření do 10% od průměrné hodnoty nemají na člověka prakticky žádný vliv, proto je nerovnoměrnost ozáření povolena v rozmezí 20-30% a určuje se z poměru

kde Q _min a Q _max — minimální a maximální intenzita infračerveného záření, kJ/(h•m 2 ).

Pro zajištění dané intenzity ozáření podlahy a stěn je nutné umístit hořáky v určitém pořadí. V tomto případě se berou v úvahu rozměry sálavé trysky hořáků,
výška umístění nad podlahou, vzdálenost mezi nimi. V praktických výpočtech můžete použít následující vztah (pokud jsou hořáky umístěny vodorovně):

kde L je vzdálenost mezi středy (krok) hořáků, m; H – vzdálenost od podlahy k hořákům (výška zavěšení), m.

Posouzení přípustného ozáření lze v tomto případě provést pomocí zprůměrovaných údajů pro celou vytápěnou místnost ze vzorce

kde Q ir je radiační pyrometrický koeficient (předpokládaný rovný 0,5-0,6); Q_cp — průměrná intenzita infračerveného záření, kJ/(h•m 2 ); F_n — vytápěná plocha podlahy a stěn, m2.

Vzhledem k vysokému přenosu tepla v blízkosti chladicích ploch a proudění studeného vzduchu by okraje podlahy u vnějších stěn po obvodu budovy měly přijímat teplo o 20–50 % více než zbytek. Kromě toho je třeba vzít v úvahu, že hořáky krajní řady již nejsou ovlivněny sousedními. Proto je nutné buď zmenšit vzdálenost mezi hořáky, nebo zvýšit jejich tepelný výkon.

Hořáky s infračerveným zářením jsou umístěny rovnoměrně pod stropem po obvodu vytápěné místnosti se sálavou tryskou hořáku nakloněnou k vnějším plotům nebo vodorovně tak, aby bylo zajištěno stanovené ozáření povrchu podlahy a vnějších stěn ve výšce do 2 m Je vhodné měnit jednotkový tepelný výkon hořáků používaných k vytápění v závislosti na výšce jejich instalace.

Je nutné zabránit vniknutí produktů spalování do injektoru hořáku. Koncentrace oxidu uhelnatého ve zplodinách spalování plynu, když je hořák ve vodorovné poloze s emitorem směrem dolů v důsledku částečného nasávání těchto zplodin injektorem, se ve srovnání s vertikální polohou zvyšuje 2-8krát. Stává se menší než maximální přípustné, když je hořák nakloněn k horizontu alespoň o 20°.

Tabulka 9.8. Složení spalin a spotřeba kyslíku při spalování plynu v infrazářičích (na 10 MJ tepla)

Spotřeba plynu, m 3 /hod

Objem vlhkých spalin, m 3 /hod

Koncentrace oxidu uhličitého ve spalinách, objem/hmotnost, m 3 /hod/kg/hod

Koncentrace vodní páry ve spalinách, objem/hmotnost, m 3 /hod/kg/hod

Objem suchých spalin, m 3 /hod

Objem oxidu uhelnatého ve spalinách v koncentraci 0,005 %, objem/hmotnost, m 3 /hod/mg/hod.

Spotřeba kyslíku, objem/hmotnost, m 3 /hod/kg/hod

Prostory vytápěné infračervenými hořáky jsou vybaveny celkovou přívodní a odtahovou ventilací, která zajišťuje požadavky hlavní výrobní technologie a potřebnou výměnu vzduchu pro dosažení přijatelných koncentrací škodlivých látek ze zplodin hoření plynů vypouštěných do areálu. Při návrhu větrání je nutné provést nejen výpočet technologicky závadných látek, ale také ověřovací výpočet dostatečnosti výměny vzduchu k odvodu vodních par a škodlivých látek vznikajících při spalování plynu.

V tabulce Tabulka 9.8 ukazuje složení spalin a spotřebu kyslíku pro infračervené hořáky. V průmyslových prostorách s plynovým infračerveným vytápěním by koncentrace CO neměla překročit 6, ve veřejných prostorách – 2 mg/m3. Aby se zabránilo vniknutí spalin do pracovního prostoru vytápěné místnosti, musí ventilační systém zajistit odvod vzduchu z horní zóny nad úrovní hořáků.

Tabulka 9.9. Měrné tepelné zatížení vytápěné plochy

Vytápěný objekt

Měrná tepelná zátěž (intenzita infračerveného záření), kJ/(h*m 2 )

Uzavřené prostory do výšky 5 m při umístění infračervených hořáků ve výšce do 4 m

Uzavřené vysoké místnosti, průmyslové dílny bez přebytečného tepla, tělocvičny atd. při umístění infračervených hořáků ve výšce 5 až 8 m

Zemědělské prostory (farmy pro chov mladých zvířat, drůbeže, dojení atd.)

Stravovací zařízení a další veřejné prostory (sály, kavárny atd.)

