O nas
Promienniki
Ogrzewanie kościołów
Termoterapia
LABORATORIUM
Lampy
Promienniki ceramiczne i kwarcowe
Farby termiczne
Udział w targach
Nasi partnerzy
Kontakt

Nowości

 

 

Zawartość tej strony wymaga nowszej wersji programu Adobe Flash Player.

Pobierz odtwarzacz Adobe Flash






baner_01.jpg


Drewart-Energy
Józefa Piłsudskiego 43
05-805 Kanie
tel: 22 759 37 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NOWOCZESNE SYSTEMY GRZEWCZE, Marek Kowalczyk

część I
część II
część III
część IV
część V
część VI
część VII
część VIII
część IX

24. ELEKTRYCZNE PROMIENNIKI PODCZERWIENI

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.

część II

Drewart-Energy Sp. z o.o. Copyright (c) 2005-2014