Cichy system - gazowe promienniki podczerwieni

Podejmując decyzję o wyborze systemu ogrzewania, czyli o wyborze źródła ciepła, bierzemy przede wszystkim pod uwagę koszty zakupu urządzenia, koszty eksploatacji i ceny energii. Istotne jest też to, aby urządzenie spełniało właściwe warunki bezpieczeństwa użytkowania. ochrony środowiska , nie stwarzało dodatkowych „kłopotów” związanych z jego konserwacją, aby jednym słowem dawało maksimum komfortu cieplnego i użytkowego.

Tradycyjnym systemem, używanym
do ogrzewania obiektów budowlanych,
wielkokubaturowych,
jest system ogrzewania poprzez powietrzną
konwekcję ciepła. Wszelkie
straty ciepła obiektu są uzupełnione cyrkulującym ogrzewanym
powietrzem. W wyniku unoszenia
się gorącego powietrza do góry dochodzi
jednak w przypadku tych
systemów ogrzewania do powstania
różnicy temperatury powietrza na
całej wysokości obiektu, a więc w
celu osiągnięcia wymaganej temperatury
w strefie pracy musi być temperatura
pod dachem o wiele wyższa, podnoszą się tym samym również straty ciepła w tej części budynku.
Drugą cechą charakterystyczną
jest brak lub odwrotne skierowanie
składnika promieniowania
podczas wymiany ciepła między
człowiekiem i otoczeniem, co w
przypadku źle izolowanych hal o niskiej
temperaturze powierzchni wywołuje
konieczność podwyższenia
temperatury powietrza na tyle, aby
uzyskać komfort cieplny, co z kolei
powoduje podniesienie wymagań
energetycznych urządzenia i wzrost
kosztów eksploatacyjnych.
System, który eliminuje te problemy,
to system ogrzewania przy
pomocy promienników podczerwieni,
gdzie dzięki stosunkowo silnemu
składnikowi promieniowania
cieplnego w procesie transferu ciepła
do uzyskania komfortu cieplnego
(temperatury docelowej) wystarcza
niższa temperatura powietrza,
co powoduje także obniżenie strat
ciepła w obiekcie. Promienniki emitują
fale podczerwone, które są pochłaniane
przez powietrze tylko w
małej części (ok. 15%) - w zależności od jego zanieczyszczenia -
i ogrzewają zarówno osoby, poruszające
się w nagrzewanej strefie, jak i
np. podłogę, ściany , materiały, wyposażenie obiektu itp. Większość
fal pochłania ciało ludzkie oraz podłoga. W przypadku człowieka powoduje
to uczucie ciepła, a w przypadku
konstrukcji podłogowych podniesienie
ich temperatury. Nagrzewana
podłoga ma zatem wyższą
temperaturę niż pozostałe ściany i
stanowi niejako wtórne źródło
ogrzewania, które przekazuje ciepło
powietrzu w hali na zasadzie konwekcji.
Przy wyborze przez projektanta
lub inwestora konkretnego promiennika
kierować się raczej należy
jego możliwościami technicznymi,
będącymi podstawą do zainstalowania
takiego właśnie , a nie innego
promiennika z uwagi na wysokość
obiektu, stopień jego zapylenia,
możliwość zainstalowania bocznego
lub na wysięgnikach itp.
Instrukcja robocza Niemieckiego
Związku Gazownictwa wymienia
obszary, w których nie mogą być instalowane
promienniki podczerwieni,
nie podając przy tym jednoznacznie,
jakie przesłanki powodowały
te ograniczenia.
Dla przykładu:
• w pomieszczeniach mieszkalnych i
biurowych,
• w pomieszczeniach, których wysokość
jest mniejsza od minimalnych
wysokości montażu promienników,
• w pomieszczeniach łatwo palnych
lub w których przechowuje się, produkuje
lub sprzedaje materiały łatwo
palne stałe, ciekłe lub gazowe albo
materiały wybuchowe z powietrzem,
• w pomieszczeniach, w których występują połączenia drzwiowe lub
okienne z wymienionymi wyżej pomieszczeniami
zagrożenia, chyba że
bezpieczeństwo tych pomieszczeń
zostało zapewnione w inny sposób.

