آشنایی با سیستم گرمایش تابشی

سیستم گرمایش تابشی یکی از تکنولوژی های بروز است که بر گرفته از طبیعت است. مصرف سوخت گرمایش تابشی نسبت به گرمایش جابجایی یا همان گرمایش سنتی کم است و برای همین امروزه بیشتر افراد از این نوع گرمایش استفاده می کنند. یکی از این نوع گرمایش ها گرمایش از سقف است که در کارخانه ها و مکان های که رفت و آمد زیاد است مورد استفاده قرار می گیرد.

 

آشنایی با سیستم گرمایش تابشی

 سیستم گرمایش تابشی یکی از تکنولوژی های بروز است که امروزه به خاطر مصرف کم این نوع گرمایش خواهان زیادی دارد. این نوع گرمایش برگرفته از طبیعت است. همان طور که بر روی زمین با تابش نور خورشید زمین گرم می شود این نوع گرمایش نیز مثل خورشید عمل می کند و با تابش مستقیم بر اجسام و یا افراد باعث گرم شدن آنها می شود.

یکی از روش های گرمایش تابشی گرمایش از سقف است که به آن هیتر تشعشعی نیز گفته می شود این نوع گرمایش همان طور که از اسمش پیدا است از بالا یعنی سقف صورت می گیرد. در این نوع گرمایش یا هیتر تشعشعی تشعشعات گرما از بالا به صورت مستقیم بر روی افراد یا اجسام می تابد و باعث گرم شدن هرچه زود تر آنها می شود. از این نوع گرمایش یا هیتر تشعشعی در مکان های که رفت و آمد زیاد است و درب به سرعت باز و بسته می شود مثل رستوران ها یا ادارات استفاده می کنند و یا در کارخانه ها که افراد زیادی است مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از فواید این نوع گرمایش این است که در این گرمایش محیط به سرعت گرم می شود و برای همین مصرف سوخت کم است ولی در سیستم های گرمایش جابجایی یا سنتی محیط به سختی گرم می شد و برای همین مصرف سوخت زیاد بود.

سیستم گرمایش تابشی چگونه کار می کند؟

بخاری تابشی برقی – کارکرد و تفاوت با سایر سیستمهای گرمایشی:

بیشتر بخاری های مادون قرمز از پروپان، گاز طبیعی و یا گازوییل استفاده می کنند. دمای گرم تولید شده توسط سوزاندن سوخت درون مشعل دستگاه، موجب گرم شدنیک سطح لوله فولادی (بخاری لوله) ویا سطح سرامیکی (بخاری درخشان) می شود. سپس گرما از این سطح به شکل انرژی تابشی مادون قرمز منتشر می شود. بازتابنده ها، انرژی تابشی مادون قرمز را به سمت پایین هدایت می کنند تا کف و اشیاء زیر آن را گرم کند.

بخاری های تابشی برقی:

ساختمان­هایی که با استفاده از سیستم بخاری گرمایش تابشی گرم می شوند به شما کمک می کند 50 -30 درصد در هزینه های مصرفی برای گرمایش ساختمان صرفه جویی کنید. زیرا سیستم های گرمایش تابشی با ارائه گرمای متمرکز در محل هایی که نیاز به گرمایش دارند کمک می کنند تا کل هوای داخل ساختمان را که نیازی به گرم کردن آن نداریم،گرم نکنیم.

هیتر ها و بخاری گرمایش تابشی، اجسام، ماشین آلات و افرادی را که در شعاع تشعشع آن قرار دارن را گرم می کند. تشعشات فرو سرخ تبدیل به گرما می شوند و در افراد احساس راحتی دمایی ایجاد می کند. با استفاده از این روش هوای موجود در سالن گرم نمی شود و در نتیجه بهره وری از انرژی در این روش بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. به عنوان مثال در یک سالن صنعتی که افراد در منطقه مشخصی فعالیت می کنند استفاده از سیستم گرمایش تابشی می تواند بسیار کار آمد باشد زیرا با استفاده از این سیستم تنها محل فعالیت و تردد افراد را گرم می نماییم و سایر قسمت های سالن و همچنین حجم هوای موجود در سالن گرم نمی شود.

