syst grzewcze

24.1. Charakterystyka techniczna elektrycznych promienników podczerwieni

Wstęp

Do elektrycznych promienników jasnych należą przede wszystkim promienniki lampowe, zwane także lampami żarowymi, kwarcowo-halogenowe i silitowe.

Promienniki lampowe były najwcześniej stosowanymi elektrycznymi promiennikami podczerwieni. Obecnie zamiast używanych dawniej węglowych włókien żarzących, stosuje się włókna wolframowe. Promienniki te należą do grup promienników wysokotemperaturowych.

Budowa lampowych promienników podczerwieni jest podobna do budowy zwykłych lamp oświetleniowych. Bańka szklana składa się ze spłaszczonej, przezroczystej części czołowej, części jedno lub dwuparaboloidalnej na którą od środka naniesiona jest warstwa odbłyskowa, stanowiąca odbłyśnik oraz szyjka. Szyjka jest zakończona gwintowanym lub bagnetowym elementem, służącym do wkręcenia lampy w oprawkę instalacji elektrycznej. Często wykonywane są jako jedno lub dwuskrętkowe żarniki – posiadają trzy stykowe trzonki i wówczas może żarzyć się jedna lub dwie skrętki równocześnie a moc promiennika jest sumą mocy dwóch skrętek( żarników). Najczęściej spotykane są promienniki o mocy od 75 do 1500W.

Strona odbłyskowa jest najczęściej pozłaca i to nie tylko z uwagi na dużą odbijalność promieniowania podczerwonego ale także z tego względu, że złoto jest odporne na wpływy chemiczne np. na działanie par rozpuszczalników wydzielających się podczas suszenia lakierów. Z uwagi na koszty związane
z wykonywaniem powłok odbijających ze złota, stosuje się obecnie także odbłyśniki wykonane z mniej kosztownego materiały w postaci np. srebra (98%), czy aluminium (96%) odbijalności.

W obecnie stosowanych lampowych promiennikach podczerwieni temperatura żarnika wolframowego wynosi zwykle 2200°C i przy tej temperaturze energia promieniowania przypada niemal całkowicie na zakres podczerwieni a maksimum promieniowania wypada wtedy dla fal o długości 1,3 mikrona.

Promienniki podczerwieni niezbyt silnie emitują promieniowanie widzialne, gdyż na zakres ten przypada przeciętnie zaledwie 2-3% całkowitej mocy promieniowania. W żarówkach oświetleniowych na zakres ten przypada 12-13^ mocy całkowitej.

Lampowe promienniki podczerwieni mogą praktycznie osiągać maksimum promieniowania tylko w zakresie fal o długości od 0,7 – 2,0 mikrona, bowiem promieniowanie o większej długości fal jest silnie pochłaniane przez szkło, z którego wykonane są banki.


Rozkład napromieniowania promiennika lampowego
1. Promiennik z odbłyśnikiem wewnętrzym-maksima promieniowania wynikają z pierścieniowatego kształtu żarnika 2. promiennik bez odbyśnika – przezroczysty

Promienniki te obok zalet związanych z mała bezwładnością cieplną posiadają jeszcze tę zaletę, ze stosowane mogą być z powodzeniem przy materiałach przeznaczonych do suszenia, które z natury swojej ulegają szybkiemu przesuszeniu np. wyroby włókiennicze a ponadto przy ich stosowaniu nie trzeba dodatkowo oświetlać miejsc napromieniowania.

Emitowane przez promienniki promieniowanie podczerwone jest w ponad 90% pochłaniane przez otaczające przegrody cieplne. Pozostała odbita część promieniowania (ok. 10%) trafia w trakcie promieniowania na kolejna przegrodę i w ponad 90% z kolei jest także pochłaniana przez te przegrodę itd. itd.. W efekcie prawie cała wyemitowane promieniowanie cieplne zostaje pochłonięte przez otaczające przegrody i materiały. Promienniki elektryczne oddają ciepło do pomieszczenia w postaci promieniowania podczerwonego o długości fal od 2 do 12ľm. Niektóre materiały przezroczyste np. powietrze i szkła przepuszczają promieniowanie ale tylko o długości fali większej niż 7ľm. Promienie o długości fali od 3 do 7 ľm nie przenikają przez szkło, jednak przegrody szklane nie powodują star promieniowania.

Jest rzeczą charakterystyczną, że przy temperaturze powietrza w pomieszczeniu 24°C, jeżeli ściany (przegrody) mają np. temperaturę 16°C nie odczuwa się takiego samego komfortu cieplnego, jak przy niższej temperaturze powietrza w pomieszczeniu np. 22°C ale wyższej temperaturze ścian np. 18°C, stąd wniosek, że na nasze dobre samopoczucie (komfort cieplny) największy wpływ ma strumień cieplny wydzielany przez promienniki.

Wysokiej jakości system regulacji pracy elektrycznych promienników podczerwieni, uwzględniający wszystkie zyski ciepła w pomieszczeniu powstające m.in. na skutek np. promieniowania słonecznego przez okna, zwiększoną ilość osób przebywających w pomieszczeniu, włączenie innego źródła cieplnego a także możliwość okresowego obniżenia lub okresowego wyłączenia ogrzewania sprawia, że system ten jest optymalny szczególnie przy ogrzewaniu kościołów, hal produkcyjnych, warsztatów rzemieślniczych itd.

Ogrzewacze kwarcowo-halogenowe

Krótkofalowe podczerwone promieniowanie cieplne, podobne do ciepła słonecznego, oferuje przyjemne ciepło natychmiast po włączeniu ogrzewania. Promieniowanie podczerwone (całkowicie nieszkodliwe a nawet stosowane w lecznictwie) padając na powierzchnię podnosi ich temperaturę co z kolei prowadzi do podwyższenia temperatury otoczenia poprzez wtórne ogrzewanie przez konwekcję. W rezultacie naświetlane miejsce daje przyjemne uczucie ciepła nawet jeśli temperatura powietrza jest niska.

Temperatura lampy grzewczej wynosi ok. 2200°C przy czym 80 – 90% energii wypromieniowana jest w postaci użytecznej energii grzewczej a tylko 10 – 20% tracona jest w promieniowaniu konwekcyjnym (bezpośrednie ogrzewanie powietrza wokół lampy). Ogrzewacze kwarcowe posiadają długowieczne reflektory aluminiowe o wysokim współczynniku odbicia, które bezpośrednio skupiają promień cieplny na żądanym obszarze. Możliwość dowolnego skierowania promienia cieplnego (ustawianie reflektora) daje specjalne korzyści intensywnego ogrzewania powierzchni przypodłogowych nawet przy wysoko umieszczonych reflektorach.

Promienniki kwarcowe wykonywane są najczęściej jako promienniki ze skrętką (żarnikiem) chromonikielinową lub wolframową. W pierwszym z nich skrętka chromoniklowa nawinięta jest na cienkim pręcie kwarcowym a całość otoczona rurą kwarcową i w zależności od rodzaju szkła rura taka może być przezroczysta lub nieprzezroczysta. Temperatura żarnika (skrętki) wynosi ok. 1300-1350°C a więc maksimum promieniowania przypada na dla fal o długości 2,2 mikrona. Znaczna część energii promieniowania (fale o energii 4 m) pochłania rura kwarcowa, przez top nagrzewa się ona na powierzchni zewnętrznej do ok. 800°C (promiennik ciemny) i sama z kolei staje się źródłem promieniowania przy czym maksimum promieniowania w tym przypadku wypada dla długości fal nieco większych od 4? m. Widmo promieniowania ogrzewaczy kwarcowych ma więc dwa maksima: dla fal o długości 2,2? m i dla fal 4? m.

W drugim rodzaju promienników kwarcowych, skrętka wolframowa opiera się tylko na wspornikach. Ponieważ wolfram ma punkt topliwości wyższy niż chromonikielina, dlatego tutaj maksymalna temperatura żarnika może osiągać nawet 2400°C. Maksimum promieniowania przypada dla fal o długości nieco większej niż 1? m, jednak dzięki możliwości regulacji temperatury żarnika (od 1000 do 2400°C) można otrzymywać inne maksima promieniowania. Moc tych promienników wynosi od kilkuset do kilku tysięcy watów.

Najczęściej oba rodzaje promienników kwarcowych zaopatrzone są w podłużne zewnętrzne odbłyśniki aluminiowe.

Ogrzewacz kwarcowo-halogenowy jest to prosta rura kwarcowa z włóknem wolframowym wypełniona gazem halogenowym. Włókno wolframowe rozgrzewając się do temperatury 1500 (typ lampy DNA) – 2200°C (typ lampy Gold, Ruby) daje białe światło oraz skoncentrowaną wiązkę promieniowania podczerwonego stanowiącą źródło energii cieplnej promienistej. Do ogrzewania pomieszczeń lampy wyposażone są w różnego rodzaju filtry zatrzymujące nadmiar światła.

Szczyt emitowanej cieplnej energii radiacyjnej wypada dla długości fali 1,2? m (lampy-Gold, Ruby ) i 1,63 ? m (lampa DNA- bezfiltrowa). Około 90% (Gold, Ruby) – 96% (DNA-bezfiltrowa) mocy wyjściowej stanowi energia cieplna promienista.

Intensywność promieniowania pozostaje taka sama przez cały czas użytkowania. Halogenowy grzejnik ma wysoko odbłyskowy reflektor, który kieruje zogniskowaną wiązkę energii na wymaganą przestrzeń. Paraboliczny kształt reflektora umożliwia przesyłanie energii ze znacznej wysokości na dół. Odbijalność promieni podczerwonych w reflektorach pokrytych wzmacniającą warstwą tlenkową jest rzędu 97%.

Ogrzewacze silitowe (globary) są to promienniki wykonane najczęściej z węglika krzemu, sprasowane w postaci rur lub prętów a dla swojej pracy nie wymagają żadnych szklanych osłon. Są to promienniki zaliczane do promienników o średniej długości fal, pozwalające na ich stosowanie wszędzie tam, gdzie chodzi o uzyskanie dużego napromieniowania w większej długości fal. Osiągają one maksymalna temperaturę ok. 1100°C, ponieważ w wyższej temperaturze węglik krzemu gwałtownie się utlenia się w atmosferze powietrza w której najczęściej pracuje.

Kwarcowe ogrzewacze liniowe

Ponieważ charakterystyka kwarcowego ogrzewacza liniowego jest różna od charakterystyk innych systemów grzewczych, rozdział ten poświęcony zostanie omówieniu spraw związnych z doborem i zastosowaniem kwarcowych ogrzewaczy liniowych do ogrzewania pomieszczeń użyteczności publicznej, przemysłowych i rolniczych.

Podstawowym elementem ogrzewacza jest kwarcowa prosta rura (linear – liniowy) wypełniona halogenem, wewnątrz której umieszczony jest żarnik wolframowy. Rozgrzany żarnik osiąga temperaturę ok. 2200°C dając intensywne białe światło i krótkofalowe podczerwone (nie mające nic wspólnego z promieniowaniem kuchenek mikrofalowych) promieniowanie cieplne.

Przy zastosowaniach czysto grzewczych stosowany jest czerwony filtr do wytłumienia białej barwy świecenia lampy ogrzewacza. Maksimum energii promieniowania przypada dla fali o długości 1,2 mikrona. Dla porównania, elementy o niższej temperaturze np. grzejniki elektryczne czy inne o zbliżone temperaturze (400-600°C) dają promieniowanie o długości fali ok. 3 mikronów, nie mówiąc już o ogrzewaczach wodnych (np. centralne ogrzewanie) dające dłuższe promieniowanie podczerwone.

Właśnie ta cecha ogrzewaczy kwarcowych, wysłania promieniowania podczerwonego o długości fali 1,2 mikrona daje możliwość dokładnego ukierunkowania i ?oświetlenia ciepłem? żądanego dowolnej wielkości, obszaru – stanowi o właściwościach tego typu ogrzewania, nieosiągalnych w żadnych innych systemach grzewczych. Także inne cechy jak natychmiastowa gotowość do pracy i natychmiastowe dostarczenie ciepła bez konieczności wcześniejszego załączania dla podgrzania wstępnego; łatwość instalowania oraz praktycznie bezobsługowość w eksploatacji, czyni ten system bezkonkurencyjny w stosunku do innych, szczególnie przy ogrzewaniu dużych budynków, hal a nawet wydzielonych powierzchni na otwartej przestrzeni.

Ogrzewacz kwarcowy normalnie wyposażony jest w jedną lub więcej lamp grzewczych oraz reflektor, wszystko umieszczone w obudowie. Dostępne są ogrzewacze wielolampowe z niezależną regulacją położenia i niezależnym załączaniem. Zazwyczaj każda lampa umieszczona jest w ognisku reflektora dla generacji wąskiego strumienia cieplnego wysokiej gęstości. Rozwartość wiązki promieniowania zależy od konstrukcji ogrzewacza ale przy efektywnym reflektorze parabolicznym, rozwartość ta jest ograniczona. Szerokość wiązki można regulować przez zmianę ustawienia lampa – reflektor ale nie jest to często stosowane gdyż mimo, że emisja pozostaje niezmienna to intensywność jest mocno zredukowana. Jednakże szerokokątne ogrzewacze kwarcowe mogą być wymagane dla niskich pomieszczeń oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest niska intensywność promieniowania. Wytwórca generalnie dostarcza informacji na temat geometrii strumienia cieplnego oraz powierzchni ogrzewanej w zależności od pozycji montażu i wysokości zawieszenia.

Kwarcowe ogrzewacze liniowe ogrzewają obszar na trzy sposoby:

  • przez bezpośrednie promieniowanie na osoby na danej powierzchni (ogrzewanie ciepłem),

  • przez absorpcję promieniowania bezpośredniego i odbitego przez elementy na danej powierzchni co powoduje przyrost ich temperatury,

  • przez unoszenie ciepła z nagrzanych elementów oświetlonej powierzchni oraz nagrzewanie powietrza od obudowy ogrzewacza.

Te efekty generalnie prowadzą do stanu, w którym temperatura powierzchni jest wyższa niż temperatura powietrza.