Innym kryterium do stosowania
konkretnego rodzaju, typu czy modelu
promiennika mogą być m.in.
sytuacje, że jasne - ceramiczne -
promienniki podczerwieni posiadają
bardzo wysoką sprawność, sięgającą
nawet 93%, pracują najczęściej
w temperaturach 800-1000°C, a
maksimum promieniowania uzyskuje
się przy długości fali od 2 do 4µm.
Ciemne źródła promieniowania
(promienniki rurowe) pracujące w
temperaturze 400-600°C wysyłają
nieznaczną część energii (mniej niż
10%) w postaci promieniowania o
długości fali 0,75-1,5 µm, około 30%
w obszarze 1,5-3 µm, około 50% w
obszarze 3-6 µm i mniej niż 20% w
obszarze fal o długości 6-12 µm.
Biorąc pod uwagę przedstawiane
cechy i zalety ceramicznych i rurowych
promienników podczerwieni
zasilanych gazami, można z całą odpowiedzialnością
stwierdzić, że
przy ogrzewaniu obiektów budowlanych
- wielkokubaturowych - lub
obiektów otwartych niekubaturowych
nie ma na obecnym poziomie
techniki grzewczej bardziej efektywnego
i oszczędniejszego, a także
bardziej ekologicznego sposobu
ogrzewania niż gazowe ogrzewania
promiennikowe. Ogrzewanie to bywa
coraz częściej nazywane ogrzewaniem
XXI wieku.

Nakłady i koszty
ogrzewania
promiennikowego

Przykład: hala produkcyjna o powierzchni
ok. 1600 m2, średnio izolowana,
zlokalizowana na Pomorzu,
dla której obliczone zapotrzebowanie
ciepła w systemie ogrzewania
promiennikami podczerwieni wyniosło
316,80 kW (198 W/m²), przy
żądanej temperaturze wewnętrznej
powietrza 12°C, przy pracy na dwie
zmiany robocze (2666 h), w sezonie
grzewczym (średnia ilość dni ogrzewania
240, tj. ok. 7 miesięcy). Nośnikiem
energetycznym jest gaz
ziemny GZ50.

Obliczenie poboru gazu dla projektowanego
obiektu, ustalono na
podstawie następujących założeń:
• liczba stopniodni Tw = 20°C (dwie
zmiany robocze) Sd = 2,666
• wsp. korekcyjny dla np. Tw = 12°C - Wt = 0,54
• liczba stopniodni po korekcie dla
Tw wynosi ok. Sw = 1440
• I strefa klimatyczna - tz = - 16°C
• wsp. korekcyjny - zmniejszający
średnie temp. xs = 0,4
• wsp. przenikania ciepła km = 0,70
W/m2*°C
• wymiana powietrza vp = 0,5 v/h
• wsp. korekcyjny dla pracy promienników
na dwie zmiany robocze
y = 0,85
• obliczona moc do zainstalowania
Qf = 316,80 kW
• temperatura odczuwalna jest zawsze
niższa od otaczającego powietrza
od 3 do 5°C, to = + 15°C
• żądana temperatura powietrza w
pomieszczeniu tw = +12°C
Ilość ciepła dostarczana przez
promienniki (dla temp. +12°C)
Q 12°C = Qf * Xs * Sd = 316,80 * 0,4 * 1 440 * 0,85 = ok. 155 000 kWh
Dla obliczenia ilości paliwa niezbędnego dla pracy promienników
w sezonie grzewczym (7-miesięcznym)
niezbędne jest określenie ilości
gazu potrzebnego do wyprodukowania
1 kWh energii, co wyliczamy
wg wzoru:
V1kWh = 3600 J:Hu = 3600 J:31 000 kJ/m³ = 0,116 m³/kWh
gdzie: Hu – wartość opałowa gazu
Nominalna, roczna ilość gazu (sezon
grzewczy), niezbędnego dla zapewniania
właściwej pracy promienników,
wyniesie (sezon grzewczy od
23 IX do 21 V = ok. 7,5 miesiąca).
B = 155 000 kWh * 0,116 m³/kWh = 18 000 m³/sezon
Nominalnie na miesiąc: 18 000:7,5 = ok. 2400 m³/m-c
Faktyczne zużycie gazu może być
obniżone w wyniku prowadzenia
właściwego gospodarowania energią,
a także m.in. przez zastosowanie
stabilizatorów spalania gazu
(magnetyzerów).

Autor: Marek Kowalczyk

Źródło: