- Na czym polega wyjątkowość ogrzewania za pomocą promienników podczerwieni?
- Czy przy ogrzewaniu promiennikami podczerwieni mamy komfort cieplny?
- Jakie rodzaje promienników podczerwieni stosuje się w budownictwie jednorodzinnym?
Od około 50 lat najpopularniejszy w Polsce sposób ogrzewania domów jednorodzinnych to centralne ogrzewanie wodne - z kotłem i grzejnikami ściennymi. Mniej więcej 25 lat temu zaczęło się upowszechniać także ogrzewanie płaszczyznowe, przede wszystkim podłogowe (także głównie w wersji wodnej). Inne systemy, np. różnego rodzaju grzejniki elektryczne, zasilane prądem ogrzewanie płaszczyznowe czy ogrzewanie powietrzne (nadmuch ciepłego powietrza) nie zdobyły większej popularności. Nie można o nich powiedzieć, że nie są znane - szczególnie jeżeli chodzi o grzejniki elektryczne. Jednak postrzegane są raczej jako używane sporadycznie uzupełnienie innego rodzaju instalacji grzewczej.
Ale czy słusznie? Niekoniecznie, bo w nowych, znacznie bardziej energooszczędnych niż dawniej domach, odpowiednio dobrane ogrzewanie elektryczne może w zupełności wystarczyć do ogrzewania i to przy zachowaniu rozsądnych kosztów. Zwłaszcza gdy bierzemy pod uwagę nowoczesne urządzenia elektryczne, w innej technologii, które mogą mieć o połowę mniejszą moc od tradycyjnych grzejników. Szczególnie w starych domach, takie ogrzewanie może znakomicie poprawić komfort mieszkania, rekompensując niedostatki w działaniu tradycyjnego systemu centralnego ogrzewania.
Trzy sposoby na ciepło
Na czym polega wyjątkowość ogrzewania za pomocą promienników podczerwieni? Żeby zrozumieć jak działają, musimy zacząć od tego jakie są w ogóle sposoby przekazywania ciepła.
Przewodzenie to ruch ciepła wewnątrz ciał, albo pomiędzy ciałami, które stykają się bezpośrednio. Obserwujemy je powszechnie. Jeżeli przyłożymy zziębnięte dłonie do ciepłego grzejnika, to niemal natychmiast poczujemy jego ciepło. Także jeżeli włożymy koniec metalowej łyżeczki do gorącej herbaty, to po chwili cała się rozgrzeje.
Konwekcja oznacza z kolei ruch wewnątrz gazów lub cieczy (płynów). Powietrze ogrzewane przez grzejnik lub wkład kominkowy unosi się ku górze, przenosząc w ten sposób ciepło na resztę pomieszczenia. Zaś gdy się ochłodzi - opada znów ku podłodze. Klasycznym przykładem konwekcji zachodzącej w wodzie jest zaś działanie grawitacyjnych instalacji c.o. Tam nie ma pompy, siłę wprawiającą wodę w ruch zapewnia sama różnica gęstości wody podgrzanej i ochłodzonej.
Promieniowanie podczerwone (IR) to z kolei rodzaj promieniowania leżący tuż poniżej widzialnego dla nas zakresu fal. Tak naprawdę emitują je wszystkie ciała o temperaturze wyżej od 0 bezwzględnego (-273°C). Co ważne, w przeciwieństwie do konwekcji, promieniowanie cieplne nie potrzebuje ośrodka, w którym mogłoby się rozchodzić. Przenika nie tylko przez powietrze, ale i przez próżnię. Najbardziej znanym "promiennikiem" jest przecież nasze Słońce, które dzieli od Ziemi ok. 150 milionów km. Przy tym promieniowanie podczerwone, chociaż nazywane jest także cieplnym, w istocie zmienia się w ciepło dopiero padając na jakieś ciało. Słońce nie ogrzewa powietrza, dopiero nagrzane ciała oddają ciepło i ogrzewają powietrze.
