Zasada ogrzewania za pomocą promienników podczerwieni
W zakładach przemysłowych wyposażonych w hale, ewent. duże pomieszczenia, które trzeba ogrzewać lub utrzymywać w nich temperaturą na określonym poziomie, koszty ogrzewania stanowią znaczącą pozycję budżetową. Koszty te są oczywiste szczególnie w przypadkach, kiedy chodzi o hale, w których dochodzi do dużej wymiany powietrza lub dużych strat cieplnych. Jeśli nie jest konieczne utrzymywanie określonej temperatury w całym pomieszczeniu, lecz tylko w pewnych miejscach lub na stanowiskach pracy, ewent. tylko w pewnych odstępach czasu, stałe ogrzewanie całych pomieszczeń staje się w znacznym stopniu nieekonomiczne. S podobną problematyką możemy się zetknąć także w innych miejscach, jakimi są hale sportowe, tarasy, przedsiębiorstwa rolnicze itp., w których klasyczne sposoby ogrzewania są zupełnie nieodpowiednie. Ponieważ ogrzewanie za pomocą promieniowania jest w zasadzie dostawą ciepła w określone miejsca, w porównaniu z układami konwekcyjnymi lub systemami ciepłego powietrza jest bardzo oszczędne. W wielu przypadkach jest to (szczególnie w wielkich halach) w praktyce jedyny sposób, w jaki można zapewnić wymaganą temperaturę wewnątrz hali bez konieczności przegrzewania przestrzeni pod dachem.
W takich właśnie przypadkach znajdują zastosowanie rozwiązania, przy których widoczne są zalety ogrzewania za pomocą promienników podczerwieni.
W większości przypadków tego typu ogrzewanie stosowane jest ze względu na osoby pracujące w tych pomieszczeniach i dlatego konieczne jest uwzględnianie nie tylko faktu przebywania w cieple, ale także rodzaju czynności wykonywanych przez te osoby. Inne wymagania dotyczą osób pracujących w pozycji siedzącej, inne przy lekkiej lub ciężkiej pracy a inne w przypadku osób stale lub przejściowo przebywających w danych pomieszczeniach itp. Powyższe uwzględnienia są bardzo ważne dla prawidłowego zaprojektowania i eksploatacji układów z zastosowaniem promienników podczerwieni.
Zakres zastosowania
Gazowe promienniki podczerwieni przeznaczone są przede wszystkim do:
- ogrzewania wysokich pomieszczeń, np. hal przemysłowych, składów, hal sportowych, kościołów itp.
- ogrzewania obiektów nieregularnie wykorzystywanych
- dogrzewania zewnętrznego, np. trybun na stadionach, restauracji ogrodowych, peronów itp.
- ogrzewanie technologiczne, np. ogrzewanie wanien z różnymi kąpielami itp.
- wypalania
- suszenia
- rozmrażania
- wysuszania budynków po powodzi
Jako producenci tych urządzeń jesteśmy w stanie dostosować promienniki podczerwieni do indywidualnych potrzeb klienta. W przypadku ogrzewania technologicznego oferujemy współpracę w naszym laboratorium rozwojowym, gdzie można przeprowadzać różnego rodzaju próby. Promienniki podczerwieni dostosowaliśmy już do wypalania, suszenia powierzchni stalowych wyrobów, suszenia tekstyliów, rozmrażania sypkich materiałów, rozmrażania wagonów kolejowych, ogrzewania kąpieli z ługiem przy wytrawianiu metali w hutach żelaza itd.
Podstawowe typy gazowych promienników podczerwieni pod względem konstrukcji, temperatury powierzchniowej i skuteczności promieniowania
Pod względem rodzaju promieniowania – długości fali wynikającej z temperatury powierzchniowej a tym samym także z koloru powierzchni promiennika – urządzenia te dzielimy na jasne i ciemne. U jasnych promienników temperatura powierzchniowa powierzchni wypromieniowującej (ceramika) waha się w granicach 850 - 950 °C. Temperatura osiągana jest na powierzchni ceramicznej za pośrednictwem bezpłomieniowego spalania powierzchniowego.
Powierzchniowa temperatura ciemnych promienników podczerwieni waha się w granicach 200 - 500 °C (średni cca. 350 °C ). Powierzchnią czynną są z reguły rurki, przez które przechodzą spaliny. Spalanie gazu odbywa się za pomocą palników atmosferycznych lub ciśnieniowych.
Najnowszym elementem w dziedzinie ciemnych promienników są niskotemperaturowe promienniki podczerwieni z recyrkulacją spalin, nazywane także kompaktowymi gazowymi promiennikami podczerwieni lub promiennikami z bezpośrednim wypromieniowywaniem. System ten oznacza dalszy krok w rozwoju ciemnych promienników, niekiedy bywa też nazywany ogrzewaniem hal przemysłowych trzeciej generacji. Od zwykłych ciemnych promienników różni się temperaturą powierzchniową wynoszącą cca 250°C, intensywną recyrkulacją spalin, co w maksymalnym stopniu zwiększa równomierność temperatur wzdłuż przewodów grzewczych i skuteczność wypromieniowywania.
