Přeskoč navigaci

 Hospodaření energií 

Infoenergie

Oblast:  OBCHOD ENERGIÍ |  ELEKTŘINA |  ROPA |  ZEMNÍ PLYN |  TEPLO |  PEVNÁ PALIVA |  BIOMASA |  VODA |  OZE |  NZE |  REGULACE |  KNIHOVNA |  BUDOVY |  KONFERENCE |  PREZENTACE |  VOLNÁ MÍSTA

 
Přihlášení (Nový účet)
 
 
Jméno:
Heslo:
 
Úspory energií

Úsporné infratopení

 

infrapanely 3
infrapanely 3

Klasický způsob vytápění rozlehlých a vysokých místností například otopnými tělesy bývá neúměrně finančně náročné. Zejména v případech, kdy nainstalovaný otopný systém není optimální z hlediska udržení požadovaných teplot v pracovní zóně nebo neodpovídá vlastnostem objektu a způsobu jeho využívání. Potom dochází ke zbytečnému vytápění tvz. "hluchých" míst, k vysokým tepelným ztrátám, špatnému rozdělení teplot ve vytápěném prostoru.

 

Proto odborníci již dlouho dobu zkoumají jakým způsobem zvýšit efektivnost vytápění těchto prostor.

A jak to v lidské činnosti bývá, většina dobrých řešení nabízí příroda sama. Je známo, že například na horách odložíme vrchní oděv. Přestože vystavujeme  těla sluníčku není nám zima, i když je teplota vzduchu, okolo nás, třeba i pod bodem mrazu.

Při zkoumání tohoto jevu výzkumníci zjistili, že paprsky slunce jsou rozděleny do několika složek (spekter). Jedním z nich jsou ultrafialové záření (UV) a infračerveného záření, které je zdrojem přírodního tepla. Kmitočet (frekvence) infračerveného spektra se pohybuje v rozmezí od cca 0,7 mikrometru až po 1000 mikrometru. Tohoto přírodního jevu se snaží výrobci topidel využít pro výrobu energeticky úsporných topidel různých tvarů a typů.

.

Energie přenášená pomocí infračerveného záření, která ke svému přenosu ze zdroje (otopného tělesa (panelu, zářiče)) nevyužívá na rozdíl od klasických otopných těles (radiátorů) okolní vzduch. Vlivem této vlastnosti tak energie zdroje infračerveného záření přednostně prohřívá z cca 80% okolní tělesa a z 20% ohřívá okolní vzduch.

.

Vhodným umístěním panelu dosáhne projektant lepšího rozvrstvení teploty vzduchu v místnosti.

U klasických otopných těles ohřívajících vzduch je nejtepleji, vlivem proudění pod stropem a nejchladněji u podlahy. Vhodným umístěním infračerveného zdroje tepla dosáhneme, že vzduch u stropu je chladnější, něž v donějších částech místnosti.

.

Proto vytápěcí sálavé soustavy s použitím infrazářičů můžeme považovat za energeticky efektivní .

.

Vytápění infrapaprsky spočívá v jednoduchém systému tzv. sálání. Zdroj vyzařuje infračervené paprsky, (elektromagnetické vlnění). Tyto paprsky se šíří přímočaře prostorem a teplo vzniká teprve při dopadu na těleso.

Na člověka působí sálavá složka vytápění převážně nepřímo, neboť se nejdříve ohřívá podlaha, spodní část obklopujících zdí, předměty v místnosti, a ty potom vyzařují na základě své zvýšené teploty dlouhovlnné záření. Vzduch, kterým prochází infrazáření nepohlcuje žádné záření, pouze nepatrná část záření ohřívá vodní páry, částice prachu. Nedochází k výrazným ztrátám vlivem ohřevu okolního vzduchu.

 

Při úvahách o instalaci vytápění s  inračervenými panely  se rozhodujeme na základě jejich výhod a nevýhod:

.

 

 

Výhody využití infrazářičů

  • teplota vzduchu je pod vnímanou teplotou, proto jsou nižší tepelné ztráty budovy,
  • nezpůsobuje průvan, snižuje se víření prachu v zóně pobytu,
  • krátká doba náběhu systému,
  • prostory se rychle vytopí na požadovanou teplotu,
  • dobrá možnost regulace,
  • vytváří tepelnou pohodu při relativně nízkých spotřebách energie,
  • výhodné je použití v objektech s horšími tepelně technickými vlastnostmi,
  • infračervené záření je pociťováno jako příjemné teplo, nedochází k žádným tělesným změnám,
  • je potřeba pouze jeden přívod energie a jeden odvod spalin,
  • systém pracuje téměř nehlučně,
  • minimální náklady na údržbu a montáž.
Nevýhody využití infrazářičů
  • nutnost vybavení zvláštním systémem větrání prostor,
  • systém nelze v létě využít k ochlazování vzduchu v hale,
  • omezení systému na pouhou funkci vytápění,
  • není možné použití infrazářičů v hořlavém prostředí,
  • v halách s výbušnými plyny a parami není použití plynových zářičů s otevřeným plamenem (světlé zářiče) možné,
  • používání sálavého vytápění v halách je kvůli osálání v oblasti hlavy omezeno výškami cca 4 m, neboli intenzitou sálání v pobytové zóně ve výšce hlavy.

