Ogrzewanie przez
promieniowanie
Promienniki podczerwieni słu\
ą przede
wszystkim do ogrzewania i oświetlania
(promienniki jasne) gmachów
u\
yteczności publicznej, instytucji oraz
fabryk i zakładów pracy. Często u\
ywa
się ich do oświetlania pomieszczeń
otwartych takich jak: stadiony, tarasy,
kasy, ulice spacerowe, itd.
Ogrzewanie mieszkań, biur i sklepów.
Promienniki w sufitach
podwieszanych (moduły 60 x 60
oraz 120 x 60). (oświetlenie)
Zastosowanie w medycynie:
(inkubatory, łó\
ka dla poparzonych,
wygrzewanie i suszenie gipsu).
Obrazy malowane na
promiennikach
Zalety ogrzewań promiennikami
1. Ogrzewanie energooszczędne z powodu tego, \
e jest to ogrzewanie
bezpośrednie (z
ródło ciepła -człowiek), ze względu na uzyskiwanie
wymaganej temperatury efektywnej (odczuwanej przez człowieka) przy
ni\
szej temperaturze powietrza otaczającego, nie powoduje ono
stratyfikacji powietrza, tzn. nie tworzy warstw powietrza o coraz
wy\
szej temperaturze ze wzrostem wysokości od podłogi do
wy\
szej temperaturze ze wzrostem wysokości od podłogi do
stropodachu.
2. Ogrzewanie energooszczędne w wyniku mo\
liwości stosowania
ogrzewań strefowych.
3. Korzystne higienicznie warunki komfortu cieplnego uzyskiwane przy
ni\
szej temperaturze powietrza.
4. Korzystne higienicznie ograniczenie konwekcyjnych ruchów powietrza
5. Mała bezwładność cieplna (odczucie ciepła natychmiast po włączeniu
ogrzewania).
6. Prosta regulacja - ręczna, automatyczna, termostatyczna (temperatury
efektywnej), gradacja mocy, programowalna, zdalna, czujnikiem
obecności - do wyboru.
Ograniczenia w stosowaniu
promienników elektrycznych
1. Wysoki koszt eksploatacyjny (przy ogrzewaniu według taryfy dziennej).
2. Brak normatywnych ustaleń komfortu cieplnego przy ogrzewaniach przez
promieniowanie.
3. Brak reguł projektowania. Przyjmuje się gęstość mocy promieniowania na
powierzchnię podłogi 100-600 W/m2 zale\
nie od izolacji cieplnej budynku,
temperatury zewnętrznej oraz wymaganej temperatury efektywnej.
4. Konieczna odpowiednia wysokość budynku (konieczne miejsce pod
stropem lub na słupach, ścianach zewnętrznych do umieszczenia
promienników).
5. Konieczny okresowy, fachowy nadzór (czyszczenie) urządzeń
promieniujących.
6. Wra\
liwość na zanieczyszczenia i zapylenie powietrza w budynku.
7. Wra\
liwość na uszkodzenia mechaniczne.
Wprowadzenie
Przenoszenie ciepła przez promieniowanie odbywa się za pośrednictwem
fal elektromagnetycznych o długości nieco mniejszej od długości
promieniowania światła dziennego.
promieniowania światła dziennego.
Zjawisko komfortu cieplnego przy ogrzewaniu przez promieniowanie polega
m.in. na tym, \
e człowiek przebywający w zasięgu promieniowania
podczerwonego odczuwający temperaturę np. +20�C, przebywa w
otoczeniu (w powietrzu) o temperaturze +16�C.
Wprowadzenie
Rozró\
nia się zasadniczo dwa rodzaje ogrzewania z wykorzystaniem
promienników podczerwieni zasilanych gazem (b+c):
a) promienniki elektryczne
b) promienniki ceramiczne (panelowe), zwane te\
niekiedy jasnymi,
c) promienniki rurowe, zwane te\
ciemnymi.
c) promienniki rurowe, zwane te\
ciemnymi.
Promienniki elektryczne
Zasada działania, właściwości
W promiennikach elektrycznych elementem grzejnym jest najczęściej opornik
wolframowy wtopiony w rurę kwarcową. Rura kwarcowa mo\
e być
przezroczysta, (występuje wówczas ogrzewanie i oświetlenie
pomieszczenia), mo\
e te\
być wyposa\
ona w filtr czerwony przeciw
oślepieniu (tylko ogrzewanie). Właściwości promiennika i
oślepieniu (tylko ogrzewanie). Właściwości promiennika i
promieniowania:
" Temperatura promiennika 2200�C
" Długość fali promieniowania 1,2 �m
" Sprawność wypromieniowania ciepła powy\
ej 80%
" Strata ciepła absorbowanego przez wilgotne powietrze w du\
ej odległości ok.
