Typów promienników/grzejników jest bardzo dużo. Sprzedawca zainteresowany jest głównie sprzedażą , często nie posiada wystarczającej wiedzy, co do przeznaczenia poszczególnych urządzeń grzewczych i proponuje je do sytuacji, w których nie zawsze się sprawdzają. W tym opracowaniu spróbujemy wytłumaczyć, które urządzenia grzewcze z pośród różnych grup/typów grzejników, będą najlepsze np. do skutecznego i oszczędnego ogrzewania kościołów, dużych hal, budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, scen na powietrzu, stadionów itd.
Jak możemy pogrupować promienniki/grzejniki i do jakiego ogrzewania każdy z nich może być zastosowany.
Przydatność i parametry promienników, grzejników zależą głównie od temperatury do jakiej się całe nagrzewają lub ich części, zwane źródłem/ lampą/ emiterem /lub żarnikiem.
Tabela 1
Wykres w tabeli nr 1 pokazuje nam, że konkretnej temperaturze
przypisany jest odpowiedni (inny) wykres charakteryzujący natężenie i wielkość osiąganego strumienia ciepła fali podczerwonej.
W praktyce oznacza to, że temperatura jest wyznacznikiem cech/parametrów grzejników. Parametry zaś wyznaczają konkretne ich zastosowanie.
Żadne z urządzeń stosowane w ogrzewnictwie nie emituje promieniowania /ciepła trującego lub szkodzącego zdrowiu człowieka, natomiast promienniki/grzejniki emitujące falę elektromagnetyczną z zakresu 0,8-1,2 mikrometra przy temperaturze źródła/lampy/emitera ok. 2200 st. C pozytywnie oddziaływają na organizm i zdrowie człowieka. Promienniki z tą emisją (ok.1,2 mikrometra) stosowane są w różnych formach termoterapii wspomagających procesy leczenia.
zatem:
a) temperaturę ok. 2300 - 1500st C możemy wytworzyć wyłącznie w elektrycznych lampach kwarcowo –halogenowych, w których żarzącym elementem jest włókno wolframowe. W tej temperaturze wytwarzana jest głównie krótka fala cieplna (IR-A energia słońca, w całości dochodzi do powierzchni ziemi ogrzewając ją ) w zakresie 0,8 – 1,4 mikrometrów
Ciepło (energia) zakresu 0,8-1,4 mikrometrów charakteryzuje się bardzo wysoką zawartością promieniowania 96 %, (patrz tabela 3) o ogromnym natężeniu, które można skutecznie skupić i ukierunkować lustrami/reflektorami .Tego promienia podczerwieni powietrze nie absorbuje i w związku z tym możemy go bezstratnie , w ułamku sekundy przesłać na znaczne odległości. Promienniki z tego zakresu (np. kwarcowo-halogenowe) to słońca o małej zawartości ciepła konwekcyjnego- ok. 4%, idealne do ogrzewania na powietrzu i w ogromnych kubaturach lub tam gdzie potrzeba natychmiastowego działania na określony czas i określoną powierzchnię.
b) temperaturę ok. 1400- 1100 st C mogą wytworzyć żarzące się włókna węglowe w lampach kwarcowych (najsprawniejsze źródło fali średniej ok. 98%), tej temperaturze przypisana jest średnia długość fali cieplnej (IR-B) ok. 1,8 -2,8 mikrometrów
Ciepło (energia) tego zakresu charakteryzuje się średnią zawartością promieniowania przeciętnie 60 %, o średnim natężeniu , które znacznie gorzej ukierunkować lustrami/reflektorami. Zawartość ciepła konwekcyjnego to 40% (w kwarcowo-węglowych zawartość ciepła konwekcyjnego to tylko 2%). Ten zakres promieniowania powietrze w znacznym stopniu absorbuje i nie można go przesyłać na duże odległości, ale skutecznie działa na bliskich odległościach. Dużym atutem tych źródeł/lamp jest ich minimalne świecenie. Zastosowanie jest podobne jak przy fali krótkiej, lecz z znacznie mniejszych odległości.