Komfort przy ogrzewaniu promieniowaniem podczerwonym

Celem ogrzewania jest zapewnienie ludziom poczucia komfortu. Człowiek rozprasza energię przemian metabolicznych przez: konwekcję ciepła z powierzchni ciała do otaczającego powietrza; promieniowanie ciepła na otaczającą powierzchnię i przez pocenie się w stanach bardzo dużej aktywności lub w czasie upałów. Komfortowe ogrzewanie ma za zadanie dostarczenie takiej temperatury powietrza i temperatury otaczających powierzchni, żeby rozpraszanie ciepła przemian metabolicznych człowieka przebiegało bez odczucia, że jest zbyt zimno lub zbyt gorąco.

Akceptowalna temperatura otoczenia, przy ogrzewani środowiska bez przeciągów, musi uwzględniać temperaturę powietrza i temperaturę powierzchni występujących w tym otoczeniu. Taką temperaturę otoczenia nazwano tu temperatura komfortowa lub temperatura wewnętrzna t1:

gdzie:

t1 – temperatura komfortu [oC]

tr – średnia temperatura otaczających powierzchni w [oC]

ta – temperatura powietrza w [oC]

Temperatura komfortowa t1 powinna być mierzona za pomocą specjalnego termometru (globotermometru) z tzw. czarną bańką a nie zwykłym termometrem (czarny element termometru umożliwi bezpośredni pomiar energii promieniowania cieplnego). Komfort cieplny zależy w równej mierze od temperatury otaczających powierzchni jak i od temperatury powietrza. Wzrost o 2°C średniej temperatury powierzchni wymaga obniżenia temperatury powietrza o 2°C dla zachowania warunków temperatury komfortowej i na odwrót. Rzeczywista wartość rekomendowanej temperatury komfortowej zależy od poziomu aktywności zajmujących dany obszar ludzi, od rodzaju ich ubioru oraz czasu pozostawania
w danym miejscu. Typowe wartości temperatury komfortowej polecanej przez CIBSE (Chartered Institution of Building Services Engineers – są podane w tabeli 1. Wybór akceptowalnej temperatury komfortowej t1 jest ważny przy wyznaczaniu parametrów instalacji grzewczej.


Tabela 1. Zalecane wartości obliczeniowe temperatury komfortowej

Kwarcowe ogrzewacze liniowe są szczególnie efektywne w zapewnieniu temperatury komfortowej ponieważ oprócz wzrostu temperatury otaczających powierzchni i temperatury powietrza, dostarczają one bezpośredniego promieniowania cieplnego do ludzi, co pośrednio podnosi temperaturę tr. Wartość mocy promieniowania 50 W/m2, padającego na ludzi, jest równoważna wzrostowi t1 o 1°C. Dlatego przy ogrzewaniu kwarcowym ogrzewaczem, wartości t1 podane w tabeli 1, mogą być obniżone do wartości (t1 – q/50)°C, gdzie poziom promieniowania padającego na ludzi wynosi q [W/m2]. Jeśli miejsca zajmowane przez ludzi są przewietrzane (wentylacja, przeciągi itp.) to wyżej podany wzór na temperaturę komfortową t1 przestaje obowiązywać, np. blisko otwartych drzwi wejściowych.

Ze wzrostem prędkości przepływu powietrza więcej ciepła jest odbierane z powierzchni ciała i warunki komfortu cieplnego bardziej zależą od temperatury powietrza. Oznacza to, że dla warunków przeciągu (np. Va = 0,5 m/sek) temperatura komfortowa obniża się o np. 3°C i potrzebny jest wzrost średniej temperatury promieniowania powierzchni o ok. 6°C do wyrównania komfortu, co jest równoważne wzrostowi promieniowania cieplnego od 100 do 150 W/m2. Dla ograniczenia instalowanej mocy grzewczej, wymagana jest, gdy to możliwe, ochrona przed warunkami przeciągów, szczególnie przy b. zimnej pogodzie.

Wielkość ciepła potrzebnego do stworzenia wymaganych warunków pracy zależy od typu budynku i jego przeznaczenia, skali wymiany powietrza, określenia temperatury wymaganej i wielkości powierzchni ogrzewania.

Trzy wykresy na kolejnej stronie dają wytyczne odnośnie maksymalnie instalowanej mocy dla różnych typów struktur budowlanych przy określeniu różnych temperatur wewnętrznych (13°C, 16°C i 19°C).

Częściowe ogrzewanie budynku może być osiągnięte poprzez zainstalowanie znacznie niższej mocy od wymaganej dla całego budynku.

Obliczenia strat cieplnych dla ogrzewania konwencjonalnego

Straty cieplne, przy ogrzewaniu pomieszczeń, obejmują dwa składniki:

  • straty przenikania – ciepło przenika przez strukturę przegród na zasadzie przewodzenia,

  • straty przez ruch powietrza – ciepło unoszone jest na zewnątrz wskutek ruchu powietrza (przeciągi, wentylacja).

Straty przenikania

(1) [W]

gdzie: Qf – straty ciepła wskutek przenikania w watach [W],

A1, A2 ..An – pole powierzchni przez które przenika ciepło

(np. ściany, sufit itp.) [m2]

U1, U2 ..Un – przewodności termiczne materiałów poszczególnych powierzchni

[W/m2 oC],

t1 – temperatura wewnątrz pomieszczenia [°C],

t0 – temperatura na zewnątrz pomieszczenia [°C].

Okna, świetliki itp. muszą być traktowane jako osobne powierzchnie przez które następuje strata ciepła i ich powierzchnia i przewodność termiczna musi być uwzględniana we wzorze (1). w wzorze tym przyjęto, że za wszystkimi powierzchniami Ak panuje jednakowa temperatura zewnętrzna t0. Jeśli jednak za którąś powierzchnią (np. działką działową) jest inna temperatura, to dany składnik Ak Uk tej ścianki należy pomnożyć przez faktyczną różnicę temperatur dla tej konkretnej ścianki tzn. (t1 – t0).

Straty wskutek ruchu powietrza

(2) [W]

gdzie:

Qa – straty ciepła wskutek ruchu powietrza (między wnętrzem a częścią

zewnętrzną) w [W],

N – stopień wymiany powietrza (patrz tabela 2),

V – objętość pomieszczenia w metrach sześciennych [m3].


Tabela 2. Typowe wartości współczynnika wymiany powietrza N do wyliczania strat ciepła

Całkowita suma strat cieplnych

(3) [W]

Obliczenia strat cieplnych przy ogrzewaniu promiennikami kwarcowymi

Konwencjonalne obliczenia (podane wyżej) powinny być zmodyfikowane w dwojaki sposób w przypadku stosowania ogrzewaczy kwarcowych.

Po pierwsze:

Ludzie czują przyrost komfortu cieplnego poprzez bezpośrednie ogrzewanie radiacyjne. To bezpośrednio padające promieniowanie cieplne o gęstości 50 W/m2 jest równoważne wzrostowi temperatury t1 o 1°C. Ponieważ ogrzewacze są znamionowane ze względu na ich moc wejściową (zasilania) a ich prawność emisyjna zawiera się normalnie w granicach 80-90% i przyjmując prawność np. 83% można określić równoważny wzrost temperatury t1, spowodowany bezpośrednim padaniem promieniowania, jako:

[°C]

gdzie:

wtedy temperatura wewnętrzna t1 zostanie zmodyfikowana następująco:

(4) (t1 – ) [°C]

Po drugie:

Ponieważ strumień cieplny nagrzewa także wewnętrzne powierzchnie pomieszczenia, ich temperatura staje się wyższa niż temperatura powietrza. W rezultacie straty przenikania Qf wrastają a straty wskutek wywiewania Qa maleją Średni przyrost strat przenikania wynosi około 10% a redukcja strat wywiewania ciepła wynosi ok. 25%.

Czyli dla ogrzewania kwarcowego, całkowite straty cieplne wyniosą:

(5) [W]

Dla ogrzewania ogólnego (całej powierzchni podłogi pomieszczenia) = Qf/Af, gdzie Af – powierzchnia podłogi w m2, więc straty całkowite na jednostkę powierzchni podłogi wyniosą:

[W/m2]

Af = Ar +

podstawiając z = 1,1 [W/°C] – straty mocy dla t1 – t0 = 1°C

otrzymamy wzór na obliczenie jednostkowych strat cieplnych pomieszczenia przy ogrzewaniu kwarcowym:

(6) [W/m2]

Kilka typowych przykładów jednostkowych strat cieplnych, dla różnych materiałów budowlanych pokazano w tabeli 3.


Tabela 3. Typowe wartości strat cieplnych przy ogrzewaniu kwarcowym

Dobór mocy ogrzewaczy kwarcowych

Ogrzewacze kwarcowe powinny mieć moc cieplną wyższą niż moc strat cieplnych danego pomieszczenia (wyznaczoną ze wzoru (5)), gdy pomieszczenie jest ogrzewane sporadycznie, tzn. tylko w części doby. Dodatkowa moc cieplna ma zapewnić wzrost temperatury pomieszczenia po okresie nieogrzewania podczas np. b. zimnej pogody. Moc zainstalowaną na jednostkę powierzchni podłogi wyznaczyć można ze wzoru:

(7) [W/m2]

gdzie:

Qt – moc strat ciepła ze wzoru (5) w [W],

G – moc innych źródeł ciepła znajdujących się ewentualnie w ogrzewanym pomieszczeniu [W],

Af – powierzchnia odłogi w [m2],

P – współczynnik przewymiarowania mocy (bezwymiarowy).

Współczynnik P można określić z wykresu 1 lub też z równania, na podstawie którego sporządzono ten wykres a przedstawionego w Suplemencie 19/1 poradnika CIBSE:

(8)

gdzie:

n – czas grzania w ciągu doby w godz.,

fr – współczynnik opóźnienia nagrzewania materiałów pomieszczenia

ogrzewanego.

Współczynnik fr przyjmowany jest dla betonowej podłogi i wynosi:

  • budynków murowanych dobrze izolowanych termicznie fr = 2,8

  • dla budynków murowanych nieizolowanych fr = 2,0

  • dla budynków o konstrukcji szkieletowo-kratowej izolowanej fr = 1,8

  • dla budynków o cienkich ścianach niemurowanych i nieizol. fr = 1,2

Jeśli podłoga wyłożona jest drewnem lub podłożony jest dywan, współczynnik f, jest niższy, szczególnie dla izolowanej struktury szkieletowej (kratownicowej) i dla budynków zbudowanych z pojedynczych nieizolowanych ścianek. W takim przypadku odpowiedź cieplna materiałów jest szybsza i można użyć współczynnika P o niższej wartości. W przypadku użycia wykładzin podłogowych, dywanów lub wyłożenia podłogi drewnem, współczynnik P może być zmodyfikowany następująco:

  • budynki murowane P = 0,85 P’ + 0,15

  • budynki o strukturze kratownicowo-szkieletowej oraz o pojedynczych ściankach P = 0,65 P’ + 0,35

gdzie: P’ – współczynnik wyznaczony z wykresu 1 lub wyliczony ze wzoru (8).

Ogrzewanie częściowe (strefowe)

Ogrzewanie kwarcowe może być użyte do ogrzewania części pomieszczenia. Jest to osiągane przez dostarczenie bezpośredniej energii cieplnej do powierzchni, która ma być ogrzewana. Ciepło rozproszone oraz wtórna konwekcja dodatkowo ogrzewają część nieogrzewaną pomieszczenia.

Ogrzewanie częściowe znacząco obniża moc zainstalowaną ogrzewaczy w porównaniu z ogrzewaniem całości pomieszczenia. Dobór mocy zainstalowanej ogrzewaczy kwarcowych będzie zależeć od rozmiarów pomieszczenia, izolacji termicznej, rodzaju materiałów budowlanych oraz od wymaganej temperatury komfortowej. Wykresy 2, 3 i 4 pozwalają wyznaczyć maksymalną moc ogrzewaczy dla różnych struktur budowlanych oraz dla 10-cio godzinnego grzania w ciągu doby. Jeśli ogrzewany obszar stanowi mniej niż 10% całej powierzchni – dobór mocy ogrzewaczy należy przeprowadzić zgodnie z opisem przedstawionym
w części pt. „Ogrzewanie punktowe”. Wyznaczona z tych wykresów moc cieplna ogrzewaczy uwzględnia włączenie ogrzewania tuż przed pojawieniem się ludzi na tej powierzchni (a nie na długo przed tym), zapewniając praktycznie natychmiastowe odczucie ciepła. Jeśli dobowy czas załączenia ogrzewania jest krótszy niż 10 godz., wtedy moc ogrzewaczy powinna być nieznacznie zwiększona, jeśli zaś czas jest dłuższy niż 10 godz. to moc powinna być nieznacznie zmniejszona. Jeśli ogrzewacze kwarcowe wyposażone są w kratkę ochronną lub osłonę, wówczas moc cieplna powinna być zwiększona dla skompensowania zredukowanego, przez osłony, strumienia cieplnego. Tradycyjne określenie wymaganej mocy cieplnej ma postać:

Sprawność ogrzewacza z osłoną podaje producent ogrzewaczy.

Ogrzewanie punktowe

Jeśli ogrzewana powierzchnia stanowi mniej niż 10% całkowitej powierzchni pomieszczenia wówczas dobór mocy ogrzewaczy kwarcowych należy przeprowadzić zgodnie z opisem podanym poniżej. Główny efekt ogrzewania pochodzi od bezpośredniego strumienia cieplnego, wysyłanego przez ogrzewacz kwarcowy. Wtórny efekt pochodzi od promieniowania cieplnego ogrzewanej części podłogi. Przy ogrzewaniu punktowym, znaczne polepszenie warunków komfortu cieplnego uzyskuje się gdy ogrzewacze pracują parami, bezpośrednio ogrzewając wydzielony obszar z dwu przeciwległych stron. Na dobór mocy ogrzewaczy ma wpływ temperatura otaczającego powietrza; im wyższa temperatura tym mniejsza moc ogrzewaczy. Jeśli w danym pomieszczeniu zainstalowane są inne ogrzewania punktowe lub inne grzejniki, temperatura powietrza będzie wyższa. Na temperaturę powietrza ma wpływ jakość izolacji termicznej zastosowanej w danym budynku Dobór mocy jednostkowej (na 1 m2 powierzchni) należy prowadzić wg danych przedstawionych w tabeli 5. Określa ona moc jednostkową w W/m2, wymaganą do ogrzania żądanej powierzchni, dla zakresu temperatur wewnętrznych (ale nie
w obszarze ogrzewanym) odpowiadających obliczeniowej temperaturze zewnętrznej – 1°C.


