中建二局第三建筑工程有限公司北京100007
摘要：我国目前建筑工程采暖系统绝大部分采用蒸汽或热水作为介质，通过空气对流传热形式来实现取暖。这种方式采暖能耗相对较大热效率低，而热空气又总是在房间的上半部分，实际需要用热的人和物体都在温度相对较低的房间下部，人体舒适感较差。针对跨度大、落空高等特点的非居住高大空间建筑，由于门窗面积大，隔热性能差，高度每增加1m，采暖负荷需增加2％（对4m以上高度的建筑），所以单位面积的采暖热负荷很大。
关键词：大空间；燃气红外线；敷设采暖；施工技术
1前言
目前国外高大空间建筑采暖开始使用一种负压运行、低强度的红外辐射采暖系统即燃气红外线辐射采暖系统，我国国内也有一些高大建筑采暖工程使用。本技术是中建二局第三建筑工程有限公司联合沈阳希尔韦燃气设备有限公司在承建北京邮件综合处理中心一期工程，北京地铁15号线工程和沈阳动车运用所工程的燃气红外线辐射采暖系统施工中，对此系统进行了设计优化、施工及应用，并对同类采暖系统工程进行了调研，经过总结形成本技术。
2特点
2.1运行成本低
采用先进的全程自动化控制系统，自动设置使用时间，控制使用温度，免去复杂的手动操作；辐射供暖系统无外部的燃烧设备，没有冬季冻涨等使用隐患，无需投入供暖设备、散热器等系统维护费，节省大量的人力、物力。
2.2安全
采用自动报警系统，燃烧器上方安有报警探头，防止燃气泄露发生安全事故；整个系统采用负压运行方式，尾气由真空风机排出室外，对采暖空间无泄露；发生器装有自动点火装置，无爆燃点火现象；发生器装有零压调节阀。
2.3环保
燃气热辐射采暖系统把洁净能源天然气、液化石油气、高热值煤气作为燃烧介质，燃烧产物中无硫化物、无粉尘，设备无CO，NOx，燃烧后产生的废气非常少，系统中设有排气动力系统，能达到环境保护相关要求。
2.4舒适
燃气辐射供暖是将燃气的化学能转变成高温烟气的热能，再经辐射板（或管）辐射出各种波长的红外线，红外线可穿过空气层对辐射到的区域进行直接加热，辐射热能被混凝土地板、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，红外线还能穿过物体或人体表面层—定的深度，从而从内部对物体或人体进行加热，使人体有较好的舒适感。红外线辐射采暖运行安静、不受通风的影响，采暖过程不会造成粉尘飞扬，空气清新。
2.5结构简单，施工方便，节省空间
发生器、风机、控制箱体积小，外观尺寸在500-1000mm之间，重量在40-100kg之间，系统主要管径为DN100mm或DN150mm，支吊架配置采用成品，安装简单，维护简便，节约空间。
2.6节能高效
由于辐射供暖时，辐射热直接照射供暖对象，能量转换环节少，几乎不加热环境中的空气，因此辐射供暖时的空气温度比相同卫生条件下对流供暖时的空气温度低，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；热能利用效率比较高；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；温度自动控制，节约能源。
3适用范围
燃气红外线辐射采暖系统适用于开敞空间的场合，高大空间及热损失大的场合，快速或间歇采暖的场合。例如：大空间生产车间的工作区或工作点、仓储库、体育场馆、展览馆、敞开或半敞开市场等场所。
4工艺原理