Pokud se rozhodneme pro jejich instalaci  je dobré znát jejich rozdělení  a možnosti využití: 

Rozdělení infrazářičů z hlediska použitého média

V praxi byla zkoušena různá média (zdroje paliv tepla a energie) například také pára,teplá voda, horký vzduch. V současnéí době se nejčastěji ustálilo použití elektřiny a zemního plynu.

Palivo, energie Rozdělení infrazářičů Základní typy
Plyn tmavé sálavé teplomety
kompaktní infrazářiče
světlé infrazářiče s pórovitou deskou
katalytické infrazářiče
kombinované sálavá plocha - keramická pórovitá deska a postranní křídla
Elektrická energie tmavé elektrické sálavé panely
světlé infrazářiče s kovovým pouzdrem
infrazářiče s reflektorovou žárovkou
infrazářiče s Si - trubicí
infrazářiče s trubicovitou Si - lampou
1. Elektrické infrazářiče
Elektrické infrazářiče patří z hlediska předávání tepla sáláním k nejefektivnějším způsobům vytápění.
 
Jejich princip je následující:  
Elektrický proud prochází tělesem s vysokým odporem, kde je přeměňován na teplo a světlo.Vzniklé záření se odráží do požadovaného prostoru pomocí reflexních ploch. 

 

Elektrické infrazářiče se používají přednostně  v objektech občanské vybavenosti, v administrativních budovách, ve školství, v průmyslu a zemědělství, v bytové zástavbě.

Typy elektrických infrazářičů, vlastnosti a parametry
Charakteristika Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Typ 5
Odporový materiál Grafitový nebo Ni - Cr drát Ni - Cr slitina W - drát Ni - Cr slitina W - drát
Relativní tepelná intenzita [kWm-1] Nízká, 1 Střední, 2,4 Vysoká, 1,25 - 3,75 Střední až vysoká, 2,9 Vysoká, 3,9
Odporová teplota [°C] 93 - 177 950 2230 930 2230
Teplota obalu [°C] 70 - 150 840 272 - 300 650 590
Sálavá účinnost 1) [ - ] 0,7 - 0,8 0,58 0,86 0,81 0,86
Čas zahřátí [s] 600 180 Několik sekund 60 Několik sekund
Svítivost, viditelné světlo Žádná Velmi nízká, tmavočervená Vysoká, 8 lum.W-1 Nízká, oranžová Vysoká, 7,5 lum.W-1
Odolnost vůči tepelným rázům Výborná Výborná Výborná tepelně odolné sklo Výborná Výborná
Odolnost vůči vibracím Střední Výborná Střední Střední Střední
Odolnost vůči nárazům Výborná Výborná Střední Malá Malá
Odolnost vůči větru 2) Malá Malá Výborná Střední Výborná
Montážní pozice Libovolná Libovolná Libovolná Horizontální 3) Horizontální
Obalový materiál Ocelová slitina Ocelová slitina Běžné nebo teplovzdorné sklo Průsvitný Si Průhledný, průsvitný nebo mléčný Si, integrální červený filtr
Přizpůsobivost Široký rozsah Wm-2 délek a napětí Široký rozsah Wm-2 délek a napětí Limitované do 125 až 250 a 375 W na 120 V Široký rozsah Wm-2 délek a napětí, 1 délka pro každou kapacitu Omezené 1 až 3 W výkony na každé napětí
Předpokládaná životnost [h] Nad 10 000 Nad 5 000 5 000 5 000 5 000

1) jen součástky,

2) zářiče mohou být chráněné,

3) pro jiné než horizontální použití nutno opatřit podpěrami.

Tmavé elektrické infrazářiče

Elektrické sálavé panely - Typ 1. Pracují na principu ohřevu činné plochy sálavého panelu na teplotu 100 až 200 °C. Jsou tvořeny z cca 25 mm hrubého pozinkovaného ocelového panelu s grafitovým nebo niklo - chromovým vytápěcím prvkem. Normální teploty vyzařujícího povrchu jsou 95 - 150 °C. Mohou být uloženy a připevněny různými způsoby.