Tabela 4. Ogrzewanie punktowe


Tabela 5. Ogrzewanie pomieszczeń w zależności od temperatur zewnętrznych

Praktyczna zasada dobierania mocy dla przykładowych obiektów:

prezbiterium (kościół) ok.180 Wat / m2

budynki miejskie, biura, . … ok. 200 Wat / m2

sale sportowe i gimnastyczne ok. 150 Wat / m2

hangary samolotowe ok. 150 Wat / m2

garaże, sklepy, salony wystawowe ok. 150 Wat / m2

jednostki fabryczne i warsztaty ok. 150 Wat / m2

Powyższe moce dotyczą ogrzewania całości powierzchni obiektu.

Przy podwyższonej wilgotności należy zastosować o ok. 30% więcej zalecanej mocy lub odwilżać obiekt urządzeniami EBAC.

Krótkofalowe podczerwone promieniowanie cieplne, podobne do ciepła słonecznego, oferuje przyjemne ciepło natychmiast po włączeniu ogrzewania. Promieniowanie podczerwone (całkowicie nieszkodliwe a nawet stosowane w lecznictwie) padając na powierzchnię podnosi ich temperaturę co z kolei prowadzi do podwyższenia temperatury otoczenia poprzez wtórne ogrzewanie przez konwekcję. W rezultacie naświetlane miejsce daje przyjemne uczucie ciepła nawet jeśli temperatura powietrza jest niska.

Temperatura lampy grzewczej wynosi ok. 2200°C i 80 – 90% energii wypromieniowana jest w postaci użytecznej energii grzewczej a tylko 10 – 20% tracona jest w promieniowaniu konwekcyjnym (bezpośrednie ogrzewanie powietrza wokół lampy). Ogrzewacze kwarcowe posiadają długowieczne reflektory aluminiowe
o wysokim współczynniku odbicia, które bezpośrednio skupiają promień cieplny na żądanym obszarze. Możliwość dowolnego skierowania promienia cieplnego (ustawianie reflektora) daje specjalne korzyści intensywnego ogrzewania powierzchni przypodłogowych nawet przy wysoko umieszczonych reflektorach.

Ponieważ charakterystyka kwarcowego ogrzewacza liniowego jest różna od charakterystyk innych systemów grzewczych, niniejszy rozdział dostarczy podstawowych informacji na temat doboru i zastosowania kwarcowych ogrzewaczy liniowych do ogrzewania stosownych pomieszczeń użyteczności publicznej, przemysłowych i rolniczych.

Wymiarowanie instalacji grzewczej bazuje na uzyskaniu temperatury komfortowej podczas zimnej pogody. Należy przyjąć jako temperaturę zewnętrzną, średnia ujemną temperaturę danego rejonu w sezonie grzewczym np. październik – kwiecień. Ogólnie wymagana moc grzejników wyznaczana jest za pomocą obliczeń strat ciepła w stanie cieplnym ustalonym. W obliczeniach tych uwzględnia się tzw. współczynnik przewymiarowania mocy grzejnika P. Wartość tego współczynnika zależy od ilości godzin pracy systemu grzewczego w ciągu doby. Jeśli wymagane jest ogrzewanie np. w ciągu kilku godzin w ciągu doby, wtedy konieczne jest przewymiarowanie mocy cieplnej grzejników do podniesienia temperatury powierzchni (ścian, podłogi, sufitu) od niskiej (ogrzewanie było wyłączone) do temperatury wymaganej. Wartość przewymiarowania może być zredukowana przez zastosowanie podgrzewania wstępnego. Podgrzewanie wstępne podnosi temperaturę pomieszczenia przed przybyciem ludzi, przedłuża ogólny czas grzania, obniża współczynnik P, co ma wpływ na moc znamionową instalowanych grzejników (patrz wykres 1).


Wykres 1 . Wartość współczynnika przewymiarowania mocy P


Tabela 6. Ogrzewanie pomieszczeń w zależności od temperatur zewnętrznych. Promiennik zawieszony w pozycji poziomej – sufitowo (parametr C=D)

Procedura doboru mocy ogrzewaczy kwarcowych

1. Określić pole powierzchni ogrzewanej (podłogi) Af oraz objętość V pomieszczenia. Jeśli powierzchnia Af stanowi mniej niż 10% całkowitej powierzchni Ac danego pomieszczenia to dobór mocy należy przeprowadzić zgodnie z zaleceniami rozdziału „Ogrzewanie punktowe”. Jeśli powierzchnia Af zawarta jest w granicach 0,1 Ac< Af < Ac to dobór mocy należy przeprowadzić zgodnie z zaleceniami rozdziału „Ogrzewanie częściowe (strefowe)”. W przypadku gdy ogrzewanie dotyczy całej powierzchni pomieszczenia to należy postępować w sposób opisany niżej.

2. Określić pole powierzchni Ak w m2, fragmentów wszystkich powierzchni danego pomieszczenia (podłoga, ściany, sufit) mających tą samą strukturę konstrukcyjno-materiałową. Np. jeśli ściana w części powierzchni, zbudowana jest z muru ceglanego a w części z płyty betonowej to osobno będzie brane pole powierzchni jednej części i osobno drugiej. Jeśli w ścianie są drzwi, świetliki itp. to należy osobno określić pole powierzchni drzwi, pole powierzchni okna itd. Następnie dla każdej wyznaczonej powierzchni należy wyznaczyć współczynniki Uk (przewodność termiczna w W/m2 °C z tabeli 4 lub innych dostępnych tabel). Mając pola powierzchni Ak oraz współczynniki przewodności Uk, wyznacza się sumę iloczynów

[W/oC]

3. Przyjmując z tabeli 2 właściwy współczynnik wymiany powietrza N, oraz mając objętość pomieszczenia, wyznacza się wartość NV/4 (W/m2).

4. Oblicza się straty cieplne na 1°C:

[W/oC]

5. Na podstawie tabeli 1, określa się temperaturę komfortową t1 dla danego pomieszczenia oraz przyjmuje się średnią temperaturę zewnętrzną t0 za określony sezon grzewczy.

6. Oblicza się straty cieplne na jednostkę powierzchni podłogi:

[W/m2]

7. Na podstawie przyjętego czasu trwania ogrzewania w ciągu doby, wyznacza się z wykresu 1 lub za pomocą wzoru (8), współczynnik przewymiarowania mocy P.

8. Określa się moc G w (W) grzejników dodatkowych lub innych źródeł ciepła o ile występują one w danym pomieszczeniu.

9. Oblicza się wymaganą moc cieplną ogrzewaczy kwarcowych na jednostkę powierzchni podłogi:

[W/m2]

gdzie iloraz Qt/Af wyznacza się w p-cie 6 lub dobiera z tabeli a iloraz G/Afuwzględnia się o ile występuje dodatkowe ogrzewanie oraz całkowitą moc w [kW]

[kW]

Przybliżone określenie mocy jednostkowej strat Qt/Af można dokonać na podstawie tabeli 3. Wyznaczoną wartość Qt/Af należy wstawić do równania
w punkcie 9.

Podany wyżej sposób wyliczania strat cieplnych Qt (wzór (5)) zakłada, że za wszystkimi powierzchniami Ak (na zewnątrz) jest ta sama temperatura t0. Jest to niekiedy słuszne ale jeśli za którąś powierzchnią Ak znajduje się przestrzeń o innej temperaturze niż za innymi powierzchniami np. pod podłogą lub gdy pomieszczenie sąsiaduje jedną ścianą z innym pomieszczeniem o temperaturze t0′ – to w wzorze (5) należy osobno dodać składnik 1,1 Ak’ Uk’ (t1 – t0′ – q/60) i wtedy wzór (5) przyjmie postać:

gdzie: t0 – temperatura na zewnątrz powierzchni Ak (k = 1, 2 … n)

t0′ – temperatura na zewnątrz powierzchni Ak?

Jeśliby okazałoby się, że t0′> t1 to cały składnik w w/w wzorze zmieni znak na ujemny co oznacza, że energia cieplna jest dostarczana z drugiego -pomieszczenia.

Ochrona przed kondensacją pary wodnej i przed szronieniem

Ogrzewanie może być potrzebne podczas zimnej pogody poza porą przebywania ludzi w pomieszczeniu, dla zapobieżenia tworzenia się szronu lub kondensacji pary wodnej, co może być szkodliwe dla artykułów znajdujących się w tym pomieszczeniu. Ogrzewanie kwarcowe spełnia wymagania dla tego typu ochrony. Ochrona od szronienia wymaga, żeby temperatura była utrzymywana powyżej temperatury zamarzania natomiast ochrona przed kondensacją wymaga zastosowania temperatury ok. +8°C i zapewnienia stosownej wentylacji. Ponieważ warunki szronienia i kondensacji pary wodnej zazwyczaj występują w porze nocnej więc zbiega się to korzystnie z możliwością obniżenia kosztów ogrzewania przy zastosowaniu dwutaryfowych liczników energii elektrycznej, gdyż w okresie nocnym obowiązuje druga taryfa opłat za energię. Dodatkowo, należy zapoznać się z wymaganiami producentów chronionych artykułów co do szczegółowych wymagań działania ochrony przed szronieniem i kondensacją, gdyż wymagania te będą miały wpływ na sposób sterowania ogrzewaczami kwarcowymi np. może wystąpić konieczność zastosowania automatycznej regulacji temperatury przez zastosowanie specjalizowanych kontrolerów.

Rozmieszczanie ogrzewaczy kwarcowych

Maksymalne wykorzystanie ogrzewania kwarcowego jest osiągane przy bocznym oświetleniu miejsc zajmowanych przez ludzi, szczególnie gdy promieniowanie pada z dwu przeciwległych stron a najwyższa intensywność promieniowania przypada na miejsca blisko nieizolowanych ścian lub drzwi wyjściowych (o ile występują w danym miejscu). Zaleca się montowanie ogrzewaczy kwarcowych wysoko na bocznych ścianach lub kolumnach z skośnym, w dół ukierunkowanym strumieniem cieplnym. Typowe rozmieszczenie ogrzewaczy kwarcowych, przy ogrzewaniu ogólnym (całej powierzchni podłogowej), pokazano na rys. 1.


Rys. 1. Typowe rozmieszczenie ogrzewaczy przy ogrzewaniu ogólnym

Ogrzewacze kwarcowe, testowane i zatwierdzane w zakresie bezpieczeństwa elektrycznego, przez Electricity Council, były testowane stosownie do wymagań normy brytyjskiej BS 3456 Section 2.10 „Room heating and similar appliances” i spełniają wymagania dla urządzeń zawieszanych wyżej niż 2,1 m ponad powierzchnią podłogi.

Instalowanie

Następujące punkty powinny być brane pod uwagę podczas instalowania ogrzewaczy kwarcowych:

  • obudowy ogrzewaczy muszą być montowane w pewnym oddaleniu od powierzchni ściany. Konieczny minimalny odstęp podają zalecenia producenta.

  • obudowa i reflektor mogą być tak pozycjonowane aby strumień promieniowania pokrył żądaną powierzchnię.

  • osłony bezpieczeństwa powinny być zastosowane zawsze gdy istnieje prawdopodobieństwo zniszczenia lampy przez ruchome przedmioty lub istnieje możliwość dotknięcia gorącej powierzchni.

  • należy sprawdzić czy w ogrzewanym pomieszczeniu występują niebezpieczne opary lub duże stężenie kurzu. W razie wątpliwości należy zasięgnąć porady specjalistów.

  • w razie występowania stref zagrożeń spowodowanych wysoką temperaturą lamp ogrzewaczy, ogrzewacze muszą być umieszczone za ekranami ze specjalnego ceramicznego lub kwarcowego szkła. Należy zauważyć, że taki ekran zredukuje w pewnym stopniu intensywność promieniowania cieplnego o czym wcześniej wspomniałem.

  • okablowanie systemu grzewczego powinno spełniać wymagania przepisów dotyczących instalacji elektroenergetycznych wnętrzowych.

  • skrzynki rozdzielcze i przewody muszą być użyte zgodnie z wymaganiami producentów.

W przypadku ogrzewania ogólnego, powinno się zapewnić w miarę jednorodne natężenie promieniowania cieplnego w tzw. płaszczyźnie pracy tj. typowo 1 m powyżej poziomu podłogi. Nierównomierność natężenia nie powinna przekraczać ok. 20%. Jednak niektóre miejsca np. stanowiska pracy blisko często otwieranych drzwi wyjściowych czy też blisko nieizolowanych ścian pomieszczenia, będą wymagały większej intensywności promieniowania cieplnego. Pole powierzchni jakie może pokryć ogrzewacz jest podawane przez producentów ogrzewaczy. Większość ogrzewaczy ma możliwość zmiany kąta nachylenia reflektora, stosownie do wymagań użytkownika, jednak trzeba mieć na uwadze, że przy złym usytuowaniu ogrzewaczy zmiana kąta nachylenia może nie być wystarczająca dla poprawienia skuteczności ogrzewania Dla ogrzewania punktowego wymagane jest określenie powierzchni pokrytej promieniowaniem cieplnym oraz właściwe usytuowanie ogrzewacza dla pokrycia tej powierzchni. Dane techniczne producenta podają powierzchnię pokrycia w funkcji wysokości montowania ogrzewacza.