燃气红外线辐射系统由1个或多个系统组成，每个系统包括四大部分，分别为燃气管道系统；燃气红外线辐射采暖设备及尾气系统；配电及控制系统；报警系统，系统构成见图4.0.0-1。辐射采暖系统主要以辐射换热方式向房间内传热，辐射采暖设备安装在建筑物顶棚下面、墙壁上或地板下，以辐射形式将热量直接辐射在需要采暖的人体和物体上；燃气红外线辐射采暖是利用天然气、液化石油气、高热值煤气等，在热能发生器内燃烧，通过辐射管（板）、反射板、气流导向器的作用而辐射出各种波长的红外线，直接向各类需要热能的物体辐射热量，它直接将热能送达最需要的采暖区域，满足建筑采暖需要，并节能环保，起到最佳效果。
5.2施工操作要点：
该系统包括四大部分，分别为燃气管道安装；燃气红外线辐射采暖设备及尾气系统安装；配电及控制系统的安装；报警系统安装。
5.2.1燃气管道系统施工工艺流程及操作要点
1燃气管道系统施工工艺流程，见图5.2.1-1：
（2）管道安装：
①管材及附件要求：无缝钢管，焊接或法兰连接，主要规格为DN50—DN200，安装前必须按设计要求严格检查，其表面应平整，无裂纹、缩孔、夹渣、折叠、重皮、凹凸等缺陷；管件壁厚不得超过壁厚负偏差；法兰密封面应光洁，不得有径向沟槽、气孔、裂纹、毛刺或其它降低强度和联接可靠性的缺陷；进场阀门制造厂首先必须提供产品质量和使用保证书时除按规范要100%进行强度和严密性试验，要严格检查开关是否灵活，指示标牌是否正确。
②管道除锈、防腐、油漆要求：钢管表面应用钢丝刷、砂纸等方式进行手工除锈，除锈应去除钢管表面油污、铁锈、松动或翘起的氧化皮。管道除锈完毕后将管道表面清理干净，管道刷两遍防腐漆，管道表面油漆基层应光洁均匀，不得有露底、油漆流挂等缺陷，钢管两端应为焊接留出100mm长表面不刷防锈漆层，便于焊接。待施工完毕后，现场条件具备时再刷两遍黄色防火调和漆。
（3）管道焊接施工方法及要求：
①从事管道焊接的操作工人必须持有上岗证件，其证件必须在施焊范围和有效期内；
②焊接环境温度不得低于-20℃，若温度较低时必须停止施工或设暖棚和围挡设施，管道焊接应多层焊接、焊缝均匀，焊熘不得高于母材，焊口不得有夹杂、焊熘、气孔等现象；
③管道采用角磨机加工坡口，坡口表面应打磨平整；
④管道焊接时先用小直径焊条打底，焊缝经检查清理后再进行填缝和面层焊接；
⑤焊接组对前应将坡口及其内外侧表面不小于10mm范围内的毛刺等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷；
⑥从事管道安装前施工人员现场实测实量安装位置、安装尺寸、施工环境、做好现场安全措施；
⑦焊缝距支吊架净距离不应小于50mm。管道对接焊口采用V型坡口，坡口形式及坡口尺寸应符合规范要求；
⑧管道不得进行强力对口进行焊接，内壁应平齐，错边量不得超过管壁厚度的10%，且不应大于2mm。不宜在管道焊缝及其边缘上开孔。管道对接焊口应做到内壁齐平，内壁错边量不宜超壁厚的10%，且不大于2mm，当内壁错边量大于2mm，或外壁错边量大于3mm时应进行修整。管子对口时应在距接口中心200mm处测量平直度，当公称直径小于100mm时，允许偏差为1mm，当公称直径大于或等于100mm时，允许偏差2mm，但全长允许偏差均为10mm。
（4）管道法兰连接施工方法及要求：
法兰连接应保持平行、同轴，其偏差不大于法兰外径的1.5‰，且不大于2mm。螺栓孔中心偏差一般不超过孔径的5％，并保证螺栓自由穿入，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜，加热管子、加扁垫或金属垫等方法来消除接口端面的空隙、偏差、错口或不同心等缺陷。螺栓使用同一规格安装方向一致。
（5）阀门安装方法及要求：