Světlé elektrické infrazářiče

U světlých infrazářičů je zdrojem sálání buď keramické tělísko nebo kovová trubička s keramickou náplní. Tělísko nebo trubička se odporově zahřívá na teplotu 400 až 800 °C. Do vytápěného prostoru jsou tepelné paprsky vysílané zdrojem usměrňovány rotačním nebo korýtkovým reflektorem, který je vyroben z lesklého kovu.

Infrazářič s kovovým pouzdrem

Infrazářič s kovovým pouzdrem - Typ 2 je složený z Ni - Cr drátu uloženého v žáruvzdorné a elektricky izolační hmotě, která je obalena kovovou trubicí. Tyto prvky mají výbornou odolnost proti tepelným šokům, vibracím a nárazům a mohou být instalovány v libovolné poloze. Při plném napětí dosáhne pouzdro povrchovou teplotu 650 - 980 °C. Infrazářiče obsahují reflektor, který usměrňuje záření.

Infrazářič s reflektorovou žárovkou

Infrazářič s reflektorovou žárovkou - Typ 3 je vybaven wolframovým vláknem. Některými svými vlastnostmi se přibližuje bodovému zdroji záření. Vlákno je uzavřené v tepelně odolném, průhledném, mléčném nebo červeném skleněném obalu, který je zevnitř částečně postříbřený, a tím tvoří účinný reflektor.

Infrazářič s křemíkovou trubicí

Infrazářič s křemíkovou trubicí -Typ 4 má stočený Ni - Cr drát, který je upevněn uvnitř nevakuované Si trubice, která je uzavřena porcelánovými nebo kovovými bloky. Tyto infrazářiče jsou málo odolné proti nárazům a vibracím, ale velmi dobře odolávají prudkým teplotním změnám. Musí být instalovány v horizontální poloze a většinou se montují s osvětlujícím tělesem obsahujícím reflektor. Rozsah operačních teplot je 700 - 980 °C pro cívku a přibližně 650 °C pro trubici.

Infrazářič s trubicovou Si lampou

Infrazářič s trubicovou Si lampou - Typ 5 se skládá z trubice taveného Si o průměru 9,5 mm, která je naplněna inertním plynem. Uvnitř trubice je stočené wolframové vlákno, oddělené od stěn trubice tantalovými přepážkami. Konce vlákna jsou uložená v utěsňovacím materiálu na koncích obalu. Montují se horizontálně, aby se minimalizovalo prohýbání cívky a jako ochrana před přehřátím utěsňovacího konce. Vlákno pracuje při teplotách okolo 2230 °C, povrchová teplota obalu je cca 590 °C.

 

 

 

2. Plynové infrazářiče

Plynové infrazářiče patří z hlediska předávání tepla sáláním k nejefektivnějším způsobům vytápění. Jejich princip je velmi jednoduchý. Zemní plyn nebo zkapalnělý plyn je spalován a vzniklé záření se odráží do požadovaného prostoru pomocí reflexních ploch.

Používají se v průmyslových objektech, v zemědělství, v budovách občanské vybavenosti, ve sportovních zařízeních, atd..

.

Dělení plynových infrazářičů dle typu sálání

Typ zářiče Vlnová délka Rozmezí povrchových teplot Sálavá účinnost
Středovlnné 2,6 x 10 -6 do 3,0 × 10 -6 800 - 900 °C 50 - 70 %
Dlouhovlnné 4,0 × 10 -6 do 8,5 × 10 -6 100 - 550 °C 40 - 60 %

a) Tmavé plynové zářiče

Toto vysokoteplotní sálavé vytápění pracuje na principu přímého vytápění zářiče plynem nebo propan butanem. Jedná se v podstatě o plynové sálavé trubice, které jsou různě tvarovány obvykle do tvaru U, I, L. Zdrojem tepla je většinou dlouhoplamenný atmosférický hořák, který vytváří tzv. měkký plamen. Na konci trubice bývá odtahový ventilátor spalin. Povrchová teplota trubice se pohybuje od 550 °C u hořáku až do cca 180 °C u odtahového spalinového ventilátoru, v průměru činí cca 350 °C.

Instalují se v nižších halách (4,5 - 5 m). Umisťují se na stropní nebo pod stropní konstrukcí.

Spaliny jsou odváděny odvodem spalin do venkovního prostoru mimo halu nebo do vnitřního prostoru haly a jsou odvětrávány ze stropní části větracím zařízením. Nad trubicí se speciálním povlakem je umístěn reflektor z leštěného hliníkového nebo nerezového plechu, který usměrňuje sálání do vytápěného prostoru. Trubice se zavěšují pod strop ve vodorovné nebo šikmé poloze.