24.2. Elektryczne promienniki podczerwieni SOLART

Budowa promiennika SOLART

Wszystkie stosowane wysokotemperaturowe kwarcowe lampy podczerwieni wymagają odpowiedniej konstrukcji obudowy, by podczas swojej długiej pracy (średnio ok. 5-7 tys. godzin) nie zmieniły parametrów, oraz przedwcześnie nie ulegały zniszczeniu. . Reflektory pod wpływem różnych warunków otoczenia i wysokich temperatur, tracą refleksję ( odbicie) co sprawia zwiększoną absorpcję promieni IR i w konsekwencji jego zniszczenie . W praktyce reflektory należy wymienić po ok. 7 tys. godzin pracy

W obudowie wykonanej prawidłowo, ceramiczne końcówki lampy powinny w największym stopniu oddawać nadmiar gromadzącego się w tym miejscu ciepła, ponieważ wysoka temperatura przepala przewód wychodzący z rurki kwarcowej. Najlepszym rozwiązaniem jest umiejscowienie ceramicznych końcówek lampy na odpowiednio ukształtowanym radiatorze, wówczas stykają się z nim jak największą powierzchnią.

1 wysokiej jakości aluminiowe prasowane obudowy

2 wysokiej jakości aluminiowe prasowane radiatory

3 siatka stalowa ocynkowana wieńcząca tył promiennika umożliwia idealne chłodzenie części wewnętrznych

4 specjalne, wciskane w obudowę nakrętki z gwintem metrycznym ułatwiające łatwe skręcanie obudowy

5 śruby metryczne

6 blaszane aluminiowe odbłyski boczne uniemożliwiają promieniom IR nagrzewanie ceramicznych końcówek lampy oraz radiatora

7 łatwo wymienialny, wysoko polerowany, pokryty tlenkami blaszany aluminiowy reflektor

Specjalne, wysokiej jakości przewody montowane w promiennikach SOLART

DIN VDE 0298 oraz DIN VDE 001

Przewody : linki z izolacją teflonową o zwiększonej odporności termicznej do +205 C, niepalne, wysoka oporność izolacji, wysoka plastyczność i wytrzymałość mechaniczna, odporność na przebicia i zadrapania, całkowita odporność na warunki atmosferyczne. Produkt zgodny z wytycznymi Wspólnoty Europejskiej w zakresie niskich napięć nr 73/23/EWG, CE.

Stosowane lampy kwarcowo-halogenowe

DNA 1500°C (1630nm) – kwarc przezroczysty

GOLD HeLeN 2200°C (1200nm) – nawierzchniowy

Ruby Slim 2200°C (1200nm) – kwarc koloru rubinowego

Instalowanie liniowych promienników kwarcowych SOLART

Promiennik powinien być podłączony do gniazdka zasilającego z bolcem ochronnym:

10A- model SOLART S1A-P

16A – model SOLART S1B-P

.

SOLART S1A – P jest promiennikiem w którym zastosowano jedną lampę

halogenowo-kwarcową o mocy 1,5 lub 2kW /230V~

SOLART S1B – P jest promiennikiem dwulampowym ,

każda zastosowana lampa halogenowa posiada moc 1,5kW/230V~

Przewody kabla zasilającego oznaczone są w następujący sposób:

Zielony i żółty – ziemia (PE) – podłączony do obudowy

Niebieski – przewód neutralny (N)

Czarny lub brązowy – przewód fazowy (L)

Jeśli przewód zasilający nieodłączalny ulegnie uszkodzeniu , to powinien on być zastąpiony

Jeśli przewód zasilający nieodłączalny ulegnie uszkodzeniu , to powinien on być

zastąpiony przez specjalny przewód lub zespół dostępny u wytwórcy lub w

specjalistycznym zakładzie naprawczym.

Inne uwagi do montażu promienników elektrycznych SOLART

* Nie używać promiennika w strefach zagrożonych wybuchem
* Nie używać promiennika bezpośrednio przy wannie, natrysku lub basenie kąpielowym.
* Nie umieszczać promiennika bezpośrednio pod ściennym gniazdem wtykowym.
* W żadnym wypadku promienniki nie mogą być obsługiwane przez dzieci,

lub osoby niepełnosprawne.

* Nie wolno używać promiennika bez osłony ogniowej (kratka osłaniająca)
* Nie używać łącznie z programatorem czasowym, ani innym urządzeniem załączającym promiennik automatycznie – istnieje ryzyko powstania pożaru.

– Nie należy bezpośrednio patrzeć w odbłyski pracującego promiennika.

Konserwacja

Przed przystąpieniem do czyszczenia urządzenie należy odłączyć z sieci zasilającej.

Okresowo należy przedmuchać gromadzący się kurz na odbłyśnikach.

Zabrudzoną lampę należy przemyć czystą, miękką szmatką, zwilżoną w spirytusie.( Do mycia lampy nie używać denaturatu)

.

Instrukcja wymiany lampy halogenowej

UWAGA: Odłączyć promiennik od sieci zasilającej

Odkręcić kratkę ochronną .

W modelach: S1A-P, S1B-P odkręcić 4 śruby w obu bokach obudowy, zdjąć obudowy. Odłączyć przewody lampy od płytek połączeniowych, następnie zdjąć klipsy zaciskające ceramiczne końcówki lampy na obu jej końcach. Wymienić lampę , uważając by nie zadrapać lub pobrudzić odbłysku reflektora. Po wymianie lampy czynności powtórzyć odwrotnej kolejności

Uwaga: Podczas zakładania lampy halogenowej należy uważać żeby nie dotknąć rurki kwarcowej palcami. Jeśli zostanie dotknięta, należy ją dokładnie przemyć czystym spirytusem.

Dane techniczne

Okres gwarancji promiennika 36 miesięcy od daty sprzedaży

Okres żywotności odbłyśnika – ok. 6000 godzin

Okres żywotności lamp – ok. 6000 godzin

Elektryczny przenośny promiennik halogenowo-kwarcowy

Instrukcja obsługi przenośnych promienników kwarcowych

S1A-P S1B-P

Instrukcja instalacji liniowych promienników kwarcowych. Modele SOLART szeregu S1A010 – S3F180

Jeśli przez nieuwagę dotknięta została powierzchnia lampy lub powierzchnia rurki kwarcowej, należy przemyć dotknięte miejsca miękką szmatką zwilżoną alkoholem metylowym lub czystym spirytusem (ale nie denaturatem). Pozostawione tłuste plamy po palcach doprowadzają do przedwczesnego uszkodzenia lampy. Wszystkie instalacje muszą być wykonane zgodnie z obowiązującymi przepisami bezpieczeństwa dotyczącymi instalacji urządzeń elektroenergetycznych. W razie wątpliwości należy konsultować się z wykwalifikowanym personelem służb energetycznych.

Instalowanie liniowych promienników kwarcowych SOLART

Jeśli promiennik podłączony będzie do domowego gniazdka zasilającego (10A), należy postępować jak podano niżej. Do domowych gniazd zasilających można podłączyć tylko promienniki SOLART z jedną lampą grzewczą lub promiennik przenośny.

Uwaga: Urządzenia muszą być uziemiane

Przewody kabla zasilającego oznaczone są w następujący sposób:

Zielony i żółty – ziemia (PE) – podłączony do obudowy

Niebieski – przewód neutralny (N)

Czarny lub brązowy – przewód fazowy (L}

Jeśli kolory przewodów kabla zasilającego urządzenia nie są zgodne z kolorami przewodów w szafce rozdzielczej lub tablicy rozdzielczej, z których to urządzenie ma być zasilone, należy postępować następująco:

* przewód urządzenia w kolorze zielonym i żółtym musi być dołączony do zacisku tablicy (lub szafki rozdzielczej) oznaczonego literą E lub symbolem uziemienia lub także kolorem zielonym i żółtym.
* Przewód w kolorze niebieskim musi być podłączony do zacisku oznaczonego literą N
* Przewód w kolorze brązowym (czerwonym) lub czarnym musi być podłączony do zacisku oznaczonego literą L lub kolorem czerwonym

Zalecaną wysokość zawieszenia urządzenia pokazano na rysunku a parametry w tabeli 1. Należy solidnie zamocować wspornik do powierzchni (np. ściany) wykorzystując gotowe otwory w wsporniku. Zamocować promiennik w wsporniku używając śrub i nakrętek będących w wyposażeniu a następnie należy ustawić żądaną pozycję kątową i ustalić przez dokręcenie śruby na wsporniku z tyłu obudowy. Podczas ustalania pozycji kątowej zawsze należy pamiętać o odłączeniu urządzenia od sieci zasilającej. Promiennik może być instalowany tylko w taki sposób, żeby lampa halogenowa była w pozycji poziomej tzn. oba jej końce były na tej samej wysokości.

W zastosowaniach przemysłowych urządzenie musi być zasilone przez wyłącznik dwubiegunowy (M.C.B.) o współczynniku krotności prądu 6-10 ln (ln – prąd znamionowy wyłącznika). Dobór wyłącznika w zależności od typu promiennika lub wartości mocy instalowanej.

Podłączenie

Odkręcić klapkę osłaniającą wejściowe zaciski przyłączeniowe, położyć kabel zasilający przez wlot przewodowy osłony i podłączyć przewody kabla do zacisków przyłączeniowych i zacisku uziemienia ochronnego.

Następnie należy przykręcić urządzenie do wspornika, ustawić żądany kąt i unieruchomić w tej pozycji przez dokręcenie śruby z tyłu obudowy. Zawsze przy regulacji położenia kątowego upewnić się, że urządzenie jest odłączone od sieci zasilającej (jest nie zasilone). Urządzenie musi być usytuowane tak, że zapewnić poziome położenie kwarcowe rurki promiennika.

Zabrania się łączenia zacisku PE z zaciskiem N

  • Należy stosować kable o właściwym przekroju.

  • Nie należy bezpośrednio patrzeć w odbłyski pracującego promiennika.

  • Nie należy stosować promienników w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem.

  • Łączniki zastosowane do odłączania zasilania muszą mieć odległość między rozwartymi stykami co najmniej 3mm.

  • Promienników nie wolno używać na budowach, w szklarniach, itp.

Schemat instalacji wewnętrznej w promienniku trójfazowym S3F 090, 135, 180

Schemat instalacji wewnętrznej w promienniku jednofazowym S1A 010, 015, 020

Schemat instalacji wewnętrznej w promienniku trójfazowym S3C 030, 045, 060

Schemat instalacji wewnętrznej w promienniku trójfazowym S3L060, 090, 120

Strategia regulacji

Ogrzewanie ogólne

W większości zastosowań ogrzewaczy kwarcowych najlepszym sposobem sterowania pracą ogrzewaczy jest sterowanie za pomocą programowanego zegara czasowego (timer) umożliwiającego włączanie i wyłączanie ogrzewania w zaprogramowanym czasie. Umożliwia to uzyskanie zmiennego cyklu dobowego np. pięć dni w tygodniu przez dwie godziny dziennie. Ponieważ instalacja grzewcza jest dobrana do odpowiedniego poziomu temperatury w najbardziej zimne dni, podczas dni cieplejszych wymagane jest ograniczenie mocy cieplnej aby zapobiec przegrzaniu oraz zredukować koszty ogrzewania. To ograniczenie mocy może być osiągnięte przez:

– sterowanie ręczne – pozwala na załączenie określonej liczby lamp, wystarczającej w danych warunkach. ten sposób może być używany tylko gdy zapewniona jest właściwa obsługa dozorująca w trybie ciągłym.

– sterowanie automatyczne – termostat kontroluje temperaturę w żądanym miejscu i utrzymuje ją na wymaganym poziomie automatycznie załączając i wyłączając lampy grzewcze.

Termostaty powinny mieć czujnik z tzw. czarną bańką do pomiaru temperatury promieniowania cieplnego (ciepła bezpośredniego) lub też, w przypadku ogrzewaczy wielokrotnych, normalny czujnik mierzący temperaturę powietrza (ciepło wtórne).

Termostaty powinny być mocowane następująco:

  • dla kontroli temperatury – na wysokości 1-1,5 m powyżej powierzchni podłogi. Właściwe miejsce montażu to kolumny lub ściany.

  • podstawa montażowa czujnika z „czarną bańką” powinna być wyposażona w lokalny izolator cieplny bądź powierzchnię odbijajacą, przyległą do bańki czujnika. Zadaniem izolatora lub powierzchni odbijającej jest niedopuszczenie do podniesienia temperatury czujnika przez rozgrzaną podstawę montażową. Punkt przełączenia termostatu powinien być ustawiony na wymaganą temperaturę t1 lub nieco powyżej.

  • termostaty dla kontroli temperatury powietrza powinny być ekranowane termicznie od bezpośredniego strumienia cieplnego.

Liczba ogrzewaczy sterowanych jednym termostatem powinna być ograniczona do trzech. termostaty regulujące temperaturę powietrza powinny być stosowane tylko do ograniczenia ilości włączonych lamp. Ponieważ punkt regulacji tych termostatów powinien być ustawiony poniżej wymaganej temperatury komfortowej (tabela 1), nie powinny one wyłączać wszystkich ogrzewaczy. Tą funkcję może spełniać osobny termostat, ustawiony na poziom temperatury komfortowej i sterujący wszystkim ogrzewaczami.

Ogrzewanie punktowe

Sterowanie przełączaniem, w tym przypadku jest najlepszą metodą ogrzewania Jednak celowe jest zainstalowanie termostatu górnej temperatury dopuszczalnej dla ograniczenia ogrzewania w cieplejsze dni. Można używać wyłącznik czasowy do wyłączania ogrzewania po zakończeniu pracy na ogrzewanych stanowiskach.

Ochrona przed szronieniem i kondensacją

W tym przypadku powinien być instalowany termostat temperatury minimalnej, ustawiony na ok. +5°C dla ochrony przed szronieniem albo na ok. +8°C dla ochrony przed kondensacją.

