Obiekty Sakralne / Dla dociekliwych

Ogrzewanie promiennikami

W ostatnich 10 latach jednym z bardziej popularnych systemów grzewczych przeznaczonych do ogrzewania obiektów wielkokubaturowych stał się tzw. system promiennikowy.

Działanie grzewcze promienników polega na przekazywaniu energii cieplnej bez strat na ogrzanie otoczenia (powietrza).

Promienniki można podzielić na trzy grupy:

• długofalowe (niskotemperaturowe),
• średniofalowe,
• krótkofalowe (wysokotemperaturowe).

Do ogrzewania obiektów wysokich najlepiej sprawdza się system oparty na promiennikach krótkofalowych, w których udział procentowy na promieniowanie podczerwone sięga 92%, z czego: 34% to promieniowanie podczerwone krótkofalowe, 50% średniofalowe i 10% promieniowanie podczerwone długofalowe. O tym do jakiej grupy zaliczamy promiennik oraz jaka będzie jego sprawność emisji ciepła decyduje temperatura źródła i odbłyśnika. Istnieje tu zależność: im wyższa temperatura tym krótsza fala. Temperaturę źródła określa i dobiera producent emitera (np. Koncern Philips w żarnikach Gold Helen wyznaczył temperaturę barwową na poziomie 2400st.K (2126 st.C). Jest to wartość stała i może być zależna tylko od napięcia zasilania, natomiast niezależna od konstrukcji obudowy, jej wielkości i temperatury. Obudowa promiennika w niewielkim stopniu ma wpływ na kondukcyjne pobranie temperatury z żarnika (rurki szklanej) na ogrzanie odbłyśnika oraz obudowy. Zjawisko to wystepuje zarówno w konstrukcjach, w których zintegrowano odbłyśnik z obudową, jak i w rozwiazaniach przemysłowych (skrzynkowych), w których zewnętrzna obudowa izoluje przed dotknięciem do gorącego odbłyśnika. W niektórych przypadkach producenci - z niewiedzy bądź też świadomie - wprowadzają w błąd klientów sugerując, że temperatura obudowy ma ogromny wpływ na skuteczność promiennika. Jak wspomnieliśmy wcześniej tylko temperatura żarnika i odbłyśnika ma wpływ na sprawność promienistą grzejnika.

W celu przybliżenia tego problemu wyobraźmy sobie jak niewielki wpływ na temperaturę cieczy, w typowym domowym grzejniku ma położenie na nim ręki. Dłoń zostanie ogrzana, natomiast ciecz ochłodzi się w minimalnym, niezauważalnym stopniu. W typowych konstrukcjach przemysłowych chłodna obudowa może być zalecana ze względu na niski montaż urządzeń wykorzystywanych procesach technologicznych (konieczność zabezpieczenia przed nieumyślnym dotknięciem). W przypadku ogrzewania obiektów wielkokubaturoweych promienniki montowane są na takich wysokościach, że ich nieumyślne dotknięcie jest niemożliwe.

Porównując te dwie konstrukcje promienników trzeba jednak uświadomić sobie fakt, iż temperatura emitera i odbłyśnika jest identyczna w obu rozwiązaniach.

Mimo iż promienniki przystosowane są do pracy w wysokiej temperaturze to niektóre jego elementy są wrażliwe na przegrzanie (np. kostki ceramiczne). Dlatego dla żywotności samego emitera konieczne jest chłodzenie niektórych jego elementów. Ważna jest w tym przypadku sprawność radiatora czyli jego powierzchnia oraz prawidłowe jego umiejscowienie. Konstrukcja skrzynkowa, w której zamknięty jest odbłyśnik wraz z radiatorem zapewnia ochronę przed dotknięciem do gorących elementów. Z drugiej strony ma też mankament w postaci ograniczonej skuteczności chłodzenia wrażliwych elementów (zamknięcie radiatora i odbłyśnika powoduje utrudniony przepływ powietrza). W przypadku promienników bez obudowy -monolitycznych - wrażliwe elementy żarnika chłodzone są w sposób naturalny. Odbłyśnik jest swoistym radiatorem dla tych elementów (zarówno konwekcyjnym jak i promiennikowym). Konstrukcja taka zapewnia długą żywotność żarnika, co przekłada się na wydłużony okres gwarancji.

Odrebnym zagadnieniem jest kształt, wygląd oraz materiał z jakiego wykonano odbłyśnik. Promieniowanie podczerwone, choć kojarzone ze światłem (ze względu na to że promienniki krótkofalowe i średnio falowe emitują światło) ma odmienne właściwości. Dla odbijalności promieniowania podczerwonego wyrażonej w procentach istotnym jest tylko i wyłącznie skład chemiczny powierzchni odbijającej oraz jej kolor a nie jej kształt i wypolerowanie. W zasadzie nie powinno się tu używać typowych, wysokowypolerowanych tanich odbłyśników oświetleniowych gdyż zaprojektowano je z innym przeznaczeniem. Dają one niekorzystny efekt olśnienia dlatego producenci promujący ten typ odbłyśnika mówiąc krotko oszczędzają na kosztach produkcji, korzystając z ogólnodostępnych uniwersalnych odbłyśników. Odbłyśniki tego typu mają jeszcze jedną ogromną wadę.  Ze względu maksymalną oszczędność w zużyciu materiału posiadają niewielką grubość, co przy ciągłym powtarzającym się procesie nagrzewania i stygnięcia doprowadza do ich deformacji. Są niestabilne geometrycznie tracąc w ten sposób prawidłowy rozkład promieniowania.

Prawidłowy odbłyśnik powinien być odpowiednio gruby a w swoim składzie zawierać domieszki miedzi, które podnoszą odbijalność promieniowania podczerwonego. Przykładem prawidłowego reflektora może tu być profil stosowany w promiennikach TERM2000®, który jest wykonywany w hucie aluminium na specjalne (indywidualne) zlecenie i którego skład chemiczny został dobrany z przeznaczeniem dla ogrzewania promiennikowego.

Ważnym zagadnieniem funkcjonowania promienników jest rozkład promieniowania, które otrzymujemy z reflektora. Tutaj ogromny wpływ ma kształt powierzchni odbijającej zapewniający równomierny rozkład promieniowania cieplnego oraz stabilność reflektora w całym długotrwałym procesie użytkowania. Jak wskazują badania przeprowadzone w laboratorium  fabrycznym Philipsa we Francji promienniki wykorzystujące cienkie wysokowypolerowane odbłyśniki oświetleniowe dają nieregularny rozkład promieniowania cieplnego z uskokami i szczytami. W praktyce prawidłowe zaprojektowanie systemu przy wykorzystaniu promiennika opartego na cienkim lustrzanym odbłyśniku jest trudne a czasem wręcz niemożliwe. Zadany początkowo kształt odbłysku ulega bowiem w krótkim czasie deformacjom tworząc na ogrzewanej powierzchni miejsca o zróznicowanym natężeniu tzw."dziury".