7%
" Dobra kierunkowość promieniowania
Promienniki elektryczne
Stosowane są równie\
promienniki elektryczne, w których elementem grzejnym
jest spirala z drutu osadzona w rurze okrągłej ze stali \
aroodpornej, izolowana
za pomocą tlenku magnezu.
Właściwości promiennika i promieniowania:
" Temperatura promiennika 600-700�C
" Długość fali promieniowania ok. 3 �m
" Sprawność wypromieniowania ciepła ok. 50%
" Sprawność wypromieniowania ciepła ok. 50%
" Strata ciepła absorbowanego przez wilgotne powietrze w du\
ej odległości ok.
20%
" Średnia kierunkowość promieniowania
Promienniki gazowe \
arowe,
bezpłomienne
Zasada działania, właściwości.
" Promienniki gazowe \
arowe bezpłomienne są urządzeniami ogrzewczymi, w
których spalanie gazu zachodzi na zewnętrznej stronie perforowanej płyty
ceramicznej podnosząc jej temperaturę do ok. 900 �C.
ceramicznej podnosząc jej temperaturę do ok. 900 �C.
" Płyta ceramiczna emituje promieniowani podczerwone, które przenika przez
powietrze prawie bez strat (nie ogrzewając go) i zamienia się w ciepło, gdy
natrafia na ciało ludzkie, maszynę, urządzenie czy podłogę budynku
przemysłowego.
" Promienniki gazowe są na ogół podwieszane pod stropem budynku
przemysłowego. Mogą te\
być umieszczane po bokach hali na słupach i
powierzchniach przegród zewnętrznych budynku (zawieszane pod kątem).
Promienniki gazowe \
arowe,
bezpłomienne
Właściwości promienników i promieniowania:
" Temperatura promiennika ok. 900�C.
" Długość fali promieniowania 2,7 �m.
" Sprawność wypromieniowania energii ok. 55%.
" Strata ciepła absorbowanego przez wilgotne powietrze w du\
ej odległości ok.
" Strata ciepła absorbowanego przez wilgotne powietrze w du\
ej odległości ok.
18%.
" Dość dobra kierunkowość promieniowania.
Dane techniczne
12
Budowa promiennika
13
Promienniki gazowe \
arowe,
bezpłomienne
Promienniki gazowe \
arowe
bezpłomienne:
" instalowane są na wysokości 6 do 15 m
powy\
ej podłogi (minimalna wysokość
4,5 m.)
" zasilane są gazem ziemnym, ciśnienie
" zasilane są gazem ziemnym, ciśnienie
min. 20 mbar
" w pierwszym przybli\
eniu nale\
y
przyjmować moc promienników równą
150-200 W/m2 powierzchni ogrzewanej.
14
Promienniki gazowe \
arowe,
bezpłomienne
Promienniki gazowe \
arowe bezpłomienne:
" instalowane są na wysokości 6 do 15 m powy\
ej podłogi (minimalna wysokość
4,5 m.)
" zasilane są gazem ziemnym, ciśnienie min. 20 mbar
" w pierwszym przybli\
eniu nale\
y przyjmować moc promienników równą 150-
" w pierwszym przybli\
eniu nale\
y przyjmować moc promienników równą 150-
200 W/m2 powierzchni ogrzewanej.
15
Promienniki gazowe rurowe
Zasady działania, właściwości.
" Promienniki gazowe rurowe, podwieszane pod stropem lub na
powierzchniach przegród zewnętrznych hali przemysłowej, są
urządzeniami ogrzewczymi, w których spaliny ogrzewają od wewnątrz
rury stalowe, podnosząc ich temperaturę do 200-500�C.
" Promieniowanie cieplne rur jest skierowane przez ekran odblaskowy
" Promieniowanie cieplne rur jest skierowane przez ekran odblaskowy
umieszczony nad zespołem rur.
" Promiennik gazowy rurowy składa się z następujących głównych
elementów: palnika, wentylatora wyciągowego, komory spalania, rur
promieniujących, zespołu zapłonowego, układu zabezpieczeń i regulacji
automatycznej oraz odbłyśnika.
" Promienniki gazowe rurowe mogą pracować pojedynczo lub w zespołach.
Mogą ogrzewać całość hali, fragment lub poszczególne ich sektory.
Promienniki gazowe rurowe
Właściwości promienników i promieniowania:
" Temperatura rury promiennika gazowego 200-500 �C.
" Długość fali promieniowania ok. 4�5 �m.
" Sprawność wypromieniowania energii ok.40�55%.
" Sprawność wypromieniowania energii ok.40�55%.
" Średnia kierunkowość promieniowania.
" Pochłanianie promieniowania w skórze.
Sprawność wykorzystania ciepła spalanego gazu wynosi 100%,
gdy spaliny odpływają pod stropodach hali i ok. 90%, gdy
spaliny są usuwane na zewnątrz hali.