Obsługa

Obsługa ogrzewaczy powinna być przeprowadzana przy wyłączonych ogrzewaczach. Reflektory ogrzewaczy wymagają okresowego oczyszczania, stosownie do wymagań producenta. Zabronione jest dotykanie gołą ręką (palcami) powierzchni lampy grzewczej. Jakiekolwiek ślady palców powinny być usuwane stosownym rozpuszczalnikiem (czysty spirytus). średni czas pracy lamp ogrzewaczy wynosi ok. 5.000 godz. gdy lampa jest wymieniana, należy zwrócić uwagę na właściwe ustawienie je w stosunku do reflektora aby nie uległa zmianie charakterystyka promieniowania. Normalna obsługa ogrzewaczy łącznie z kontrolą zacisków elektrycznych i sygnalizatorów, powinna być przeprowadzana przynajmniej raz w roku.

Bezpieczeństwo

Energia promieniowania z lamp ogrzewaczy kwarcowych jest podobna o promieniowania słonecznego i tak jak nie powinno się bezpośrednio patrzeć na słońce tak nie powinno się bezpośrednio patrzeć na włączone lampy.

Czy promieniowanie podczerwone jest bezpieczne?

Pojęcie „podczerwone” jest mylnie pojmowane jako coś nowego, tajemniczego a słowo „promieniowanie” jest podejrzane. Promieniowanie podczerwone istnieje wokół nas od zawsze. Każdy obiekt mający temperaturę powyżej zera absolutnego (-273°C) emituje promieniowanie podczerwone – promieniuje również ludzkie ciało.

Długość fal

Jak wiadomo w przyrodzie występują różnego rodzaju promieniowania, ale potrzeba uświadomić sobie, że większość z nich nie jest szkodliwa dla zdrowia. Dotyczy to między innymi promieniowania podczerwonego i widzialnego. Oba rodzaje promieniowania są bardzo zbliżone do siebie co ilustruje poniższa tabelka.

Promienniki elektryczne wytwarzają promieniowanie podczerwone w przedziale długości fali od 2 do 12 mikrona, są to wartości zbliżone do światła widocznego a więc nieszkodliwe. Promieniowanie podczerwonego nie leży w obszarze groźnym czy szkodliwym dla zdrowia a niektórzy wręcz upatrują w nim źródło lepszego samopoczucia, oczywiście w przypadku odpowiedniego jego natężenia.

Najlepszym rodzajem lamp w każdym zastosowaniu są takie, których charakterystyka promieniowania odpowiada charakterystyce absorbcji oświetlanej powierzchni.

Długie fale – 3 mikrony – 10 mikronów typowa temperatura 700°C.

Średnie fale – 1.4 mikrona – 3 mikrony typowa temp. 950°C – 1600°C.

Krótkie fale – 0.78 mikrona – 1.4 mikrona typowa temp. 2200°C.

Długie fale są najmniej wrażliwe na kolor i łatwo absorbowane są przez wodę

Średnie fale są również mało wrażliwe na kolor i łatwo absorbowane przez wodę i wiele rodzajów plastików i farb. Krótkie fale natomiast są bardziej penetrujące niż długie i są dobre do podgrzewania metali ale mogą także praktycznie bez strat przechodzić przez materiały przezroczyste.

Wydajność energetyczna

Ogrzewacze kwarcowe są energetycznie wydajne w porównaniu do innych form ogrzewania przestrzeni dużych budynków o dużym współczynniku wymiany powietrza (wentylacja). Są trzy szczególne powody wpływu zastosowania ogrzewaczy na poprawę współczynnika zużycia energii:

* bezpośrednie promieniowanie cieplne ma znaczący udział w zapewnieniu wymagań temperaturowych, temperatura powietrza może być niższa przy zachowaniu temperatury komfortowej. Powoduje to mniejsze ogólne straty ciepła przy zastosowaniu ogrzewaczy kwarcowych.

* bezpośrednie promieniowanie cieplne dostarcza natychmiastowego ogrzewania po włączeniu i dlatego czas podgrzewania wstępnego ulega maksymalnej redukcji.

* ogrzewanie punktowe może być dostarczone wydajnie bez niepotrzebnego ogrzewania obszarów nie wymagających ogrzewania.

Na przykład, można rozważyć nieizolowane pomieszczenie fabryczne o wymiarach 15 m 7,5 m 5 m wys. Przyjmując współczynnik wymiany powietrza
N = 1,5, obliczeniowe straty ciepła dla takiego pomieszczenia wyniosą ok. 1300 W/°C. Normalnie, wymagana jest intensywność ogrzewania 11,6 W/m2 oC, jednak wykorzystując efekt bezpośredniego ogrzewania przy ogrzewaniu kwarcowym, intensywność ogrzewania można zmniejszyć do 9,7 W/m2 °C. Dla pełnego sezonu grzewczego 10 godz. dziennie, 5 dni w tygodniu oraz biorąc pod uwagę wewnętrzne wspomagające źródła ciepła, efektywny czas pracy ogrzewaczy może być zredukowany do 90% przy użyciu ogrzewaczy kwarcowych. Dlatego energia zużyta w sezonie październik – kwiecień, przy zastosowaniu ogrzewaczy kwarcowych, wyniesie 164 kWh/m2. Porównawczo, przy zastosowaniu ogrzewania konwekcyjnego, zużycie energii wyniesie 210 kWh/m2, czyli oszczędność energii wyniesie 22%.

Informacje o zastosowaniu promieniowania podczerwonego

Ogrzewacze kwarcowo-halogenowe mogą pracować w ruchu ciągłym lub przerywanym. Szczególnie przydatne są dla wielkokubaturowych obiektów, lub źle izolowanych i przewiewnych. Mogą być wykorzystane do ochrony rur i zbiorników przed zamarzaniem, gdy np. musimy ogrzać obszary, które otwarte
z jednej lub wielu stron, dla obiektów wymagających całodobowej ochrony przed szronem lub kondensacją pary wodnej, dla budynków, gdzie stanowiska pracy obejmują mały procent powierzchni, a same wymagają komfortowych warunków temperaturowych. Promienniki można umieszczać stacjonarnie pod sufitem lub na ścianach. Umieszczone na dodatkowych ruchomych stojakach z regulacją wysokości zawieszania będą mogły być używane w różnych miejscach i z różnym przeznaczeniem.

Ogrzewanie kwarcowo-halogenowe może być stosowane jako:

  • ogrzewanie ogólne (np. całe pomieszczenie)

  • ogrzewanie strefowe (np. tylko jedno wyznaczone miejsce pracy)

  • ogrzewanie zlokalizowane (np. tylko jeden fragment)

  • wewnętrzna ochrona przed zamarzaniem ( np. ochrona instalacji wodnej)

możemy je stosować zarówno w obiektach użyteczności publicznej takich jak np.:

szkoły, przedszkola….

budynki władz miejskich, biura…

kościoły, obiekty sakralne

hale sportowe, stadiony…

magazyny handlowe, hurtownie, punkty sprzedaży…

biblioteki, czytelnie…

restauracje, bary…

dworce kolejowe, autobusowe, porty lotnicze…

jak również w:

ogrodnictwie (szkółki roślinne i centra ogrodowe)

rolnictwie i hodowli zwierząt

przemyśle przetwórczym np. mleczarnie, pakowanie i sortowanie warzyw i owoców (wąskokątne )

fabrykach

magazynach

suszarniach

stoczniach remontowych etc..

Ogrzewacze kwarcowe mogą być używane do ogrzewania sporadycznego lub też długotrwałego w następujących zastosowaniach:

* ogrzewanie ogólne,

* ogrzewanie strefowe,

* ogrzewanie punktowe,

* ochrona przed szronieniem,

* ogrzewanie obszarów na wolnym powietrzu.

Niektóre typy pomieszczeń szczególnie zalecanych do ogrzewania ogrzewaczami kwarcowymi:

* stołówki,

* kościoły,

* hale użyteczności publicznej,

* hale wystawowe,

* fabryki

* warsztaty samochodowe,

* hangary,

* wnęki wyładunkowe i załadunkowe,

* hale sportowe,

* magazyny,

* warsztaty.

Podczas gdy ogólny sposób ogrzewania radiacyjnego ma zapewnić w miarę jednolitą intensywność ogrzewania całej powierzchni, niektóre lokalizacje miejsc ogrzewania wymagają specjalnego traktowania. Są nimi zazwyczaj te miejsca gdzie występują zwiększone straty ciepła i w związku z tym znaczne pogorszenie warunków komfortu cieplnego. Na przykład zwiększonego poziomu ogrzewania mogą wymagać:

* obszary sąsiadujące z drzwiami często otwartymi na zewnątrz lub do pomieszczeń nieogrzewanych. W tych obszarach może pojawić się niższa temperatura powietrza,

* obszary usytuowane blisko nieizolowanych lub słabo izolowanych ścian np. okna z pojedynczymi szybami. Przebywanie w takich obszarach stwarza dyskomfort cieplny z powodu niskiej temperatury tych powierzchni w zimną pogodę,

Nie wolno stosować ogrzewaczy kwarcowych w określonych strefach zagrożenia wybuchowego z powodu względnie wysokiej temperatury powierzchni lamp grzewczych i dużej gęstości promieniowania w pobliżu ogrzewacza. W obszarach o zmniejszonym zagrożeniu wybuchowym dopuszczalne jest stosowanie ogrzewaczy kwarcowych pod warunkiem umieszczenia ich poza strefą zagrożenia a promieniowanie cieplne wprowadzane będzie do strefy przez ekrany z odpowiedniego szkła. Straty ciepła w ekranach zależeć będą od ich charakterystyk transmisyjnych. Także kąt rozwarcia wiązki cieplnej ulegnie powiększeniu.

Czasem konieczne jest użycie osłon bezpieczeństwa dla zapobieżenia fizycznemu zniszczeniu lub dla ochrony przed dotknięciem gorącej powierzchni ogrzewacza. Osłony takie muszą być stosowane np. w halach sportowych oraz wszędzie tam gdzie ogrzewacze są zawieszone na wysokości niższej niż 2,2 m nad podłogą.
Promieniowanie podczerwone jest to część widma o długości fal zaraz za czerwienią ,widzialnej części pasma. Zakres długości tych fal mieści się między 760 nm a 10000 nm i jest podzielony na trzy części :

krótkofalowe promieniowanie podczerwone – 780 – 1400 nm ( IR-A )

średniofalowe promieniowanie podczerwone – 1400 – 3000 nm ( IR-B )

długofalowe promieniowanie podczerwone – 3000 – 10000 nm ( IR-C )

Podczerwień jest niewidzialna dla ludzkiego oka, jest jednak odczuwalna

w postaci ciepła.

Dzieje się to w ten sposób, że kiedy promieniowanie IR pada na objekt na swojej drodze, jego energia jest absorbowana i zamieniana na ciepło. Używamy takiego ogrzewania na wiele sposobów, ale zajmiemy się tylko tymi, dotyczącymi sfery osobistej człowieka. Na tym polu używamy podczerwieni w szerokiej gamie zastosowań – w leczeniu, komfortowym ogrzewaniu i do suszenia włosów.

Podczerwień w leczeniu

Promieniowanie podczerwone padając na ludzką skórę, zostaje częściowo odbite. Pozostała część jednak zostanie wchłonięta i zamieniona na ciepło. Poniżej pokazana jest krzywa średniego względnego odbicia przez ludzką skórę jako funkcje długości fali. Widzimy, że odbicie zmniejsza się gwałtownie kiedy przechodzimy ze światła widzialnego do promieniowania podczerwonego. To znaczy, że większa cześć energii promieniowania podczerwonego wnika w skórę, gdzie wytwarzane jest ciepło. Efekty promieniowania zależą od tego jak głęboko penetruje ono skórę. Głębokość penetracji zależy przede wszystkim od grubości skóry oraz długości fal promieniowania . Im krótsza fala tym głębsza penetracja.

Skóra ludzka składa się z trzech warstw :

– naskórek na powierzchni, grubości ok. 0.5mm

– skóra właściwa ok. 1.5 mm grubości

– tkanka podskórna

Jeśli długość fali jest taka, że większa część jest absorbowana przez naskórek, wkrótce pojawi się ból chyba, że poziom promieniowania będzie utrzymywany na niższym poziomie. Promieniowanie tego rodzaju jest mniej odpowiednie do intensywnego terapeutycznego wykorzystania. Może jednak być użyte jako ogólne ogrzewanie dla zapewnienia komfortu i relaksu.

Promieniowanie krótkofalowe może łatwiej osiągać głębiej leżące tkanki, jak widać w tabeli

Promieniowanie to jest przydatne w różnych przypadkach

a/ Ciepło jest wytwarzane na większej powierzchni skóry, dzięki temu więcej energii promieniowania jest dostarczone przed osiągnięciem granicy bólu.

b/ Z ogólnej ilości zaabsorbowanego promieniowania dużo większy procent osiąga te obszary, gdzie ciepło jest najbardziej potrzebne.

c/ Ciepło wytworzone w dwu głębszych warstwach skóry jest efektywniej wykorzystane, gdyż naczynia krwionośne w tych warstwach są powiększone. Powiększony przepływ krwi i limfy jest korzystny dla procesu gojenia. Lampy emitujące krótkofalowe promieniowanie w okolicach 1000 nm ( IR – A ) mają szerokie zastosowanie w celach terapeutycznych. Są to między innymi – leczenie reumatyzmu, przeziębień, lumbago, nerwobóli, ulżenia bólów mięśni, w sporcie

Podczerwień dla relaksu i komfortu

Jest faktem ogólnie przyjętym, że ciepło pomaga w relaksacji. Dlatego ogólne promieniowanie całego ciała jest lepsze niż promieniowanie skupione. Zostały opracowane duże urządzenia wykorzystujące kwarcowe promienniki podczerwieni ze szkła dmuchanego. Takie jednostki idealnie nadają się do ogólnego komfortowego ogrzewania ,napromieniowywania przestrzeni zamkniętych.

Największe możliwości zastosowania ogrzewania promieniowaniem o wysokim natężeniu są jednakże w ogrzewaniu powierzchniowym i przestrzennym. Ten rodzaj ogrzewania komfortowego często znajduje zastosowania w miejscach, gdzie ludzie są ubrani lekko a aktywność ich ciała – niska.