按照设计文件核对其型号，检查填料，其压盖螺栓应留有调节余量，按规范要求100%进行强度和严密性试验外，阀门的壳体试验压力为公称压力的1.5倍，试验时间不得少于5分钟，以壳体填料无渗漏为合格；密封试验以公称压力进行，以阀辨密封为合格。安装时按介质流向确定安装方向；如设计未明确阀门安装位置时，应安装在便于维修的位置；安装时应将阀芯关闭；水平安装阀门，其阀杆和手轮应放在上方或安装在上半周范围内。
（6）管道试验：燃气管道安装完毕后，必须对管道系统进行强度试验、严密性试验、泄漏性试验、管道探伤试验。
①强度试验：管道安装完毕应做强度试验，强度试验必须在对管道的坐标标高基础支架坡度管件及附属设备安装管内清洁无积水检验合格后分段进行，强度试验的介质为压缩空气，试验压力为0.3MPa。当缓慢升高至试验压力后，对管道附件及接口仔细进行外观检查，如均未发现漏气现象，试验压力稳定1小时不降压，则认定强度试验合格，然后转入气密性试验。
②气密性实验：强度试验后做气密性试验，试验压力燃气为0.1MPa，气密性试验必须在强度试验合格后进行。气密性试验介质为空气，气密性试验的时间为开始后的24小时。试验过程中，每小时计量一次，压力计读数和管道内空气温度和大气压，在实测压力降数值不大于压力降计算允许值时，则认为气密性试验合格。
③泄漏性试验：泄漏性试验应在强度试验和严密性试验合格后进行，实验介质为空气，试验压力为设计压力，重点检验阀门填料函，法兰或螺纹连接处，放空阀、排气阀等以发泡剂检验不泄漏为合格。
④管道探伤试验：管道探伤应按Ⅲ类管道要求进行，即焊缝等级为Ⅱ类B级；埋地穿道管100%进行照相检查，其它部位按15%进行照相检查。
（7）燃气管道除静电：燃气管道应有导除静电的接地设置，接地电阻不应大于10欧姆，在所有法兰及螺纹连接处应焊有导电跨线。
（8）管道吹扫：在强度和严密性试验完毕后管道开始吹扫。吹扫介质采用压缩空气吹扫时，吹扫速度一般不小于20m/s，排放管口开始出现干净气体时，吹扫结束。
5.2.2燃气红外线辐射采暖设备及尾气系统施工工艺流程及操作要点
1燃气红外线辐射采暖设备及尾气系统施工工艺流程，见图5.2.2-1：
2燃气红外线辐射采暖设备及尾气系统施工操作要点
（1）发生器安装方法及要求：
①发生器安装要求：发生器安装时，吊架预先安装完毕，发生器的安装位置要保持与可燃物的距离。发生器与燃气供气系统连接之前，应确认燃气管道的强度试验是否已经完成。发生器与燃气管道系统连接完毕后，不应再进行管道的强度试验。发生器与燃气管道连接应使用不锈钢金属软管，不锈钢金属软管与燃气管道连接处，应装球阀，球阀必须与燃气入口平行，安装连接软管时，应用管钳将燃气供应端的接头固定住，以防其转动导致内部元件的损伤。
②发生器的支吊架安装采用厂家定制的镀锌钢制拉链。其安装方法见图5.2.2-2：
图5.2.2-2发生器的支吊架安装图
（2）辐射管安装方法及要求：
①燃烧器控制箱与辐射管应处于同一直线并呈水平状态。
②将固定夹具、膨胀吊钩和其他型号悬挂物与悬挂点固定。
③连接和固定S型吊钩和双环吊链与支点，并确保其牢固性。
④连接后的吊钩和吊链调整吊链的长度达到使辐射管处于水平放置，并使辐射管的重量呈均匀分布状态。调节吊链的位置使之与辐射管垂直。
⑤燃烧室与辐射管和每两段辐射管之间都必须使用专用管接头连接。
⑥燃烧器与辐射管之间的连接使用耐腐型接头。辐射管与不锈钢尾管之间及尾管间的连接使用普通型接头。
（3）支吊架安装要求：
①辐射管支吊架采用成品镀锌钢制吊链，每个发生器与辐射管上每隔2.1m-3.0m处必须设置1个悬吊架，吊链应设在两个反射板搭接部分的中心线上。
②吊链生根可利用建筑的顶部结构（如横梁、工字梁、条梁等）悬挂系统各装置。若在钢结构、空心砌块等建筑安装燃气辐射供暖系统时，应配合相关专业预留悬挂或安装条件，尽量避免现场打孔。吊链的吊环直径不得小于4mm。