Tabela 2
c) palący się gaz wytwarza temperaturę około 1000 st C co obliguje z emisją średniej fali cieplnej (IR-B) ok. 2,5-2,8 mikrometra (jasne promienniki gazowe) Podobne temperatury możemy uzyskać przez żarzące spirale drutu oporowego w rurach kwarcowych (promienniki kwarcowe)
Ciepło (energia) tego zakresu zawiera ok. 55 % promieniowania o niskim natężeniu, które trudno już ukierunkować lustrami reflektorów i dlatego niektóre z tych grzejników nie posiadają reflektorów . Udział ciepła konwekcyjnego to 45%. Ten zakres promieniowania powietrze w znacznym stopniu absorbuje i nie można go przesłać na znaczne odległości, ale skutecznie działa na bliskich odległościach. – zawartość jej w fali słonecznej jest znikoma - zobacz powyższy wykres. Urządzenia emitujące energię cieplną z tego zakresu stosowane są głownie w przemyśle do ogrzewania hal (promienniki gazowe dużej mocy), oraz w procesach technologicznych obróbki plastików (małe promienniki kwarcowe). Promienniki kwarcowe zdają egzamin w skutecznym ekologicznym ogrzewaniu małych kubatur np. biura, gabinety, pomieszczenia użyteczności publicznych.
d) elektryczne promienniki ceramiczne przy temperaturze ok. 700 st C emitują długą falę cieplną > 3 mikrometrów
Ciepło (energia) tego zakresu zawiera ok. 45 % promieniowania o małym natężeniu (IR-C) i 65% ciepła konwekcyjnego , promieniowania tego nie można ukierunkować lustrami reflektorów i dlatego grzejniki zawierające elementy ceramiczne nie posiadają z reguły reflektorów . Ten zakres promieni podczerwieni nie można przesłać na większe odległości, ale skutecznie działa z odległości do 30 lub mniej cm w różnych procesach technologicznych, głównie w przemyśle obróbki plastików. Promieniowanie z tego zakresu nie jest składnikiem fali słonecznej padającej na powierzchnię ziemi, nie dochodzi do jej powierzchni. - zobacz powyższy wykres. Urządzenia emitujące energię cieplną z tego zakresu mogą być też używane jako grzejniki w niewysokich pomieszczeniach- głównie do ogrzewania powietrza. W żadnym wypadku nie nadają się do skutecznego ogrzewania dużych kubatur (w tym i kościołów,)jak też do ogrzewania zewnętrznego.
e) elektryczne panele promiennikowe o temperaturze = 5 mikrometrów.
Ciepło (energia) tego zakresu zawiera ok. 40 %, promieniowania bardzo małym natężeniu (IR-C), które nie można ukierunkować lustrami reflektorów i dlatego panele te, to duże elementy ceramiczne, które nie posiadają reflektorów . Promieniowanie z tego zakresu nie jest składnikiem fali słonecznej padającej na powierzchnię ziemi, nie dochodzi do jej powierzchni (zobacz powyższy wykres), nie można je skutecznie przesyłać . Panele promiennikowe emitujące energię cieplną, w znacznej mierze przez konwekcję, dobrze sprawdzają jako grzejniki w niewysokich pomieszczeniach- głównie do ogrzewania powietrza.
f) wszelkie grzejniki, inaczej grzejniki promiennikowe, niezależnie w jaki sposób wytwarzające temperaturę ok. 100 st C tworzą/produkują długą falę z zakresu ok. 7-8 mikrometrów. Konwekcyjne ciepło tego zakresu, to po prostu znane nam kaloryfery
g) człowiek to też emiter podczerwieni najdłuższych fal cieplnych (IR-C) produkowanych w temperaturze 36,6 st C.
Co to oznacza ?
Każde źródło ciepła żarnik/emiter/lampa podczerwieni ma inne wartości długości fali cieplnej oraz charakterystykę fizyczną ściśle zależną od powstających na nich temperatur.