بخاری های تابشی برقی کارآیی بالایی برای گرم کردن مناطقی که درب ها اغلب باز و بسته می شود، مانند بارانداز ها دارند. در این نوع فضاها، هوای گرم در فضا به سرعت به سمت خارج فرار می کند، اما بخاری تابشی،می تواند گرمای مطلوب را فراهم کند به دلیل این که کف گرمای تابشی ساطع شده از بخاری تابشی سقفی را جذب و نگهداری می کند و هنگامی که یک درب باز می شود، کمی از آن را از دست می دهد.

 

کاهش مصرف انرژی با استفاده از سیستم‌های گرمایش تابشی

گرمایش سالن‌های بزرگ مانند سالن‌های ورزشی و گرمایش سوله صنعتی سابقاً با استفاده از سیستم‌های گرمایش همرفتی انجام می‌شد که به دلیل مصرف سوخت زیاد و عدم بهینه سازی مصرف انرژی مقرون به صرفه نبود. امروزه روش جدیدی با عنوان گرمایش تابشی جایگزین این روش پر هزینه شده است. در این مقاله قصد داریم گرمایش تابشی مرکزی را معرفی کرده و همچنین مزایای آن را نسبت به روش‌های گرمایشی دیگر مورد بحث و بررسی قرار دهیم.

گرمایش تابشی چیست؟

گرمایش تابشی یک سیستم جدید برای گرمایش سالن ورزشی و همچنین گرمایش سوله صنعتی است که در سال‌های اخیر استفاده از آن رو به افزایش بوده است. در این نوع سیستم گرمایش تابشی از گرما تاب برای گرم کردن محیط استفاده می‌شود. سیستم گرمایش تابشی یک جایگزین بسیار عالی برای سیستم‌های گرمایش مرکزی برای گرمایش سالن ورزشی و سوله‌ها است و نسبت به آن مزایای بسیار زیادی دارد که در این مقاله به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت. از جمله مزایایی که برای سیستم گرمایش تابشی قابل توجه است می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. کاهش و بهینه سازی مصرف انرژی
  2. کوتاه شدن زمان گرمایش نسبت به دیگر روش‌های گرمایشی
  3. امکان جهت دهی به مسیر گرمایش
  4. ایجاد شرایط حرارتی مطلوب
  5. عدم جابجایی هوا در گرمایش تابشی مرکزی
  6. جلوگیری از پخش غبار و آلودگی
  7. تمرکز حرارتی بیشتر در فضای نزدیک به کف و سایر مکان‌های مورد نیاز
  8. عدم نیاز به سیستم انتقال دهنده گرما از جمله لوله کانال و سایر تأسیسات

 

طراحی و نصب سیستم گرمایش تابشی

با توجه به این که سیستم گرمایش تابشی نسبت به دیگر روش‌های گرمایشی مزیت‌های بسیار زیادی دارد اما طراحی و نصب نامناسب این سیستم می‌تواند تا حد قابل توجهی از کارایی آن بکاهد. طراحی محل قرار گیری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در صورت طراحی نامناسب و یا در محل‌هایی که موانعی در مسیر تابش مستقیم انرژی گرمایی قرار داشته باشد سیستم گرمایشی عملکرد دمایی مناسبی نخواهد داشت. ارتفاع مناسب نصب، تعداد گرم‌کن مورد نیاز و اندازه و ظرفیت گرم‌کن‌ها از عوامل مهم در طراحی این سیستم‌ها هستند که برای دستیابی به شرایط دمایی مطلوب باید همه‌ی آن‌ها را مد نظر قرار داد.

نحوه‌ی عملکرد سیستم گرمایش تابشی

سوخت مورد نیاز سیستم‌های گرمایش تابشی گاز شهری است. در این سیستم‌ها گاز شهری درون لوله‌های بلند می‌سوزد و انرژی گرمایی تولید شده به صورت تابشی توسط این لوله‌ها وارد محیط می‌شود.ضریب تابشی این لوله‌ها بسیار زیاد است به همین دلیل انرژی تلف شده بسیار کم خواهد بود و باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود. حرارت تولید شده با سوختن گاز شهری به امواج مادون قرمزی تبدیل می‌شود که توسط لوله‌ها به محیط تابانده می‌شوند. در بالای لوله‌ها صفحات ذوزنقه شکل قرار دارد که امواج تابیده شده به سمت بالا را به سوی پایین و محل مورد نیاز منعکس می‌کنند. امواج مادون قرمز در اثر برخورد به اجسام به گرما تبدیل می‌شوند و باعث گرم شدن سطوح برخورد می‌شوند.