Promienniki gazowe rurowe
19
20
Reflektory (odbłyśniki)
promienników podczerwieni
21
Reflektory (odbłyśniki)
promienników podczerwieni
22
Reflektory (odbłyśniki)
promienników podczerwieni
23
Reflektory (odbłyśniki)
promienników podczerwieni
" Największą zdolność odbijającą charakteryzują się takie metale jak srebro,
złoto, miedz
, polerowane aluminium i platyna, przy czym ich zdolność
odbicia w małym stopniu zale\
y od długości fali promieniowania
podczerwonego.
" Spośród nich: srebro, złoto oraz platyna a zwłaszcza miedz
znacznie gorzej
" Spośród nich: srebro, złoto oraz platyna a zwłaszcza miedz
znacznie gorzej
odbijają promieniowanie z zakresu widzialnego ni\
podczerwonego.
" Polerowane aluminium ma mniej więcej jednakowe promieniowanie
obydwu zakresów. Stąd właśnie ono znalazło najszersze zastosowanie
przy budowie promienników podczerwieni -jasnych.
" Natomiast takie metale jak: wolfram, chrom, cynk, cyna oraz stal
odbijają promieniowanie podczerwone znacznie słabiej. Stąd z kolei
zastosowanie stali do produkcji płaszczy (rur) promieniujących -
24
promienniki ciemne.
Reflektory (odbłyśniki)
promienników podczerwieni
25
Reflektory (odbłyśniki)
promienników podczerwieni
26
Lokalizacja promienników
27
Wprowadzenie
Przyjmuje się, \
e moc jednostkowa, a więc moc przypadająca na l m2
podłogi, powinna zawierać się w granicach 100-200 W/m2.
29
Dobór promienników
Rozkład temperatury w
Strefa komfortu dla
funkcji wysokości i typu
ludzi
stosowanego urządzenia
ogrzewczego
Dobór promienników
Gęstość promieniowania cieplnego q zale\
y od stosunku
wymiarów promiennika do przyjętej wysokości 1,5 m oraz od
temperatury powierzchni promieniującej. Mo\
na go obliczyć
ze wzoru:
q = ą Ć (tp -tg) W/m2
gdzie:
gdzie:
ą - zastępczy współczynnik przejmowania ciepła przez
promieniowanie, W/m2K; w przypadku promienników
stalowych a = 8 W/m2K,
Ć - współczynnik kątowy promieniowania,
tp - temperatura powierzchni promieniującej, �C,
tg - temperatura powierzchni głowy człowieka, tg= 32�C
Dobór promienników
Zale\
ność współczynnika kątowego
promieniowania od parametrów geometrycznych
m = a/h i n = b/h
Dobór promienników
Zale\
ność współczynnika kątowego
promieniowania od parametrów geometrycznych
a/h i b/h
Dobór promienników
Zalecane wartości jednostkowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania
hal promiennikami zestawionych
Rodzaj izolacji przegród Temperatura efektywna, �C
20 16 12
20 16 12
Hale wykonane wg wymagań 190 165 150
PN-91/B-02020, W/m2
Hale wykonane wg wymagań 250 240 200
PN-82/B-02020, W/m2
Hale o złej izolacji, W/m2 375 350 300
Hale bez izolacji, W/m2 ponad 400 ponad 375 ponad 350
Dobór promienników
Przy projektowaniu ogrzewania nale\
y uwzględniać czas pracy w ciągu doby i
sposób jego regulacji. W budynkach ogrzewanych z przerwami moc
urządzeń grzewczych nale\
y zwiększyć; wartości współczynników
zwiększających podano w tablicy.
Czas ogrzewania Rodzaj ogrzewania
Ogrzewanie Ogrzewanie
powietrzne promiennikowe
4 godz. na dobę 40% 20%
6-8 godz. na dobę 30% 15%
8-12 godz. na dobę 20% 10%
12-16 godz. na dobę 10% 5%
1. Określić jaki będzie procent
ogrzewanej powierzchni.
D za U
2. Określić izolacji budynku
3. Ustalić punkt przecięcia pionowej linii
odpowiadającej wartości procentowej
powierzchni ogrzewanej z poziomą
linią wykresu odpowiadającą
strukturze budynku i określić
zapotrzebowanie mocy na 1m2.
zapotrzebowanie mocy na 1m2.
4. Wartość z punktu 3. pomno\
yć przez
ogólną powierzchnię przeznaczoną do
ogrzewania. Aby otrzymać łączną
wartość potrzebnej mocy, podzielić ją
przez 1000, aby otrzymać wynik w
kilowatach.
5. Dobrać rodzaj i ilość grzejników dla
wy\
ej określonych potrzeb.