Komfortní prostředí se sálavým elektrickým vytápěním

Princip infračerveného ohřevu (šíření tepla radiací = sáláním) samozřejmě není nový. Na stejném principu elektromagnetických infračervených vln ohřívá Slunce Zemi. A to je Slunce od Země vzdáleno celou jednu astronomickou jednotku tj. cca 150 milionů km (přesně 149 597 870 700 m). A přestože z odhadovaného výkonu Slunce (zhruba 4×1026 W) na Zemi dopadá jeho asi 45 miliardtin, dokáže Slunce pořádně Zemi zahřát.
Infračervené záření (IR, z anglického infrared) je elektromagnetické záření s vlnovou délkou větší než viditelné světlo, ale menší než mikrovlnné záření. Infračervené záření zabírá ve spektru elektromagnetického záření tři dekády a má vlnovou délku mezi 760 až 2000 nm, resp. energii fotonů mezi 0,0012 a 1,63 eV.
V poslední době se na trhu ČR začaly objevovat elektrická sálavá topidla nové generace, tzv. topná tělesa, jejichž výhody jsou založeny na principu infračerveného ohřevu. Z nejnovějších vědeckých poznatků firem Philips a General Electric v oboru tepelné techniky jsou využívány pro elektrická sálavá topidla trubice HeLen ze speciálního křemenného skla (pro maximální propustnost infračerveného záření), která obsahuje elektricky žhavené wolframové vlákno. Vlákno je žhaveno na teplotu 2600 °C, takže vyzařuje maximálně v blízké infračervené oblasti s vlnovou délkou okolo 1000 nm (viditelné světlo je v rozsahu zhruba 400 až 800 nm).
Elektrická sálavá topidla působí s okamžitým tepelným účinkem na tělesa, na která dopadne infračervené tepelné záření (760 až 2000 nm - oblast IČ A viz obr. 1).

Nejde o přímotopy
V případě elektrického sálavého vytápění nejde o vytápění tzv. „přímotopy“. Jde o elektrická sálavá topidla pracující na principu tepelných účinků infračerveného záření.
Ještě nedávno propagované a dnes stále méně využívané elektrické přímotopy jsou technicky provedeny tak, že elektricky žhaveným prvkem (zpravidla spirálou) nejprve ohřívají okolní vzduch. Teplý vzduch cirkulací v místnosti stoupá ke stropu a u podlahy je chladno. V interiérech, nebo dokonce v průmyslových prostorách, je dosažení tepelné pohody při použití přímotopů proto poměrně velmi zdlouhavé. Pro průmyslové prostory s častou venkovní ventilací jsou elektrické přímotopy dokonce zcela nevhodné.
Výhody elektrických sálavých topidel:
– okamžitý tepelný účinek – je zabezpečen díky infračervenému sálavému principu radiace, tj. šíření tepelné energie zářením, namísto konvekce - proudění tepla ohřevem okolního vzduchu v prostorách. Proto infračervené teplo nevyvětrává.
– odpadají ztráty tepelné energie při vedení tepla – většina stavebních materiálů má koeficient pohltivosti 80 až 90 %, pohltí tedy většinu dopadajícího záření.
– zónové vytápění – protože elektrická sálavá topidla mohou tepelně působit pouze v daných sekcích (zónách), není nutné vytápět celý jinak nevyužívaný prostor.
– jednoduchá instalace – do výkonu 3 kW je možné elektrický sálavý tepelný zdroj napájet z běžné zásuvky 230 V.
– nepotřebují přívod kyslíku – v okolí elektrických sálavých topidel nevznikají žádné spaliny, jsou tedy daleko šetrnější ke svému okolí než zářiče plynové.
– okamžitý účinek a snadná regulace – doba náběhu na plný výkon i doba jejich doběhu při vypnutí se pohybuje v řádu vteřin; elektrické sálavé tepelné zdroje mohou bez potíží dosáhnout i maximální plošnou hustotu energie povolovanou hygienickými normami, to je 200 W/m2.
– ekonomické úspory - veškerá elektrická energie je přeměněna na využitelné teplo a nedochází ke ztrátám. Díky tomu lze v porovnání s jinými druhy vytápění dosáhnout až 80 % úspor.