Sálavá účinnost tmavých zářičů je poměrně nízká, pohybuje se podle konstrukce zářiče od 47 do 57 %. V poslední době se objevují konstrukce tmavých zářičů, které omezují úhel jádrového sálání, a tak se zlepšuje účinnost a využití tmavých zářičů.

Regulace se provádí pomocí ovládání hořáku na základě ekvitermní regulace nebo časovým spínáním dle zvoleného programu.

Používají se ve středně vysokých prostorách např. výrobní a montážní haly, tělocvičny, sportovní haly, bazény, kulturní sály, garáže, zemědělské a hospodářské budovy, drůbežárny a líhně, skleníky a sušárny, prodejní prostory, atd..

Nevýhodou je, že tmavé zářiče mají na základě své konstrukce vyšší úhel jádrového i celkového osálání a při vyšších výškách zavěšení, pak mohou být osálány plochy, které nezamýšlíme vytápět.

.

 

b) Světlé plynové zářiče

Princip světlého plynového je založen na principu  vytvoření  směsi plynu - vzduchu v injektotu zářiče, která je piezoelektricky zapálena a shoří na povrchu jemnoporézní keramické desky. Tím se tato deska zahřeje na 800 až 900 °C. Záření vyzářené do prostoru z do červena rozžhavené keramické desky  je usměrňováno reflektorem.

 

Světlé plynové zářiče se instalují jako jednotlivé agregáty s vlastním přívodem zemního plynu, atmosférickým injekčním hořákem a vlastním odvodem spalin. Umisťují se buď na bočních stěnách haly nebo pod stropní konstrukcí.

Instalace je vhodná ve vysokých prostorách s výškou přes 4 m a pro haly, kde připadá nejméně 20 m3 na 1 kW instalovaného tepelného výkonu.
Spaliny jsou buďto odváděny zvláštním zařízením odvodu spalin nad střechu nebo mohou být volně vypouštěny do oblasti pod střechu, kde se smísí se vzduchem nacházejícím se nad zářičem a prostřednictvím zvýšeného přívodu čerstvého vzduchu nuceným větráním (? 30 m3/h na kW otopného výkonu) odváděny ven.

.
Celková účinnost se pohybuje v rozmezí:

a)  od 90 do 95 % bez odvodu spalin

b) od 65 do 80 % s nuceným odvodem spalin.

 

Rozsah výkonů infračervených zářičů se pohybuje asi od 7 do 40 kW na zářič.

 

Regulace výkonu je většinou dvoubodová (zapnuto - vypnuto) nebo modulovaná. Regulují se buď jednotlivé agregáty nebo skupiny pomocí ekvitermní regulace, teploty vzduchu v hale, popř. signálu od intenzity sálání.

 

Plynové světlé zářiče se používají  k vytápění pracovišť ve výrobních, skladovacích a sportovních halách, pro vytápění shromažďovacích prostor a kostelů. Používají k sušení vlhkého zboží a předmětů k rozmrazování vagónů, letadel, při opravách a k zamezení koroze ve skladech oceli (ke snížení relativní vlhkosti vzduchu).

Typy světlých zářičů:
  • s činnou sálavou plochou z keramiky s neizolovanými postranními křidélky,
  • s činnou sálavou plochou z keramiky, před destičkou ocelová mřížka, postranní křidélka izolovaná, spaliny předehřívají směs plynu a vzduchu ve směšovací komoře,
  • kombinovaný s činnou sálavou plochou z keramiky, odvod spalin ohřívá postranní křidélka na teplotu 300 až 500 °C, čímž tato plocha pracuje jako tmavý zářič.
  • kombinovaný s činnou sálavou plochou z keramiky, odvod spalin ohřívá postranní křidélka na teplotu 300 až 500 °C, čímž tato plocha pracuje jako tmavý zářič, kryt zářiče je izolován.

Aby provoz z infračervenými zářiči byl opravdu hospodárný je třeba  dodržet  při projektování, instalaci a provozu následující podmínky:

 

  • Při instalaci světlých zářičů je třeba respektovat přípustné výšky zavěšení a minimální vzdálenosti od hořlavých předmětů. U nás platí norma ČSN 06 0215 ?Výpočet vytápění infračervenými zářiči", která určuje nejmenší přípustné výšky zavěšení a největší přípustné rozteče zářičů, atd.
  • 			Volit vhodnou  otopnou soustavu, která odpovídá potřebám osob pracujících v hale, probíhajícím výrobním procesům, citlivosti skladovaného zboží, atd, 			
    	

 

 

 

Diskuze: Úsporné infratopení
Diskuze neobsahuje žádné příspěvky.

  Poslední aktualizace: 23.10.2007 09:37
Připomínky, nápady, kritiku v této sekci posílejte na
infoenergie@azol.cz
® Henergie 23.11.2006