Tabela 3
* Sprawność przetwarzania energii elektrycznej w podczerwień
- dotyczy wyłącznie źródeł ciepła, lamp i żarników, różnych emiterów (nie dotyczy sprawności oprawy/promiennika)
Sprawność przetwarzania - odnosi się do ilości wypromieniowywanej przez lampy/emitery fali cieplnej (podczerwieni)
przykład; lampa kwarcowo-halogenowa/żarnik (sp 96%) o obciążeniu znamionowym (o mocy) 1000 W wyemituje 0,96% x 1000W = 960 W jako energię podczerwoną o krótkiej fali i 60 W jako ciepło konwekcyjne.
przykład; lampa kwarcowo-węglowa/żarnik (sp 98%) o obciążeniu znamionowym (o mocy) 1000 W wyemituje 0,98% x 1000W = 980 W jako energię podczerwoną o średniej fali i 60 W jako ciepło konwekcyjne.
przykład; Promiennik eramiczny/żarnik (sp 40%) o obciążeniu znamionowym (o mocy) 1000W wyemituje 0,40% x 1000W = 400W jako energię podczerwoną o fali długiej /średniej i 600W jako ciepło konwekcyjne.
przykład; Panel promiennikowy (sp40%) o obciążeniu znamionowym 1000W wyemituje 0,40% x 1000W = 400W jako energię podczerwoną o fali długiej i 600W jako ciepło konwekcyjne.
przykład; grzejnik (sp >0-30%) o obciążeniu znamionowym 1000W wyemituje 0,30% x 1000W = 300W jako energię podczerwoną o fali bardzo długiej i 700W jako ciepło konwekcyjne.
CHARAKTERYSTYKA PROMIENNIKÓW KWARCOWO-HALOGENOWYCH
Bardzo ważnym elementem wpływającym na koszty eksploatacyjne, jakość i bezpieczeństwo użytkowania promienników(opraw) wykorzystujących kwarcowo-halogenowe emitery/żarniki/lampy fali krótkiej (energia słońca IR-A) jest ich stopień sprawności w przesyłaniu ciepła.
Niektórzy producenci lub sprzedawcy przypisują sprawność źródeł/ lamp/emiterów do całości urządzenia grzewczego/promiennika. Jest to oczywiście nieprawdziwe i nieuczciwe ! W zależności od rodzaju i jakości oprawy/promiennika, w którą wmontujemy lampę/źródło /emiter, możemy uzyskać i przesłać na powierzchnie więcej lub mniej fali podczerwonej. Sprawność urządzenia grzewczego/promiennika nigdy nie osiągnie sprawności lampy.
Sprawność promiennika (promiennik to oprawa/obudowa + lampa/źródło/emiter podczerwieni) to stosunek całkowitego strumienia promieniowania podczerwonego wyemitowanego przez promiennik do mocy dostarczonej do promiennika. Największą sprawność mają duże urządzenia, z dużymi lustrzanymi reflektorami, najczęściej parabolicznymi.
PROMIENNIKI TYPU MONOLITYCZNEGO
przykład: produkowane małe, tanie w produkcji promienniki, w szczególności tzw. monolityczne odlewy aluminiowe, w których mały, dwu lub trój paraboliczny o nierównej powierzchni refleksyjnej reflektor jest częścią całego odlewu, posiadają dość małą sprawność przesyłową (nie mylić ze sprawnością źródeł /lamp/żarników/emiterów montowanych w tych promiennikach i opisanych wyżej).
Mała sprawność tych urządzeń wynika głównie z małej powierzchni reflektorów i w niewielkim stopniu także z jakości ich powierzchni - wynosi przeciętnie 50 -53%. Nawet, kiedy zastosujemy w tych promiennikach najwyższą jakość powierzchni lustra reflektora, możemy podnieść ich sprawność tylko o kilka procent.
czyli: kwarcowo-halogenowy promiennik podczerwieni o sprawności 50% z zainstalowanym źródłem, lampą emiterem kwarcowo-halogenowym o mocy 2000W emituje na powierzchnię (wielkość powierzchni zależna jest od typu zastosowanego lustra) strumień podczerwieni o mocy 1000 W.