Využití
Velké průmyslové prostory musejí kromě požadavků na účel vyhovovat také „pracovním“ požadavkům, tedy požadavkům na dostatečný komfort práce (zákoník práce ve znění účinném od 1. 1. 2013, naposledy novelizován zákonem č. 385/2012 Sb. ze dne 24. října 2012; úplné znění zákona č. 262/2006 Sb.). Takovými požadavky se rozumí dostatečné osvětlení, přiměřená hlučnost, prašnost a v neposlední řadě také požadavky na tepelnou pohodu.
Kromě tří „klasických“ druhů vytápění velkých průmyslových prostor – teplovzdušné („sahary“ – vzduchové fukary), teplovodní (ústřední topení s pevnými radiátory), vytápění pevnými palivy (kamna, topná tělesa) je možné zvolit netradiční způsoby – spalování biomasy, kogenerační jednotky, tepelná čerpadla … Z ekonomického hlediska jde však u kteréhokoliv z uvedených způsobu vzhledem k pořizovacím nákladům o investičně náročnou akci.
Díky technickému pokroku i v oblasti zdrojů infračerveného záření dochází ke stále vyšší účinnosti sálavých topidel. K nejdokonalejším typům elektrických sálavých topidel v současné době patří topidla s parabolickými hliníkovými reflektory, které jsou odlišné od starších typů křemenných zářičů.
Ke zlepšení účinnosti elektrických sálavých topidel nové generace jsou použity dvě speciální úpravy:
* Vnitřek trubice z křemenného skla je pokryt speciální zlatou vrstvou, která pohlcuje značnou část z 5 % příkonu vyzařovaného jako viditelné světlo (viz obr. 2) a mění je na další infračervené záření, čímž roste účinnost vyzařování v infračervené oblasti na 96 až 98 %.
* Trubice je vyplněna plynným halogenem, který reaguje s wolframem, odpařovaným z povrchu vlákna, na halogenid wolframu, který se v těsné blízkosti povrchu vlákna vysokou teplotou rozkládá a způsobuje zpětnou depozici wolframu na vlákno. Tím je zabráněno jednak ztenčování wolframového vlákna jeho odpařováním, jednak snižování průhlednosti trubice usazováním wolframu na jejím vnitřním povrchu. Tak je dosahováno velmi dlouhé doby životnosti křemenných zářičů, až 7000 h, a to bez znatelného snižování účinnosti zářiče s jeho stárnutím.
Relativně vysoká teplota wolframového vlákna, 2600 °C, způsobuje, že se maximum záření soustřeďuje do úzké oblasti blízkého infračerveného záření 760 až 2000 nm. Proto je účinek elektrických sálavých topidel nové generace mnohonásobně efektivnější, než tomu bylo u dosud známých tzv. „infrazářičů“.
Z obr. 2 je patrné, jak výhodný je tvar vyzařovací křivky křemenného zářiče v porovnání se staršími zářiči pracujícími s nižší teplotou vyzařování okolo 900 °C (většina plynových zářičů).
Zvolená teplota zářiče odpovídá maximálnímu podílu vyzařování v oblasti IČ A při ještě velmi malém podílu viditelného světla (u trubic HeLen je tento podíl ještě snížen vnitřní úpravou trubice zhruba na polovinu), jak znázorňuje obr. 3.
Investiční náklady na efektivní, bezporuchové vytápění průmyslových prostor jsou zpravidla velmi vysoké. Samo zbudování klasického topného systému – kotel, rozvody, tělesa … znamená velkou investici, navíc je k tomu nutno přičíst též prováděcí projekt a řadu s tím spojených nezbytných administrativních opatření. Elektrická sálavá topidla tuto otázku zcela odstraňují, proto ve srovnání s jinými druhy vytápění jsou výhodnější a efektivnější variantou. /pk/
 

Publikováno: 18. 12. 2013 | Počet zobrazení: 2849 586