③悬挂系统使用的吊链和悬吊杆的长度应保证管道上的发生器能够沿管道方向水平移动至少50mm。
④辐射管支吊架形式见图5.2.2-3：
注：吊链必须垂直悬挂。且勿将吊链安装在有角度的地方避免导致管道之间相互分离。
（5）反射板安装方法：
①反射板可使红外线能量直接辐射至地面，反射板的安装根据加热器与其接近可燃物的距离及加热器周围的空间而确定。
②反射板应按顺序搭接，反射板之间应使用固定连接避免其扭弯、折损或滑开脱落。为防止反射板滑动，用金属板螺钉固定反射板除伸缩接头外的各部件整体。
③反射板纵向之间的重叠最小长度为180mm；每个固定连接的接头使用4个反射板固定夹；每3个反射板保留1个滑动接头（不使用反射板固定夹固定连接反射板）。
④发生器之间如有多段管道，需要等距离地设置n-1个管道与反射板的吊架，同
时还需要等距离地设置n个反射板托架，确保每段反射板上至少设置有一个吊架
或托架。
⑤每根辐射管的中部与反射器之间应加装中心支架与辐射管连接
⑥滑动反射板通过金属线吊钩，使得反射板拉紧弹簧进入反射板顶端的V型槽内。
⑦反射板连接方法：分三步，发生器与反射板安装见图5.2.2-6，反射板与反射板之间的滑动连接见图5.2.2-7，反射板的固定做法见图5.2.2-8：
第一步：在靠近发生器一端的第一板处在中部必须用支撑条和螺丝压紧反射板。
（7）排气管道及风机安装要求：
①排气管根据现场情况安装，安装排气管时管道坡向排风机的方向。
②排气管与风机采用软连接，消除风机运行时的震动。
③通风排气要求须遵国家标准要求。新风、排风均不可阻塞，通畅运行。
④风机出口排气可水平，也可垂直。必须用至少100mm直径的铝或不锈钢管连接，必须能插入100mm的排气接头。
⑤在须排气处，最小要保证有效排气面积每投入1KW热量达到45cm2。若用风机排风，则最小风率为每1KW热量投入须2.35m3/h。水平穿墙安装时，要装风帽防止回风。
⑥风机与排气管连接方法见图5.2.2-11：
5.2.6系统联合调试
1试机：
（1）确认燃气和电力已供应。
（2）确认所有管调风阀都在全开通状态。
（3）关闭每一个发生器的供气阀和电源，打开由两个螺丝固定着的控制室。
（4）确认全部记时器和恒温器处于待用状态。
（5）闭合主插座电力供给，真空泵将启动。
2调试步骤及调试内容
（1）燃气动力及供给系统调试：系统开始调试时用独立于设备的开关阀切断燃气，用独立于设备的电开关切断电源，找出设备电插头，卸下中间固定螺丝打开控制室，从压力测试点去掉封口丝，去掉调节器上的盖帽。闭合独立的供气阀，插上电力插头，调整好记时器和恒温器，避开外接的电力开关，关闭电力供给，取下压力测表，重新装上测点螺丝，确认压紧气封条。重新装上调节器盖帽，闭合发生器侧盖。
（2）平衡负压冷吸力调试：测定每一个发生器的真空度。把压力仪连接到压力开关T头上，在发生器的进气口一侧。调节调风阀，使吸力达到1.9mbar。每一个发生器都要进行此项调试。
（3）用温湿度计量仪测试空间温湿度，与设计值对比，通过调节温控器及系统上的阀门，使室内温湿度符合使用要求。
总结：采用燃气红外线辐射采暖技术节能、环保，社会价值高，值得推荐应用
作者简介：
1：张热闹，男，1988年4月出生，助理工程师，中建二局第三建筑工程有限公司，专科，暖通专业，现机电项目经理。
2：汪明霞，女，1972年4月出生，本科，高级工程师，暖通专业，中建二局第三建筑工程有限公司。
3：李振杰，男，1969年11月出生，大专，暖通，工程师，中建二局第三建筑工程有限公司，现机电项目经理。