W praktyce te trzy sposoby ruchu i przekazywania ciepła często się mieszają i to w bardzo różnych proporcjach. Najpopularniejsze obecnie grzejniki płytowe to wszystkiego po trochu - powodują konwekcję (unoszenie się) rozgrzanego powietrza, równocześnie w pewnym stopniu promieniując ciepłem. Zaś obniżenie temperatury wody w obiegu (w efekcie również temperatury grzejnika) nie tylko zmniejsza ich moc grzewczą, ale zmienia też proporcje pomiędzy promieniowaniem i konwekcją. Warto wyjaśnić, że o ogrzewaniu podczerwienią mówimy wtedy, kiedy przekazywanie ciepła przez radiację (promieniowanie) ma przewagę nad konwekcją.
Promienniki podczerwieni: nie grzejemy powietrza
Funkcjonowanie promienników podczerwieni, sposób sterowania nimi czy dobór miejsca montażu wynikają przede wszystkim z samej zasady przekazywania ciepła przez promieniowanie.
Przede wszystkim sam promiennik praktycznie nie nagrzewa powietrza w pomieszczeniu. Ogrzani zostajemy za to my, ściany, podłogi, sufity oraz wszystkie przedmioty na które pada promieniowanie. Nagrzewane ściany i przedmioty, oddają ciepło i ogrzewają powietrze w pomieszczeniu. Trzeba podkreślić, że nagrzane przegrody wydajnie wspomagają promienniki, ponieważ oddają zmagazynowane ciepło. To z kolei wpływa na w miarę równomierny poziomy rozkład temperatury w ogrzewanych podczerwienią pomieszczeniach. Poza tym ściany, sufit i podłoga będą zawsze trochę cieplejsze od powietrza w pomieszczeniu. Jeżeli temperatura w pomieszczeniu będzie np. 20°C, to podłoga będzie mieć podobną temperaturę np. 20,5°C, a zatem będzie cieplejsza o kilka stopni niż przy ogrzewaniu konwekcyjnym.
Ogrzewanie za pomocą promienników jest przy tym bardziej oszczędne od innych systemów, bo wentylacja, czyli wymiana powietrza, generuje tu znacznie mniejsze straty energii. Tu wypada uprzedzić o dwóch zjawiskach związanych z funkcjonowaniem wentylacji w budynku. Przede wszystkim trzeba się liczyć z tym, że wentylacja grawitacyjna w pomieszczeniu ogrzewanym promiennikami będzie działać słabiej niż przy tradycyjnym ogrzewaniu, gdzie duży jest udział konwekcji. Po prostu siłę napędową w tego rodzaju wentylacji w dużej mierze zapewnia różnica temperatury pomiędzy ciepłym powietrzem wewnątrz domu i zimnym na zewnątrz. Przy czym najcieplejsze powietrze znajduje się właśnie zwykle pod sufitem, w pobliżu kratek wentylacyjnych kanałów. Jeżeli więc temperatura powietrza wewnętrznego będzie niższa, to intensywność wymiany powietrza spadnie.
Zresztą podobne zjawisko zachodzi także w domach z ogrzewaniem podłogowym, gdzie również nie mamy poduszki nagrzanego powietrza pod sufitem. Po prostu trzeba o tym zjawisku pamiętać i w sezonie grzewczym np. nie przymykać zbytnio nawiewników okiennych. Tego problemu nie ma w domach z wentylacją mechaniczną - centralą wentylacyjna z rekuperatorem. Tam mamy pełną kontrolę nad ilością wymienianego powietrza. Trzeba też wziąć pod uwagę, że przy ogrzewaniu promieniowaniem podczerwonym wpływ rekuperatora na bilans energetyczny będzie mniejszy. Po prostu dlatego, że wraz z powietrzem wentylacyjnym będzie uciekać mniej ciepła.
