Vytápění průmyslových prostor sálavými topidly

V posledních několika letech se v ČR (na světovém trhu přibližně od roku 1998) stále častěji objevuje nová generace elektrických sálavých topidel, jejichž výhody jsou založeny na principu infračerveného ohřevu. Infračervené záření (IR, infrared) je elektromagnetické záření s vlnovou délkou delší, než má viditelné světlo, ale kratší, než je mikrovlnné záření. Infračervené záření zabírá ve spektru elektromagnetického záření tři oblasti, z nichž rozhodující oblast IČ A leží mezi vlnovými délkami 760 a 2000 nm s energii fotonů od 0,001 2 do 1,63 eV.

Již delší dobu je známo, že infračervené vytápění využívající šíření tepla radiací (sáláním) má značné výhody proti konvekčnímu vytápění, které funguje na principu sdílení tepla prostřednictvím vzduchu ohřátého topným tělesem (šíření tepla prouděním, tj. konvekcí). Elektrická sálavá topidla působí okamžitým tepelným účinkem na tělesa, na která dopadá infračervené tepelné záření (IČ A). Díky technickému pokroku v oblasti zdrojů infračerveného záření dochází ke zvyšování účinnosti sálavých topidel. K nejdokonalejším typům infračervených zářičů v současné době patří křemenné s parabolickými hliníkovými reflektory, které jsou vyráběny například firmami Tansun a Burda. V současné době jsou dováženy do ČR firmou Able Electric, spol. s r. o., pod obchodním označením „elektrická sálavá topidla“.

U starších typů infrazářičů se jednalo o elektricky napájená tělesa, kde se odporový topný prvek (například spirála na bázi konstantanu) vlivem průchodu elektrického proudu zahřívá a zároveň nahřívá i parabolicky tvarovanou plochu umístěnou za spirálou. Velikost tepelného toku přenosu tepla sáláním (radiací) je dána nejen materiálovými vlastnostmi emitujícího (topného) povrchu spirály, ale i vzájemnou vazbou mezi spektrem přenášeného radiačního toku a spektrální pohltivostí absorbujícího povrchu parabolické odrazné plochy. Touto plochou se tvoří požadovaná vlnová délka infračervené energie, tzv. infračervené záření.

Nová generace elektrických sálavých topidel využívá nejnovějších poznatků firem Philips a General Electric v oboru tepelné techniky, jejichž výsledky jsou v praxi reprezentovány především výbojkami HeLen s elektricky žhaveným wolframovým vláknem uzavřeným v trubici z křemenného skla. Vlnová délka vyzařovaného infračerveného záření leží v oblasti okolo 1 000 nm, což přináší následující výhody:

• záření není pohlcováno či rozptylováno vodní parou ani dalšími skleníkovými plyny, přímý ohřev vzduchu zářením je minimální (tj. neuplatňuje se skleníkový efekt);
• šíření infračerveného záření v této oblasti je velmi podobné šíření světla, je možné použít jednoduché parabolické kovové (hliníkové) reflektory k jeho usměrnění.

Ke zlepšení účinnosti elektrických sálavých topidel nové generace jsou použity dvě speciální úpravy. První z nich je pokrytí vnitřku trubice z křemenného skla (které zajišťuje maximální propustnost infračerveného záření) speciální zlatou vrstvou, jež pohlcuje značnou část z 5 % příkonu vyzařovaného jako viditelné světlo a mění je na další infračervené záření. Tím stoupá účinnost vyzařování v infračervené oblasti na 96 až 98 %.

Druhým opatřením je vyplnění trubice plynným halogenem, který reaguje s wolframem odpařovaným z povrchu vlákna na halogenid wolframu. Ten se v těsné blízkosti povrchu vlákna vysokou teplotou opět rozkládá a způsobuje zpětnou depozici wolframu na vlákno. Tím je zabráněno jednak ztenčování wolframového vlákna jeho odpařováním, jednak snižování průhlednosti trubice usazováním wolframu na jejím vnitřním povrchu. Tak je dosahováno velmi dlouhé doby životnosti křemenných zářičů až 7 000 hodin a bez znatelného snižování účinnosti zářiče s jeho stárnutím.