Částečně otevřené terasy, tribuny a montážní plochy chráněné proti větru

Montážní a instalační místa, prostory skladů a dalších průmyslových a stavebních objektů

Přibližný výpočet tepelného zatížení otopného systému a stanovení počtu hořáků lze provést pomocí zobecněných zprůměrovaných experimentálních hodnot měrných tepelných zatížení vytápěné plochy (podlahy), uvedených v tabulce. 9.9. Tabulkové údaje lze využít při návrhu provizorních topných systémů nutných při provádění prací na otevřených nebo polootevřených plochách v zimě. Tradiční systémy vytápění (voda, vzduch) pro taková místa jsou prakticky neproveditelné. Použití hořáků s infračerveným zářením pro lokální vytápění umožňuje vytvořit příznivé mikroklimatické podmínky. Pro tyto účely lze použít stacionární a mobilní instalace (jako je stan, termální sprcha) s infračervenými hořákovými bloky. Při provozu na otevřeném prostranství mohou mít tyto instalace kryty z plošných materiálů, které chrání lidi před větrem.

Vzhledem k vysoké teplotě sálavých trysek a jejich hořlavosti není povoleno používat plynové topné systémy s infračervenými hořáky v následujících prostorách dle požadavků požární bezpečnosti:

• produkce A, B, C a E;
• skladování hořlavých a hořlavých materiálů a krmiv;
• farmy pro chov dobytka pokryté slámou a rákosím;
• nejsou vybaveny elektrickým osvětlením;
• z lehkých kovových konstrukcí s hořlavou izolací v plotech (stěny a stropy).

U průmyslových objektů III-V stupně požární odolnosti je použití systémů v souladu s orgány technického a požárního dozoru. Rovněž není dovoleno používat tyto topné systémy v místnostech s materiály, které vlivem infračerveného záření mohou měnit své vlastnosti a rozkládat se za vzniku toxických nebo výbušných látek.

Plynové vytápění železničních zařízení (výhybek). Automatická zařízení instalovaná na železnici vyžadují pečlivou a včasnou péči a údržbu. To platí zejména v zimě, kdy moderní výhybky, vybavené automatickými zařízeními a alarmy, vyžadují pečlivé čištění od ledu a sněhu, zejména v oblasti, kde výhybka přiléhá k rámové kolejnici.

Sníh se nepřetržitě hromadí ve výhybkách během sněžení, vánic a také z vlaků pohybujících se po výhybkách vysokou rychlostí. Včasné čištění drážek výhybky je provázeno přitlačením sněhu mezi výhybku a kolejnici rámu při jejím pohybu a zabraňuje jejich těsnému sevření. Mezi možnostmi čištění výhybek (pneumatické, vyžadující stavbu speciální kompresorové stanice a elektrické vytápění s průtokem 10-12 kW na výhybku) se jako velmi perspektivní jeví plynové vytápění.

Horní plynová topná jednotka je blok hořáků infračerveného záření instalovaných nad kolejnicemi výhybek na speciálních sloupech. Hořáky jsou vybaveny reflektory, které zajišťují soustředěný přísun infračervených paprsků přímo do vypínače a chrání je před větrem. Topný systém je vybaven automatickým systémem, který zapálí hořáky, když se objeví sníh a led, a vypne je, když sníh přestane. V mírném klimatu poskytuje horní plynový ohřev dostatečné čištění spínače, ale vyžaduje vysokou spotřebu tepla. Spodní plynový ohřev v jakémkoli klimatu poskytuje vysoce kvalitní čištění spínače a vyžaduje 4-6krát méně plynu než horní. Jako topidla se používají speciální plynové hořáky s keramickými tryskami, hořáky a „tmavé“ kovové zářiče.

V provozních podmínkách, kdy jsou translační prvky vystaveny intenzivnímu zatížení a pracují v drsných povětrnostních podmínkách, by měla být instalace s použitím „tmavých“ zářičů považována za nejspolehlivější. Používají se také instalace s infračervenými hořáky vybavenými perforovanými keramickými tryskami. Zářiče jsou instalovány na vnější straně lišty rámu (ve formě krabic) v určité vzdálenosti od sebe. Dálkové zapalování, vypínání a ovládání se provádí automaticky. Nevýhodou tohoto řešení je malá životnost keramických trysek.

Plynové topné jednotky mohou pracovat jak na zemní plyn, tak na LPG. Na velkých stanicích, v jejichž blízkosti jsou plynovody, se používá zemní plyn, na mezilehlých samostatných bodech, křižovatkách a jednotlivých výhybkách – zkapalněný plyn. Pro skladování tohoto plynu se používají podzemní nádrže nebo skupinové instalace plynových lahví. Zásoba plynu je nastavena s ohledem na počet vytápěných bodů a meteorologické podmínky.

Kvalita čištění žlabů vypínačů od sněhu a ledu závisí na tepelném výkonu topidel a rozložení jejich umístění na vypínači. Stanovení tepelného výkonu ohřívačů se provádí na základě tepelných výpočtů a experimentálních zkoušek.

• Hlavní
• Příručka
• Plynové zařízení
• Aplikace infračervených hořáků pro vytápění