در کشور ما سوخت گاز طبیعی در دسترس است و هزینه‌ی کمی دارد به همین دلیل استفاده از سیستم گرمایش تابشی در طولانی مدت مقرون به صرفه است. همچنین هزینه‌های اولیه تجهیز و راه اندازی این نوع سیستم گرمایشی نسبت به سایر سیستم‌های گرمایشی کمتر است و توجیه اقتصادی دارد. سیستم گرمایش تابشی نیاز به جریان سیالات مانند آب، هوا، بخار ندارد و در نتیجه نیاز به استفاده از تجهیزاتی همچون پمپ، یونیت هیتر، هواساز و یا کانال کشی جهت انتقال هوای گرم نمی‌باشد. همه‌ی این عوامل موجب شده است که استفاده از سیستم‌های گرمایش تابشی به صورت روز افزون افزایش پیدا کند.

استانداردهای مورد استفاده در سیستم گرمایش تابشی

در سیستم‌های گرمایش تابشی راندمان مشعل‌ها، کاهش مصرف انرژی و همچنین کاهش هزینه‌های تولید و نگه داری از عواملی است که در زمان طراحی به آن توجه می‌شود. همان طور که گفته شد طراحی مناسب این نوع سیستم گرایشی تأثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. برای ساخت گرماتاب ‌های تک مشعله‌ی سقفی با سوخت گاز شهری از استاندارد اروپایی BS-EN-416-1 و استانداردهای ملی ISIRI-12871-1 که منطبق بر استاندارد اروپایی BS-EN-416-1 است، استفاده می‌شود. ظرفیت سیستم گرمایشی تولید شده، با توجه به تولید کننده‌ی آن متفاوت است و تولید کننده‌های مختلف ظرفیت‌های مختلفی از سیستم‌های گرمایشی را تولید می‌کنند.

به طور متوسط گرما تاب‌های تک مشعله با ظرفیتی در محدوده‌ی 22 الی 50 کیلو وات توسط تولید کننده‌های مختلف تولید می‌شوند. گاز طبیعی مصرف شده در سیستم‌های تک مشعله برای هر 10 کیلووات ظرفیت مشعل چیزی حدود یک متر مکعب بر ساعت است. این بدین معنی است که برای مثال یک گرماتاب با ظرفیت 30 کیلو وات در حدود 3 متر مکعب گاز طبیعی را در هر ساعت مصرف می‌کند.

در روش گرمایش تابشی گرمایش سطوح بدون دخالت و جا به جایی سیالات (هوا) انجام می‌شود، در نتیجه، افت حرارت ناشی از تغییر چگالی هوا وجود نخواهد داشت. گرمایش سطوح بدون نیاز به گرمایش هوا انجام می‌شود و همچنین با وجود صفحه انعکاس دهنده سقف گرم نمی‌شود و همین باعث می‌شود که انتقال گرما به دلیل اختلاف دمای سقف و محیط بیرون به حداقل برسد و از اتلاف گرما کاسته شود.

تأمین هوای مورد نیاز برای  احتراق سوخت در گرماتاب

همان طور که گفته شد گرما در سیستم گرمایش تابشی از سوختن گاز شهری داخل لوله‌های طویل تولید می‌شود. سوختن گاز شهری داخل این لوله‌ها نیاز به اکسیژن دارد. مقدار هوای لازم برای احتراق گاز شهری داخل گرما تاب‌های برای هر متر مکعب گاز چیزی حدود 11 الی 13 متر مکعب است.

این بدین معنی است که برای احتراق کامل گاز شهری به 11 الی 13 برابر حجم خود هوا نیاز دارد. به همین دلیل در سیستم‌های گرمایش تابشی تهویه محیط از اهمیت بالایی برخوردار است. در صورتی که تهویه محیط مناسب باشد و سالن از تهویه کافی برخوردار باشد، نگرانی برای هوای مورد نیاز احتراق نخواهد بود. اما در صورت استفاده از سیستم گرمایش تابشی در مکان‌های بدون تهویه مناسب، باید با تجهیز لوله ‌های مناسب به سیستم احتراق هوای مورد نیاز را برای سوخت گاز شهری از خارج از سالن تأمین کرد. به دلیل گرمایش سطوح و گرم نشدن هوا تا حد امکان، جا به جایی هوا برای تأمین اکسیژن مورد نیاز برای احتراق تأثیر زیادی بر اتلاف حرارتی نخواهد داشت.