Wolframové vlákno je žhaveno na relativně vysokou teplotu 2 600 °C, což má za následek, že maximum záření se soustřeďuje do úzké oblasti s vlnovou délkou okolo 1 000 nm, (oblast IČ A), v blízkosti viditelného světla (cca 400–800 nm). Proto jsou elektrická sálavá topidla nové generace mnohem efektivnější než starší typy infrazářičů.

Infračervené záření se po dopadu na jakákoliv pevná tělesa vyznačuje tepelnými účinky – ohřívá všechny předměty, které jsou této energii vystaveny. Elektrická sálavá topidla proto přinášejí příjemnou tepelnou pohodu s minimálními provozními náklady a vysokou provozní spolehlivostí. Infratopení je vhodné pro vytápění většiny staveb – od průmyslových objektů a různých hal až po vytápění veřejných prostor, wellnes center, infrasaun i obytných prostor.

Obecné výhody elektrických sálavých topidel:
• okamžitý tepelný účinek (princip radiace namísto konvekce);
• odpadají ztráty tepelné energie při vedení tepla;
• většina stavebních materiálů má koeficient pohltivosti 80 až 90 %, pohltí tedy většinu dopadajícího záření a stěny (případně podlaha) se přímo ohřívají dopadajícím zářením;
• infračervené záření je velmi účinně pohlcováno i lidským tělem.

Provozní výhody elektrických sálavých topidel:

• jednoduchá instalace – do výkonu 3 kW je možné elektrický sálavý tepelný zdroj napájet z běžné zásuvky jednofázové elektrické instalace. Minimální výška, ve které je možné umístit tato topidla, závisí na výkonové variantě a je již od 1,8 m;
• nepotřebují přívod kyslíku – v jeho okolí nevznikají žádné spaliny, jsou tedy daleko šetrnější ke svému okolí než zářiče plynové;
• okamžitý účinek a snadná regulace – doba náběhu na plný výkon i doba jejich doběhu při vypnutí se pohybuje maximálně v několika vteřinách; elektrické sálavé tepelné zdroje mohou bez potíží dosáhnout i maximální plošné hustoty energie povolované hygienickými normami, tj. 200 W.m-2;
• mobilnost – lze je snadno přemístit do jiné pozice nebo odvézt do jiného objektu;
• bezhlučnost, účinnost, možnost ohřevu technologických procesů;
• zónové vytápění – protože elektrická sálavá topidla mohou tepelně působit pouze v daných sekcích (zónách), není nutné vytápět celý jinak nevyužívaný prostor;
• ekonomické úspory – nejnovější druh elektrického sálavého vytápění je zaměřen na energetickou úspornost. Prakticky veškerá elektrická energie je přeměněna na využitelné teplo a nedochází ke ztrátám. Díky tomu lze v porovnání s jinými druhy vytápění dosáhnout až 80 % úspor;
• pro instalaci elektrických sálavých topidel není zapotřebí projektová dokumentace, administrativní řízení a technologická instalace specializovanou firmou.

Možnost vysoušení stěn je doprovodnou, ale mnohde velmi vítanou funkcí elektrických sálavých topidel. Elektrická sálavá topidla díky principu svého působení vysušují stěny, a jsou proto vhodnou prevencí proti plísním na zdech i ve vlhkých a hůře větratelných prostředích (koupelny, dílny, pracovny aj.).

Použití elektrických sálavých topidel představuje v porovnání s tradičním konvekčním vytápěním optimální a zcela rovnocennou variantu. Navíc vyjmenované výhody, zejména jednoduchá a rychlá instalace, mobilita a operativnost, možnost ostrovního vytápění aj. se mohou uplatnit v dnešní době mnohem výrazněji – budovu (sklad, hangár, výrobnu) lze provozovat v podstatě okamžitě k požadovanému účelu i se zajištěním tepelné pohody.

-ds-

Dana SamkováAble Electric
samkova@seteva.cz
www.salace.cz