Przykłady :

Leczenie kliniczne , badania lekarskie , masaże sportowe , fizjoterapia , opalanie .W solariach używa się jednej lub dwu lamp podczerwonych zainstalowanych poza lampami ultrafioletowymi.

Halogenowe promienniki podczerwieni zapewniają liczne korzyści przy ogrzewaniu skóry w kabinach sauny dzięki ich wysokiej wydajności ogrzewania i głęboko wnikającemu w skórę promieniowaniu podczerwonemu. Rezultat, to optymalny efekt ogrzania z maksymalnym komfortem użytkownika.

Bezpośredni przepływ ciepła

Kabiny o krótkich falach podczerwonych działają na zasadzie bezpośredniego ogrzewania. Halogenowe promienniki podczerwieni emitują krótkofalowe promieniowanie podczerwone , które bezpośrednio nagrzewa skórę bez żadnego procesu przesyłającego ciepło.

Natychmiastowe ogrzewanie podczerwienią

Tradycyjne sauny stosują zupełnie inną metodę, wykorzystującą otaczające powietrze jako medium pośredniczące. W tym przypadku grzejnik ogrzewa powietrze, które z kolei ogrzewa ściany, siedzenia kabiny oraz skórę użytkownika.

Wynikiem jest duża bezwładność cieplna która oznacza długi czas nagrzewania.

Zupełnie inaczej pod tym względem działają kabiny wyposażone w halogenowe promienniki podczerwieni. Ich użytkownicy mogą cieszyć się natychmiastowym nagrzewaniem skóry. Ogrzewanie może również być dostosowanie do indywidualnych potrzeb użytkownika.

Wygodniejsza, optymalna temperatura powietrza

Pośredni przesył ciepła w tradycyjnych kabinach wymaga wysokich temperatur powietrza (ok. 100°C)co dla wielu użytkowników okazuje się uciążliwe. Jednak przy metodzie bezpośredniego ogrzewania halogenowymi promiennikami podczerwieni, temperatura powietrza może być obniżana do poziomu optymalnego i przyjaznego dla skóry (ok.50°C).

Optymalna penetracja skóry

Aby osiągnąć wszystkie korzystne efekty promieniowania podczerwonego konieczne jest aby ciepło było absorbowanie głęboko w skórze. Ponieważ głębokość penetracji promieniowania podczerwonego jest silnie zależna od długości fali – ważny jest wybór odpowiedniego źródła promieniowania.

Długość fal emitowanych przez halogenowe promienniki podczerwieni jest zoptymalizowana dla maksymalnej penetracji skóry. Jeśli użyjemy źródeł fal o większych długościach (na przykład ?ciemne promienniki?) głębokość ich przenikania jest znacznie zredukowana i w konsekwencji szybciej pojawia się ból.

Podczerwień w suszeniu włosów

Lampy podczerwieni są coraz częściej używane do suszenia włosów w salonach fryzjerskich i gabinetach kosmetycznych. Możliwe jest użycie podczerwieni zamiast lub w dodatku do konwencjonalnych suszarek wykorzystujących ciepłe powietrze . Nadają się do różnych fryzur np. trwałej , farbowania , czy rozjaśniania . W porównaniu z dotychczas używanymi suszarkami lampy podczerwone mają szereg zalet takich jak :

– Działają cicho, podczas gdy suszarki konwencjonalne irytująco hałasują .

– Kiedy kilka suszarek pracuje jednocześnie normalna rozmowa jest niemożliwa.

– Fryzura lepiej się zachowuje , gdyż nie ma niepotrzebnych zawirowań powietrza

– Łatwo zmieniać temperaturę do różnych potrzeb w zależności od dostarczonej mocy, w ten sposób ogrzewanie może być kontrolowane w sposób ciągły a nie stopniowany

– Jeśli zachodzi taka potrzeba lampy mogą być indywidualnie włączane i wyłączane.

– Jednostki zawierające promienniki podczerwieni mogą łatwo być używane do suszenia tylko części włosów .

Ogrzewanie w kościołach z zastosowaniem elektrycznych promienników SOLART

Kościół o powierzchni 360 m 2 wymaga zainstalowania grzejników promiennikowych o całkowitej mocy grzewczej 60,48 kW. Aby uzyskać równomierną temperaturę w całym kościele należy zawiesić po 6 szt. promienników symetrycznie po przeciwległych stronach w odstępach co 3,42 m na wysokości 4,5-5m od poziomu podłogi. Łącznie byłoby potrzebne 12 szt. promienników, model S3C 060 o mocy znamionowej 5,04 kW każdy, uzyskamy wtedy komfort temperaturowy odpowiadający ok. 12 – 13°C. (tj. ok. 168 W/m2)

Jeżeli w kościele nie ma istniejącej instalacji elektrycznej należy doliczyć jeszcze jej koszt, który wynosi przeciętnie od 15 do 35 % kosztu promienników.

Koszty eksploatacji naszego systemu wyniosą na jedną mszę w zależności od stopnia zapełnienia kościoła odpowiednio :

– przy ok. 17 % zapełnieniu 3,53 zł – strefa 1

– przy ok. 33 % zapełnieniu 7,06 zł – strefa 2

* przy ok. 50 % zapełnieniu 10,59 zł – strefa 3

* przy ok. 66 % zapełnieniu 14,12 zł – strefa 4

* przy ok. 83 % zapełnieniu 17,65 zł – strefa 5

* przy 100 % zapełnieniu 21,18 zł – strefa 6

Wyliczenia dokonano na podstawie faktycznego zużycia energii wg wskazań licznika, przy zastosowaniu stawki za 1 kWh = 0,35 zł

Tak niskie koszty ogrzewania wynikają z faktu, że w naszym systemie nie ogrzewa się ogromnych ilości powietrza znajdującego się w kościele tylko bezpośrednio osoby i przedmioty znajdujące się w nim, które pochłaniają ciepło i natychmiastowo je odczuwają.

Główne zalety techniczne elektrycznego promiennika podczerwieni SOLART wyróżniające go pozytywnie na tle innych promienników podobnego typu dostępnych w kraju

Przede wszystkim jest to oryginalne rozwiązanie polskiej konstrukcji, zgodne z wymogami i trendami panującymi w świcie w tej dziedzinie techniki grzewczej.

Na szczególną uwagę zasługuje tu rozwiązanie konstrukcji obudowy, zapewniające w maksymalny sposób bezpieczeństwo urządzenia w tym m.in. zabezpieczające lampy oraz reflektor przed nadmiernym przegrzaniem. Ażurowa obudowa promiennika pozwala na przechodzenie swobodnie przez wnętrze promiennika dużej ilości powietrza, odbierającego zakumulowane ciepło z radiatorów, reflektorów, przewodów i innych wewnętrznych elementów a dodatkowa przesłona termiczna uniemożliwia nagrzewanie się końcówek lamp i radiatorów. Końcówki ceramiczne lamp leżą na odpowiednio ukształtowanym radiatorze i oddają nadmiar ciepła, co znacznie zwiększa i tak wysoką już żywotność lampy. Zastosowany reflektor, najnowszej generacji o lustrzanym odbłyśniku, pokrytym tlenkami metali o najwyższym współczynniku refleksji promieni podczerwonych, gwarantuje idealną odbijalność, minimalne nagrzewanie się i właściwy obszar zasięgu promieniowania.

Możliwość łatwej wymiany części zużywających się w trakcie normalnej eksploatacji urządzenia, a trzeba tu podkreślić, że np. odbłyśnik i lampa IR posiada trwałość ok. 6000 godzin pracy, sprawia, ze promiennik ten może pracować przez szereg lat bez potrzeby wymiany lampy czy reflektora. Praca promiennika w czasie 6000 godzin, czyni go znakomicie konkurencyjnym w stosunku do światowych urządzeń tego typu.

Estetyczna a przy tym prosta obudowa, pozwalająca na zastosowanie radiatorów chłodzących w promienniku oraz reflektora o średnim kącie rozsyłu promieni IR (reflektor standardowy) pozwala na szerokie jego zastosowanie w tym także do ogrzewania obiektów o znacznej kubaturze.

Możliwość zastosowania lamp o różnym kolorze poświaty (różowa, rubinowa, naturalna) produkowanych przez światowych liderów takich jak np. Phillips i Victory, przyczyniają się do zwiększenia technicznych możliwości zastosowawczych.

Promienniki SOLART produkowane są w zakresie mocy od 1 do 18 kW w różnych kolorach w tym także na specjalne żądanie kupującego celem dostosowania ich do kolorystyki wystroju wewnętrznego lub zewnętrznego. Posiadają one także odpowiednie certyfikaty potwierdzające brak szkodliwego oddziaływania na ustrój człowieka w postaci opinii PCBC i PZH także certyfikaty renomowanych laboratoriów potwierdzające ich wysoki standard wykonania i eksploatowania.

24.3. Halogenowo-kwarcowe promienniki podczerwieni- opisy porównawcze

Wstęp

O ile opisy różnych producentów , dotyczące istoty ogrzewania falami podczerwieni

są zgodne w opisie cech i zalet tego sposobu ogrzewania, szczególnie w sytuacji budynków wielkokubaturowych w których problem ogrzewania jest , w odniesieniu do innych sposobów ogrzewania (innych niż podczerwienią), bardzo trudny i kosztowny,

o tyle opisy technicznych rozwiązań urządzeń ogrzewania podczerwienią wprowadzają pewien bardziej lub mniej zamierzony chaos, utrudniając potencjalnemu użytkownikowi ocenę i właściwy wybór dostępnych na rynku ogrzewaczy podczerwienią. Dotyczy to szczególnie ogrzewaczy kwarcowo-halogenowych emitujących promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie 1.2 – 1.63 mikrometrów, tzw. krótkie promieniowanie podczerwone i tylko takich ogrzewaczy dotyczy niniejsze opracowanie.

Informacje techniczne

Energia podczerwieni jest energią promieniowania przechodząca przez przestrzeń w postaci fal elektromagnetycznych i podobnie jak światło może być odbijana lub skupiana. Teoretycznie, przejście podczerwonej fali elektromagnetycznej przez powietrze jest bezstratne i przekształcenie energii niesionej przez falę elektromagnetyczną w ciepło następuje w wyniku absorbcji energii w miejscu „oświetlanym” przez padające promieniowanie. W praktyce, powietrze i inne gazy absorbują pewną lecz znikomą część energii promieniowania tak, że w rezultacie ten sposób ogrzewania jest bardzo wydajny, prosty i w pewnych sytuacjach niezastąpiony.

Teoretycznie, źródło promieniowania podczerwonego opisane jest za pomocą tzw. teorii promieniowania ciała doskonale czarnego, dającej całościowy opis matematyczny tego zagadnienia. Najważniejszym wnioskiem tej teorii jest to, że energia promieniowania ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do czwartej potęgi jego temperatury absolutnej (prawo Stefana – Boltzmanna) co w praktyce oznacza , że im wyższa temperatura promieniującej powierzchni tym większa gęstość promieniowanej energii (cieplnej). Zdolność powierzchni do emitowania promieniowania jest zdefiniowana terminem emisyjność. Ten sam termin użyty jest do zdefiniowania zdolności powierzchni do absorbcji (pochłaniania) promieniowania. Idealne źródło może wypromieniować lub pochłonąć 100% całkowitej energii. Takie źródło określane jest jako ciało doskonale czarne o współczynniku emisyjności równym 1.

W praktyce nie istnieją materiały o właściwościach ciała doskonale czarnego, raczej określane są jako tzw. ciała szare o współczynniku emisyjności mniejszym od 1.Dla celów praktycznych można przyjąć, że kiepskie źródła promieniowania są kiepskimi absorberami promieniowania. W praktyce trudno jest wytworzyć źródło promieniowania (emiter) podczerwonego w postaci powierzchni promieniującej o odpowiedniej temperaturze. Np. trudno sobie wyobrazić płytę lub kulę wykonaną z aluminium, ogrzaną do odpowiedniej temperatury. Po pierwsze aluminium ma współczynnik emisyjności w granicach 0.04 – 0.19 (w zależności od gładkości powierzchni) ,czyli jest słabym źródłem promieniowania a po drugie , dla uzyskania wysokiej gęstości promieniowania należałoby rozgrzać powierzchnię do temperatury 1500 – 2200°C co oczywiście nie jest możliwe ze względu na temperaturę topnienia aluminium.
Z tych względów konstrukcja źródeł promieniowania podczerwonego przyjęła formę złożoną, dwuelementową. Pierwszym elementem, właściwym źródłem promieniowania jest lampa złożona z osłony ze szkła kwarcowego oraz włókna wolframowego. Włókno wolframowe, w dużym przybliżeniu, spełnia wymagania dla ciała doskonale czarnego i daje się bez problemu rozgrzać do wyżej podanej temperatury. Ponieważ lampa w postaci rurki lub bańki wysyła promieniowanie nie ukierunkowane ( w różnych kierunkach), konieczne jest zastosowanie drugiego elementu którego zadaniem jest ukierunkowanie możliwie całkowitej ilości wytworzonego promieniowania. Pozornie wydaje się, że jest to zadanie łatwe jednak właśnie właściwy dobór materiału i sposób wykonania takiego reflektora ma decydujące znaczenie dla uzyskania odpowiednich parametrów ogrzewacza, jego niezawodnej pracy a w konsekwencji zadowolenia użytkowników.