Jak stopień sprawności urządzenia przekłada się na skuteczne ogrzewanie? (obliczenia wykonano programem komputerowym dla promienników podczerwieni Infrared 2.8)
Rozkład mocy cieplnej monolitycznego dwu parabolicznego promiennika z wypolerowanym elektrochemicznie odbłyśnikiem (wys. zawieszenia = 4m, zastosowana lampa 2000W) z powodu monolitycznej konstrukcji oprawy, urządzenia te mogą nagrzewać się do ponad 240 st C.
Te konstrukcje mimo ich słabych parametrów są dosyć popularne ze względu na prostą i tanią produkcję.
PROMIENNIKI TYPU SKRZYNKOWEGO
czyli: Standardowy promiennik podczerwieni o sprawności 73% z zainstalowanym źródłem, lampą emiterem kwarcowo-halogenowym o mocy 2000W emituje na powierzchnię (wielkość powierzchni zależna jest od typu zastosowanego lustra) strumień podczerwieni o mocy 1460 W.przykład: produkowane tzw. promienniki standardowe posiadają duży o specjalnej powierzchni refleksyjnej reflektor i wysokiej sprawności . Ich sprawność przeciętnie wynosi 73% (oczywiście sprawność montowanych w tych oprawach źródeł ciepła/lamp wynosi ok. 96%)
Rozkład mocy cieplnej promiennika Standardowego (wys. zawieszenia = 4m, z lampą 2000W)
Wszystkie konstrukcje promienników/opraw typu skrzynkowego niezależnie od wielkości zastosowanego reflektora są bardzo bezpieczne. Ich obudowy podczas długiego działania nawet przy dodatnich temperaturach otoczenia nie przekraczają kilkudziesięciu stopni.
nagrzewanie się obudów w promiennikach Standardowych
inny, z małym reflektorem promiennik typu skrzynkowego
nagrzewanie się obudowy promiennika podczas pracy
Właściwości promienników krótko, średnio i długofalowych pokazanych w powyższych opisach, tabelach i wykresach warunkują ich szczególne zastosowanie. Jedne w ogrzewnictwie pomieszczeń mieszkalnych i użyteczności publicznej, domach, biurach, gabinetach lekarskich inne w kościołach w dużych obiektach i na zewnątrz itp.'
Ich charakterystyka/parametry uwidaczniają nam między innymi też to, że „na dworze” i w dużych kubaturach wyłącznie przydatne będą promienniki podczerwieni świecące o dużej zawartości i natężeniu energii podczerwonej ( IR-A). Natomiast w małych o dobrej izolacyjności termicznej pomieszczeniach dobrym promiennikiem będzie urządzenie nie świecące, o mniejszym natężeniu promieni podczerwonych a dużej konwekcji.
Ceny urządzeń grzejnych, są różne, jak różne są parametry tych urządzeń grzewczych.
Rzeczą oczywistą jest to, że zastosowane elementy urządzenia pracującego w temperaturach ok. 2200 st C potrzebują materiałów , których wyprodukowanie wymaga wysoko zaawansowanej technologii i w związku z tym koszt wytworzenia urządzenia będzie znacznie wyższy , niż urządzenia pracującego w niższych temperaturach. Urządzenia pracujące w niskich temperaturach nie wymagają jakiś specjalnych materiałów i dlatego koszt ich wyprodukowania będzie niewielki.
Bezsprzecznie właściwy, najwydajniejszy/najskuteczniejszy, bezpieczniejszy dla kościoła a zdrowy dla wiernych to elektryczny kwarcowo-halogenowy promiennikowy system grzewczy (potwierdziły to badania instyt. naukowych ) http://www.drewart.com.pl/index.php?func=badania-UE
Powyższe opracowanie stanowi własność firmy DREWART-ENERGY i nie może być powielane lub wykorzystywane w celach komercyjnych bez jej zgody.
Firma DREWART-ENERGY jest producentem promienników ceramicznych, kwarcowych, kwarcowo-węglowych, kwarcowo-halogenowych.
