گرمایش تابشی و نقش آن در کاهش مصرف انرژی
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 و چه مزایایی دارد؟
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 ها از گرماتاب برای گرم کردن محیط استفاده می‌شود. همچنین یک جایگزین بسیار عالی برای گرمایش مرکزی سالن ورزشی و سوله‌ها است و نسبت به آن مزایای بسیار زیادی دارد که در این مقاله به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت. از جمله مزایای قابل توجه آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاهش و بهینه سازی مصرف انرژی
- کوتاه شدن زمان گرمایش نسبت به دیگر روش‌های گرمایشی
- امکان جهت دهی به مسیر گرمایش
- ایجاد شرایط حرارتی مطلوب
- عدم جابجایی هوا در گرمایش تابشی مرکزی
- جلوگیری از پخش غبار و آلودگی
- تمرکز حرارتی بیشتر در فضای نزدیک به کف و سایر مکان‌های مورد نیاز
- عدم نیاز به سیستم انتقال دهنده گرما از جمله لوله کانال و سایر تأسیسات
عملکرد سیستم گرمایش تابشی به چه صورت است؟
سوخت مورد نیاز سیستم گرمایشی تابشی گاز شهری است. در این تجهیزات 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 گرمایش تابشی در طولانی مدت مقرون به صرفه است. همچنین هزینه‌های اولیه تجهیز و راه اندازی آن نسبت به سایرین 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 آن به صورت روز افزون افزایش پیدا کند.
طراحی و نصب سیستم گرمایش تابشی
درست است که گرمایش تابشی نسبت به دیگر روش‌های گرمایشی مزیت‌های بسیار زیادی دارد اما طراحی و نصب نا مناسب 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 دستگاه عملکرد دمایی مناسبی نخواهد داشت. ارتفاع مناسب نصب، تعداد گرم‌کن مورد نیاز و اندازه و ظرفیت گرم‌کن‌ها از عوامل مهم در طراحی آن هستند که برای دستیابی به شرایط دمایی مطلوب باید همه‌ی آن‌ها را مد نظر قرار داد.
نقش گرمایش تابشی در مصرف انرژی
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 آن 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 را تولید می‌کنند.
به طور متوسط سیستم گرمایشی های 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 گرمایش تابشی
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 سیستم گرمایشی های 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 آن 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.