Budowa ogrzewaczy

Źródła promieniowania – lampy

Większość producentów ogrzewaczy stosuje halogenowe lampy grzewcze produkcji PHILIPSA, VICTORY lub GE. Halogenowe lampy podczerwieni są projektowane tak, żeby emitować ciepło zamiast światła. Niestety nie można łatwo wytworzyć promieni podczerwonych o odpowiedniej długości fali bez jednoczesnego wytworzenia pewnej ilości światła. Dużym problemem może być oślepiający blask przy mocach rzędu kilku kilowatów. Wyeliminowanie tego światła ( ok. 6% IR – promieniowania podczerwonego) osiąga się stosując filtry optyczne. Kwarc rubinowego koloru działa właśnie w taki sposób. Jedyną trudnością dla producenta takich lamp jest fakt, że bardzo trudne jest szczelne przeprowadzenie przewodów zasilających przez ten rodzaj kwarcu. Tradycyjnym rozwiązaniem było montowanie przezroczystych lamp konwencjonalnych w zewnętrznej osłonie rubinowej o większej średnicy. Lampy takie są skomplikowane mechanicznie, drogie i łatwo ulegają uszkodzeniu podczas produkcji (zatrzymują ok. 11% IR), lecz w pewnych warunkach są niezastąpione. GE (General Electric) próbował rozwiązać ten problem przez połączenie krótkich kawałków czystego kwarcu z końcami rubinowej rurki, przez które mogłyby przechodzić metalowe przewody. Ale uzyskanie niezawodnego uszczelnienia okazało się zbyt trudne, kwarc rubinowy w czasie działania traci barwę. PHILIPS odniósł duży sukces z lampą Gold HeLeN, która wykorzystuje dwubarwny, zewnętrzny filtr, nakładany na przezroczystą rurkę w nowoczesnym procesie pokrywania kąpielowego. Proces ten trwa długo a lampy często wykazują wyraźne zmiany koloru. Filtr taki niszczy się podczas pracy przy zwiększonej temperaturze otoczenia wokół lampy, co ma miejsce przy zastosowaniu niewłaściwej obudowy lub pracy w nieodpowiednich warunkach.

Inżynierowie firmy VICTORY są pierwszymi na świecie, którzy uzyskali trwałe i niezawodne uszczelnienie przewodów zasilających, przechodzących przez ściankę z kwarcu rubinowego. Ich nowy produkt – lampa Slimline Ruby (Ruby Slim) daje doskonale niezmienny kolor światła z dużą zawartością podczerwieni. Innym, opatentowanym źródłem fali podczerwonej jest wyprodukowana przez VICTORY tzw. lampa DNA. Jest jedyną lampą zrobioną z czystego kwarcu o nie rażącym, naturalnym świetle emitującą ok. 96% IR. Długość emitowanej fali podczerwonej przez DNA wynosi 1630nm i jest ona w największym stopniu absorbowana (energia) przez ciała szare . Wszystkie opisane lampy bezwzględnie wymagają zastosowania odpowiedniej konstrukcji obudowy i reflektora, by podczas swojej długiej pracy (średnio 7 tys. godz. a przy DNA – ponad 7 tys. godz.) nie zmieniały swoich parametrów oraz by przedwcześnie nie uległy zniszczeniu.

Program lamp podczerwonych

Obecnie produkowany asortyment promienników podczerwieni emitują głównie promieniowanie krótkofalowe (1200 nm ). Przede wszystkim są to żarówki
z wolframowymi zwojami , ale spektrum ich promieniowania zwiera więcej energii podczerwonej.

Program składa się z czterech rodzin lamp:

Lamp podczerwonych dla służby zdrowia .Mają one temperaturę barwy 2800 K co koresponduje z długością fali 1000 nm .To krótkofalowe promieniowanie szczególnie nadaje się do leczenia tzw. głębokim ogrzewaniem. Są one dostępne w dwu wersjach; oba typy mają wewnętrzne zwierciadło paraboliczne , są czerwone na zewnątrz aby ograniczyć wydzielanie światła widzialnego.

Żarówkek dmuchanych w wersjach z miękkiego i twardego szkła .Temperatura barwy 2400 K powoduje , że doskonale się nadają do ogrzewania , suszenia włosów i zastosowania w solariach.

Rur kwarcowych promienników podczerwieni, w których włókno jest osiowo zamontowane w wydłużonej rurce .Te lampy wytwarzają bardzo skoncentrowaną energię i są stosowane w solariach. W porównaniu z innymi podobnymi lampami używanymi w procesach produkcyjnych te lampy mają niskie ciśnienie gazu , co powoduje że są bezpieczne w użyciu.

Llamp podczerwonych średniofalowych o długości fali 1630 nm – fala ta jest
w największym stopniu absorbowana przez naskórek i ciała szare. Lampy o mocach 1,5 kW (DNA -VICTORY LIGHTING), oraz do 1Kw (Stela -Philips) stanowią najnowszą grupę lamp podczerwieni średniofalowych (1630 nm), są lampami bezfiltrowymi (nie posiadają filtra zatrzymującego promienie widzialne oraz część IR) dzięki czemu emitują 100% wytworzonej energii fali podczerwonej tj. >96 % .

Zjawisko halogenowe w lampach żarnikowych

W lampach z włóknem wolframowym tylko 5% całkowitej energii stanowi energia promieniowania widzialnego; są one dobrymi źródłami promieniowania podczerwonego. W połączeniu z efektem halogenowym który zapobiega zaciemnianiu ścianki lampy, otrzymujemy długowieczne i wydajne źródła promieniowania cieplnego. W zwykłych żarówkach włókno pracuje w temperaturze 2200°C i zachodzi parowanie włókna. Te opary przemieszczają się do chłodniejszego końca lampy gdzie kondensują się w postaci czarnego nalotu. Ta warstwa absorbuje ciepło i wskutek tego zmniejsza efektywność promieniowania i żywotność. W lampach halogenowych gaz halogenowy łączy się z oparami wolframu i tworzy jego halogenek. Związek ten pozostaje w postaci gazu i nie będzie ulegał kondensacji pod warunkiem, że żadna z części bańki nie schłodzi się poniżej 250°C. Wolfram chroniony przed kondensacją osadza się na najchłodniejszej części włókna i wspornikach, uwalniając gaz halogenowy który ponownie tworzy halogenek z nowoodparowanym wolframem – jest to tzw. cykl halogenowy.

Stosowane lampy podczerwieni

Lampa halogenowa jest elementem nieliniowym tzn. Jej charakterystyka U = f ( I ) nie jest liniowa, gdyż rezystancja włókna lampy nie jest liniowa i analizując dokładnie obwód z takim elementem nieliniowym należałoby stosować stosowne metody analizy.

Jednak przyjmując, że producent podał moc lampy przy zasilaniu konkretnym napięciem, to niewątpliwie obniżanie napięcia zasilania zmniejsza moc wydzielaną w obciążeniu rezystancyjnym lampy. Ścisłe wyznaczenie parametrów takiego obwodu wymagałoby znajomości charakterystyki R = f (I) włókna takiej lampy.

Przyjęto więc w uproszczeniu, że rezystancja wokół punktu pracy nie zmienia się znacznie i przyjęto tę rezystancję jako :

gdzie : USK – skuteczna wartość znamionowego napięcia zasilania lampy – 240V

1. – moc znamionowa lampy np. 3000W

daje to :

Jeśli lampę o takiej oporności zasilić napięciem obniżonym np. 220 V SK, to moc wydzielona w tej lampie wyniesie :

stąd stosunek mocy rzeczywistej do znamionowej wyniesie :

Wszystkie lampy mają wewnętrzne ciśnienie gazu poniżej 1 Atm. ,nawet kiedy są gorące; tworząc najwyższe bezpieczeństwo i zaufanie dla odbiorcy.

Reflektor

Drugim elementem grzejnika podczerwieni, równie ważnym jak lampa jest reflektor którego głównym zadaniem jest właściwe ukierunkowanie wiązki promieni podczerwieni przy jak najwyższym współczynniku odbicia. Obydwa parametry tzn. kształt reflektora oraz współczynnik odbicia wraz z konstrukcją obudowy, mają decydujący wpływ nie tylko na ogólne parametry techniczne grzejnika ale również na warunki pracy samej lampy a szczególnie na temperaturę panującą w bezpośrednim otoczeniu lampy podczas jej pracy.

Właściwość ukierunkowywania związana jest z kształtem powierzchni odbijającej reflektora. Najczęściej jest to kształt paraboli, który umożliwia w łatwy sposób kształtowanie wiązki promieniowania przez odpowiednie usytuowanie lampy względem reflektora. Dla ogrzewaczy większych mocy (powyżej 0.5 kW) stosuje się na ogół lampy w postaci odcinka rurki szklanej (patrz rys.1 – 3) więc reflektor ma kształt prostokąta o przekroju poprzecznym w postaci paraboli. Lampa umieszczana jest w ognisku paraboli lub poza nim, zależnie od żądanego ukształtowania wiązki.

Można to zobaczyć na poniższych rysunkach.


Rys.4 Przekrój reflektora parabolicznego

Rysunek 4 przedstawia przekrój ideowy reflektora parabolicznego opisany następującymi parametrami:

* kąt objęcia (płaski) jest to kąt, w obrębie którego strumień lampy pada na powierzchnię reflektora; im mniejszy jest ten kąt, tym większa jest ogniskowa f i tym mniejsza głębokość H.

– kąt rozwarcia (płaski) jest skutkiem rozproszenia strumienia poza prostopadłościenny snop strumienia cieplnego; wyznacza on rzeczywiste granice wysyłanego strumienia łącznie z jego rozproszeniem; wywołane jest ono wymiarami żarnika lampy, będącego w rzeczywistości źródłem niepunktowym
( walcem o niezerowej średnicy).

* kąt rozwarcia użyteczny obejmuje strumień cieplny o natężeniu nie mniejszym od 0.1 natężenia maksymalnego

* strumień cieplny użyteczny zawarty jest w kącie rozwarcia użytecznym

Sprawność reflektora wyraża stosunek strumienia cieplnego użytecznego do strumienia całoprzestrzennego lampy, czyli:

Sprawność ta zależy od właściwości optycznych reflektora i od rodzaju zastosowanej lampy.

Innym, ważnym parametrem reflektora jest jego średnie wzmocnienie n, związane z współczynnikiem odbicia , kątem objęcia oraz kątem rozwarcia zależnością:

n

Z wzoru powyższego wynikają jednoznaczne przesłanki konstrukcyjne reflektora tzn. maksymalizacja współczynnika odbicia czyli stosowanie maksymalnie wypolerowanej, błyszczącej powierzchni odbijającej, maksymalizacja kąta objęcia ? tzn. stosowanie reflektorów parabolicznych o krótkiej ogniskowej i dużej głębokości H oraz minimalizacja kąta rozwarcia co wiąże się z stosowaniem lamp o możliwie małej średnicy w stosunku do wymiarów reflektora.

Wymaganie najwyższego współczynnika odbicia jest uzasadnione jeszcze innym zjawiskiem. A mianowicie, im niższy współczynnik odbicia tym większa część energii cieplnej pochłaniana jest przez materiał reflektora (na ogół aluminium), powodując wzrost jego temperatury. Powoduje to zwiększone utlenianie powierzchni reflektora czyli jego degradację a to z kolei zmniejsza dalej współczynnik odbicia i zjawisko powtarza się powodując przedwczesne zużycie reflektora a nieraz jego b. szybkie uszkodzenie. Poza tym wzrost temperatury w otoczeniu lampy powoduje skrócenie jej żywotności a w skrajnych (lecz nie odosobnionych) przypadkach jej uszkodzenie.

Ponadto, w przypadku stosowania lamp z filtrem nawierzchniowym (np. Gold HeLeN) obserwuje się zniszczenie filtru objawiające się odpadaniem nałożonych warstw filtrujących. Generalnie rzecz biorąc, właściwa wentylacja grzejnika, czyli odebranie możliwie dużej ilości ciepła z okolic reflektora oraz lampy a szczególnie jej końców ma decydujące znaczenie dla trwałości grzejnika i jego niezawodnej pracy. Konstrukcja mechaniczna grzejnika powinna bezwzględnie obejmować wszelkie zalecenia co do właściwego odprowadzania ciepła z newralgicznych obszarów. Obudowa powinna być ażurowa umożliwiając przepływ powietrza szczególnie w obszarze powierzchni odbijającej reflektora oraz obu końców lampy.

Najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie dodatkowych radiatorów chłodzących mocowanych do ceramicznych końcówek lampy. Zabezpiecza to skutecznie przed uszkodzeniami przejść przewodów zasilających przez przepusty szklane. Jest to szczególnie pożądane w grzejnikach wielolampowych dużej mocy w których stosowane jest szeregowe ułożenie kilku ( np trzech ) lamp w jednej linii. Wówczas, przegrzanie końców (lamp) leżących bliżej środka grzejnika, bez zastosowania dodatkowych zabiegów chłodzących, jest bardzo prawdopodobne. Dobra konstrukcja te wszystkie zalecenia uwzględnia.


Rys.5 Widok reflektora parabolicznego firm TANSUN, VICTORY, DREWART

W pokazanym na rys.5 reflektorze należy zwrócić uwagę na doskonałą gładkość powierzchni, dodatkowo jest to powierzchnia pokryta tlenkami co nie tylko pozwala na uzyskanie maksymalnego współczynnika odbicia ale dodatkowo chroni przed skutkami utleniania. Ponadto jest to reflektor wykonany w formie łatwo wymiennej wkładki co pozwala na szybką wymianę po zużyciu.


Rys. 6 Dodatkowe elementy chłodzące w grzejnikach TANSUN, SOLAR, DREWART

Na rys.6 pokazano fragment układu chłodzącego ceramiczne końcówki lamp, wrażliwe na przegrzanie. Końcówka ceramiczna, przełożona przez otwór dodatkowej przesłony termicznej, przymocowana jest płaską powierzchnią do aluminiowego radiatora chłodzącego. Rozwiązanie to poprawia znacznie niezawodność pracy całego grzejnika. Radiatory chłodzące stosowane są także na wszystkich zakończeniach lamp ustawianych liniowo jedna obok drugiej, zapewniając właściwe chłodzenie nawet w środku układu grzejnego wielolampowego.


Rys.7 Reflektor dwuparaboliczny OPTIK firmy LINQUARTZ

Jest to przykład oryginalnego rozwiązania firmy LINQUARTZ w którym reflektor jest jednocześnie obudową lampy. Powierzchnia odbijająca jest pozłacana lub posrebrzana o dużej gładkości choć nie tak wysokiej jak w reflektorze firm TANSUN, VICTORY czy DREWART. Należy zwrócić tu uwagę na pewne niekorzystne cechy tego rozwiązania. Po pierwsze brak wymiennego reflektora ( z racji konstrukcji), po dłuższym użytkowaniu trzeba niestety wymieniać cały grzejnik. Widoczny brak stosownych zabezpieczeń końcówek lampy od przegrzania, zwiększone prawdopodobieństwo przepalenia przewodów zasilających żarnik lampy.