Jasne promienniki podczerwieni
Jasny promiennik podczerwieni dostarcza ciepło z płytek ceramicznych rozżarzonych do temperatury 850 – 950oC (promiennik jest zapalony). Wypromieniowywanie energii jest bardzo intensywne i promiennik staje się punktowym źródłem ciepła. Dostawę ciepła na ogrzewaną powierzchnię można realizować z dużych odległości, ewent. można ogrzewać oddzielne stanowiska pracy lub strefy.
Mieszanka gazu i powietrza przechodzi przez dyfuzor, komorę promiennika podczerwieni i płytki ceramiczne, na których powierzchni dochodzi do bezpłomieniowego spalania katalitycznego. Przy tego typu spalaniu osiąganie są dużo niższe emisje spalin (przede wszystkim Nox ) niż przy klasycznym spalaniu za pomocą palnika (przy temperaturze płomienia wynoszącej około 1200oC).
Ciemne promienniki podczerwieni
„Ciemne rurowe promienniki podczerwieni“ pracują z zastosowaniem niżej temperatury powierzchniowej 350 – 550oC i większej powierzchni promieniowania. Chodzi o bezpośrednio grzejące otwarte lub zamknięte gazowe odbiorniki z wymuszonym odprowadzaniem spalin w wersji przestrzeni spalania zarówno nadciśnieniowej jak też podciśnieniowej, z odpowiednimi zaletami i niedogodnościami poszczególnych wersji.
Ciemne promienniki podczerwieni zawiesza się pod stropem tak, że oś wypromieniowywania skierowana jest pionowo w dół, a więc wykorzystana jest zasada poduszki z gorącym powietrzem w pobliżu rur. Niektórzy producenci starając się zwiększyć napromieniowaną powierzchnię zalecają skośne zawieszenie promiennika. Jednak tak samo jak w przypadku nieprawidłowo wykonanego reflektora dochodzi tu do wyraźnego przepływu i schładzania tych rur a tym samym do obniżenia wydajności promieniowania.
Ponieważ ciemne promienniki podczerwieni mają dzięki niższej temperaturze powierzchniowej rur (a przez to dłuższej długości fali promieniowania) oraz ze względu na klasyczny sposób spalania (około 10x wyższa produkcja emisji spalin niż u jasnych promienników) już podstawową wydajność promieniowania niższą w porównaniu z jasnym promiennikiem, i to o około 50 – 60%, w przypadku skośnego zawieszenia wydajność ta nadaj spada dochodząc niemal do około 47%. Z powodu wyższych koncentracji spalin należy w większości przypadków odprowadzać je poza ogrzewane pomieszczenie.
Kompaktowe niskotemperaturowe promienniki podczerwieni
Zasada działania niskotemperaturowych gazowych promienników podczerwieni polega na cyrkulacji gorących spalin w przewodzie rurowym. Cyrkulujące spaliny ogrzewają powierzchnię przewodu rurowego, który w dolnej połowie wyposażony jest w specjalną powłokę o wysokiej emisyjności i promieniuje w ogrzewanym pomieszczeniu. Promieniowanie w niepożądanym kierunku uniemożliwiają osłony z izolacją cieplną.
Gaz spalany jest za pomocą palnika, który umieszczony jest na końcu przewodu pierwszego modułu promiennika podczerwieni. W tym pierwszym module dochodzi do zmieszania cyrkulujących i świeżych spalin. Mieszanie regulowane jest w taki sposób, aby rozłożenie temperatur wzdłuż promiennika było równomierne.
Palniki własnej konstrukcji są z reguły konstruowane jako jednofunkcyjne tylko dla tego typu promiennika i dla specyficznego sposobu spalania (płomień wychodzący do znacznego podciśnienia i prędkości powietrza w przewodzie grzewczym, konieczny jest bardzo długi wąski kształt płomienia itp.).
Potrzebna cyrkulacja spalin uzyskiwana jest za pomocą wentylatora promieniowego, który jest elementem komory recyrkulacyjnej. Spaliny zasysane z przewodu promieniującego wydmuchiwane są do komory, część z nich (cca 10%) odprowadzana jest do komina a pozostałych 90% kontynuuje cyrkulację i zostaje zmieszanych z nowo powstającymi spalinami. W przypadku wyłączenia palnika odprowadzanie do komina zostaje wstrzymane i cyrkulujące spaliny przekazują ciepło bez strat w kominie. Jako średnia optymalna temperatura powierzchniowa nastawiana jest wartość w granicach 200 - 250°C.
Ta nowoczesna niskotemperaturowa technologia grzewcza zapewnia równomierne rozłożenie ciepła w całym ogrzewanym pomieszczeniu, w wyniku wykorzystania intensywnej recyrkulacji dochodzi do znaczących oszczędności energii – skuteczność spalania dochodzi do 95% a jednocześnie obciążenie cieplne całego układu jest znacznie niższe niż u klasycznych ciemnych promienników podczerwieni.