Lepiej to jest pokazane na rys.8 na którym widać miejsce zakończeń dwóch lamp w grzejniku o dwóch lampach umieszczonych obok siebie w jednej linii. Wewnętrzne końce obu lamp, umieszczone w środkowej części reflektora, narażone są na przegrzanie gdyż uchwyty mocujące nie są w stanie skutecznie odprowadzać ciepła. Taka konstrukcja nie sprzyja żywotności lamp.


Rys.8 Obszar wewnętrznych zakończeń lamp grzejnika OPTIK firmy LINQUARTZ

a rys. 9 pokazano konstrukcję grzejnika (bez lampy) polskiej produkcji. Konstrukcja ta posiada wszystkie zalety i wady grzejnika LINQUARTZ. Dodatkową wadą tego rozwiązania jest obecność komory powietrznej pomiędzy ścianką powierzchni odbijającej a ścianką zewnętrzną (pokazano to na rys.10), co stwarza izolację termiczną utrudniając chłodzenie powierzchni odbijającej. W grzejniku LINQUARTZ nie występują dodatkowe ścianki otaczające właściwy reflektor. Ponadto powierzchnia odbijająca aluminiowego reflektora polskiej produkcji nie wykazuje wymaganej gładkości dla uzyskania wysokiego współczynnika odbicia ani nie jest pokryta warstwą ochronną. Stwarza to warunki do szybkiej degradacji powierzchni odbijającej i do szybszego zużycia.


Rys.9 Reflektor dwuparaboliczny polskiej produkcji

W pewnych wykonaniach specjalnych stosuje się tzw. reflektor dwuparaboliczny trójkrzywiznowy (confocal reflector). Jest on w zasadzie stosowany w sytuacji gdy nie można zmniejszać ogniskowej ze względu na rozmiar lampy a chce się uzyskać duży kąt objęcia ? . Stosując konstrukcję reflektora, pokazaną na rys.11, uzyskuje się dobre wykorzystanie strumienia i dużą jego sprawność. Jak już wspomniano taka konstrukcja może mieć zastosowanie w wykonaniach specjalnych np. w przypadku grzejników o charakterystyce wąskokątnej, gdy rozmiary reflektora nie pozwalają w prosty sposób uzyskać dużego kąta objęcia. Zakres stosowania takich lamp nie jest jednak duży ze względu na ich wąskokątną charakterystykę. W ich konstrukcji powinny być jednak spełnione pewne teoretyczne założenia.

Trójkrzywizna składa się z dwóch odcinków parabolicznych 1 i 2 o wspólnym ognisku F i różnych ogniskowych f1 i f2. Obydwa odcinki paraboliczne powinny być połączone odcinkiem o przekroju walcowym (wycinek walca) o promieniu r = 2? f2 a ogniskowa f1 powinna być tak dobrana, aby strumień odbity od części walcowej padał w całości na odcinek paraboliczny 2. Spełnienie tych wymogów zapewni poprawną pracę całego reflektora. Ponieważ reflektory grzejników LINQUARTZ-a i polskiej produkcji mają budowę dwuparaboliczną więc dla poprawnej pracy powinny spełniać powyższe wymagania.

Kształt reflektora LINQUARTZ-a spełnia wymagania nałożone na tego typu reflektor, natomiast kształt reflektora polskiej produkcji, pokazany na rys.13, wykazuje odstępstwa w części łączącej obydwie parabole, ponieważ nie ma ona kształtu wycinków walca lecz prostopadłościanu. Taki kształt nie zapewnia optymalnych warunków pracy tego reflektora.

W pierwszej połowie roku 2000 w laboratorium firmy VICTORY wykonano pomiary porównawcze dwóch grzejników promieniowania podczerwonego, klasycznego jednoparabolicznego grzejnika własnej konstrukcji oraz dwuparabolicznego grzejnika typu OPTIK firmy LINQUARTZ. Badano grzejniki o tej samej mocy i w tych samych warunkach tzn. wyznaczano natężenie promieniowania w W/m2 na tym samym punkcie powierzchni pola probierczego, w funkcji wysokości zawieszenia grzejnika. Sporządzony wykres pokazano na rys.14. Ponieważ porównywano grzejnik z zwykłym reflektorem o średniej charakterystyce rozsyłu z grzejnikiem o wąskokątnej charakterystyce rozsyłu, należało się spodziewać znacznie wyższych natężeń promieniowania na polu probierczym, tymczasem wyraźna przewaga wąskokątnego reflektora dwuparabolicznego zaznacza się tylko do wysokości zawieszenia 1.75m. Przy wyższych zawieszeniach przewaga ta maleje i o ile przy wysokości 1m. reflektor dwuparaboliczny wykazywał natężenie promieniowania o ok.50% wyższe to przy wysokości 3m. natężenie to było już tylko o ok. 30% wyższe od standardowego reflektora. Dla zawieszeń powyżej 3m. grzejniki z reflektorami dwuparabolicznymi pomimo swojej wąskokątnej charakterystyki, nie wykazują przewagi nad grzejnikami z reflektorami standardowymi. Wyniki te nie były zaskoczeniem dla inżynierów VICTORY, stwierdzili, że reflektory dwuparaboliczne stosowane są w ograniczonym, specjalistycznym zakresie i ich firma nie zajmuje się tego typu konstrukcją.

Taki przebieg charakterystyki promieniowania grzejników z reflektorem dwuparabolicznym wynika z technologii wytwarzania reflektora z odlewanego
a następnie prasowanego aluminium. Nie udaje się w takiej technologii uzyskać równej, lustrzanej powierzchni odbijającej, takiej jak przy reflektorach z blachy aluminiowej o eloksolowanej powierzchni.

Wnioski

Zasadniczą cechą jaką powinien posiadać dobry ogrzewacz jest to aby w jego konstrukcji była przewidziana właściwa wentylacja i chłodzenie jego elementów wewnętrznych a szczególnie ceramicznych końcówek lamp, najbardziej narażonych na uszkodzenia wskutek za wysokiej temperatury, oraz powierzchni reflektora. Wiąże się to z koniecznością stosowania dodatkowych radiatorów chłodzących , oraz konstruuje ażurowe obudowy umożliwiające swobodny przepływ powietrza przez obszary najbardziej narażone na przegrzanie. Konstrukcje te nie zapewniają takiego zminimalizowania wymiarów jak np. konstrukcja ogrzewaczy dwuparabolicznych, w których reflektor stanowi w zasadzie obudowę, ale warunki chłodzenia(w promiennikach z radiatorami) są nieporównywalnie lepsze niż w tych grzejnikach dwuparabolicznych. A wiąże się to z niezawodnością
i długowiecznością pracy ogrzewaczy.

Następną, ważną cechą ogrzewacza jest gładkość powierzchni odbijającej jego reflektora. W konstrukcji ogrzewaczy z reflektorem jednoparabolicznym, wykonanym z blachy aluminiowej, łatwo jest uzyskać , w procesie obróbki powierzchniowej, lustrzaną wręcz gładkość powierzchni. W ogrzewaczach dwuparabolicznych lub innych o podobnej konstrukcji, reflektor wykonany jest z odlewanego i prasowanego aluminium i bardzo trudno jest uzyskać gładkość powierzchni zbliżoną do gładkości reflektorów jednoparabolicznych blaszanych.

Łatwość montażu i wymiany reflektora. Jest to cecha istotna dla użytkownika, gdyż w trakcie długotrwałej eksploatacji powierzchnia reflektora ulega naturalnej degradacji (7 – 10 tys. godz. pracy) i należy go wymienić. Oczywiście, im mniej gładka powierzchnia reflektora tym krótszy czas pracy
i tym częściej należy go wymieniać. W przypadku reflektorów blaszanych jednoparabolicznych (stosowanych w ogrzewaczach TANSUN, VICTORY, SOLART, wymiana taka jest b. łatwa, natomiast w przypadku reflektorów dwuparabolicznych (np. polskiej produkcji czy OPTIK ) jest to niemożliwe gdyż reflektor stanowi jednocześnie obudowę – i należy wymieniać cały grzejnik.

W zasadzie, dla użytkownika jest to trudne do przyjęcia i niekiedy producenci takich grzejników informują o możliwości zastosowania specjalnych,
o wysokiej gładkości powierzchni, nakładek na reflektor właściwy. Jednak rozwiązanie takie z punktu widzenia zarówno ekonomicznego jak
i konstrukcyjnego jest złe i praktycznie nieopłacalne, gdyż po pierwsze podnosi koszt całego grzejnika ponieważ wykonanie reflektora o wysokich parametrach powierzchni nie jest tanie, po drugie reflektor dwuparaboliczny ma skomplikowany kształt powierzchni i dostosowanie do tego kształtu nakładki jest trudne technologicznie a po trzecie cały wysiłek włożony w konstrukcję reflektora dwuparabolicznego traci sens gdyż właściwym reflektorem odbijającym jest nakładka więc po co ta skomplikowana konstrukcja pod spodem. Ponadto nakładka ta tworzy następną komorę powietrzną, która podtrzymując wysoką temperaturę znacznie przyspiesza zużycie lampy halogenowej.

Skupienie emitowanej wiązki promieniowania. Dla użytkownika jest ważne czy daną powierzchnię ogrzeje jedną czy np. czterema ogrzewaczami, ma to odbicie w jego kosztach. W takiej sytuacji oczywiste jest stosowanie ogrzewaczy mogących ogrzać do wymaganej temperatury jak największy obszar. Wymagania te spełniają b. dobrze ogrzewacze z reflektorem jednoparabolicznym (np. firmy TANSUN, VICTORY czy grzejniki SOLART- firmy DREWART), natomiast ogrzewacze dwuparaboliczne (np. polskiej produkcji czy OPTIK firmy LINQUARTZ) są ogrzewaczami wąskokątnymi tzn. z tej samej wysokości ogrzeją znacznie mniejszą powierzchnię niż ogrzewacze jednoparaboliczne ale z nieco większym (praktycznie) natężeniem promieniowania – patrz rys.14. W związku z tym, do ogrzania powierzchni pokrytej jednym ogrzewaczem standardowym należałoby użyć kilku ogrzewaczy dwuparabolicznych. Jest to, z wyłączeniem szczególnych , technologicznie uzasadnionych przypadków, nie do przyjęcia. Można przyjąć, że ogrzewacz wąskokątny można powiesić na dużo większej wysokości dla ogrzania tej samej powierzchni ale w praktyce nie zawsze jest to możliwe a ponadto rzeczywiste natężenie promieniowania ogrzewaczy dwuparabolicznych nie jest znacząco wyższe dla wysokości powyżej 3m. niż ogrzewaczy jednoparabolicznych .

Często producenci zachęcają potencjalnych klientów reklamując swoje produkty wyjątkowością stosowanych w nich rozwiązań czy też parametrów.
W przypadku ogrzewaczy podczerwienią istnieje istne zamieszanie w używaniu różnych terminów i pojęć. Dla użytkownika istotne jest tylko to, że ma do czynienia z urządzeniem złożonym z obudowy, reflektora optycznego w postaci odpowiednio uformowanej powierzchni odbijającej (niekiedy obudowa i reflektor stanowi jedną całość) oraz lampy, będącej właściwym źródłem energii cieplnej. I nie ma znaczenia czy urządzenie to nazywa się Optycznym Reflektorem Ciepła , Promiennikiem Podczerwieni czy też Grzejnikiem Halogenowo – Kwarcowym. Wszystkie nazwy określają ten sam rodzaj urządzenia w skład którego wchodzą te same główne elementy wymienione wyżej; nawet opatentować co jest tu dość trudne gdyż sposób i realizacja tego sposobu jest znana od dawna, nawet zasada dwuparabolicznego reflektora – chyba, że w zakresie technologii. Ale reklama to podstawa handlu. Ważną sprawą dla użytkownika jest wsparcie projektowe producenta czy też jego przedstawiciela. W tej dziedzinie jedynie firmy TANSUN, VICTORY
i DREWART zaoferowały dla swoich ogrzewaczy jednoparabolicznych, program umożliwiający obliczenia zasięgów, powierzchni ogrzewanej
i właściwy dobór grzejników. Ale wyliczenia te dotyczą wyłącznie grzejników w których zastosowano standardowy jednoparaboliczny reflektor
i wykorzystywanie tego programu dla innych rodzajów gzejników jest wysoce niewłaściwe, także z powodów technicznych (program wykorzystuje specjalne radiometryczne charakterystyki promieniowania reflektorów standardowych , zdjęte doświadczalnie w laboratoriach ).

Reflektory

– Złoto ma najwyższy współczynnik odbicia IR ale jest b. drogie a ponadto ulega odparowaniu w wyższej temperaturze

– Dwutlenek cyrkonu – polecany przez Victory gdyż dzięki procesowi powlekania, reflektor nie będzie zużywał się przez cały okres życia lampy.

Posiada również bardzo dobry współczynnik odbicia IR.Różnice w emisji ciepła reflektora wąskokątnego w stosunku do jego wykresu teoretycznego zwiększają się wraz z odległością. Spowodowane jest to niedoskonałą technologią wykonania odbłysku reflektora (odlewane, prasowane aluminium). Teoretyczny wykres reflektora dwuparabolicznego byłby spełniony, gdyby został wykonany technologią taką jaką zastosowano przy reflektorze standardowym.

Nierówna powierzchnia reflektora dwuparabolicznego rozprasza ciepło wraz z oddalaniem reflektora od powierzchni ogrzewanej (zmniejsza się moc odbierana w stosunku do mocy wytworzonej przez grzejnik)

Przy wysokości 3m moc obu reflektorów na jednostkę powierzchni jest zbliżona, natomiast obszar ogrzewany przez grzejnik dwuparaboliczny jest dużo mniejszy od obszaru ogrzewanego przez reflektor standardowy.