Odczucie komfortu przy ogrzewaniu promiennikami podczerwieni
Najpewniej podstawowa wątpliwość jaką ma w tym momencie większość czytelników brzmi: Czy w pomieszczeniu nie jest zimno, skoro nie ogrzewamy powietrza? Odpowiedzmy od razu - panele na podczerwień rzeczywiście zapewniają odczucie pełnego komfortu termicznego. Powietrze wcale nie musi być bowiem ciepłe, żebyśmy my odczuwali ciepło. Dokładne wyjaśnienie tego zjawiska wymagałoby znacznie więcej miejsca niż objętość jednego artykułu, jednak każdy z nas niejednokrotnie tego doświadczył. Szczególnie w sezonie zimowym i wczesną wiosną na dworze bywa przecież zimno, nawet poniżej 0°C, lecz my odczuwamy ciepło, jeśli tylko słońce grzeje wystarczająco mocno. Skrajny przykład to ludzie opalający się na lodowcu, niemal całkowicie rozebrani. Wcale nie wymaga to samozaparcia i kwalifikacji człowieka-morsa. Przy intensywnym nasłonecznieniu nawet w tych warunkach będzie nam ciepło.
Oczywiście, wewnątrz domu warunki są znacznie łagodniejsze. Powietrze jest zwykle tylko o kilka stopni chłodniejsze niż przy innych rodzajach ogrzewania. Ale i to wystarcza, żeby straty energii w budynku były mniejsze. Ponadto użycie elektrycznych promienników ciepła - w formie paneli sufitowych lub ściennych albo grzejników - pozwala na bardzo dobre, dynamiczne sterowanie ogrzewaniem. Efekt ich włączenia odczuwamy niemal natychmiast. Zupełnie nie ma tu efektu bezwładności cieplnej, czyli długiego oczekiwania na wzrost temperatury po włączeniu ogrzewania, lub jej spadek po wyłączeniu. A to podstawowa cecha przede wszystkim wodnego ogrzewania podłogowego. Tam wylewka podłogowa (jastrych) ma masę liczoną w tonach i po prostu nie da się szybko podnieść jej temperatury, ani szybko jej schłodzić. Może to być świetne ogrzewanie akumulacyjne (kilka godzin nagrzewania i wiele godzin oddawania ciepła), ale o dynamicznym sterowaniu możemy zapomnieć. Odpowiednio dobrane promienniki podczerwieni mogą zaś taki system zastąpić, stwarzając możliwość elastycznego sterowania ilością ciepła.
Rodzaje i zastosowania promienników podczerwieni
W domach jednorodzinnych stosuje się praktycznie tylko elektryczne promienniki ciepła w formie paneli ściennych lub sufitowych albo wolno stojących grzejników. W dużych obiektach, np. w halach przemysłowych, a nawet na stadionach stosuje się także promienniki gazowe, ale to już osobna dziedzina profesjonalnych zastosowań i nieporównywalnie większych mocy. Warto jednak o nich pamiętać, żeby uświadomić sobie możliwości tej technologii. Przecież w ogromnej i wysokiej hali produkcyjnej ogrzewanie powietrza nie miałoby najmniejszego sensu - rozgrzane i tak uciekłoby pod sufit, a jeżeli w takim obiekcie trzeba często otwierać dużą bramę, to doszedłby do tego jeszcze przeciąg.
W domach jednorodzinnych używa się promienników elektrycznych. Najczęściej mają one postać płaskich paneli montowanych na suficie lub ścianach. Te drugie mogą nawet wyglądać jak obraz lub pełnić funkcję lustra. Są też promienniki będące równocześnie tablicą, po której można pisać zwykłą kredą lub markerem. Promienniki ciepła, mogą być też wolno stojącymi grzejnikami o ciekawej stylistyce albo zawieszone pod sufitem będą pełnić równocześnie rolę źródeł światła. Po prostu producenci starają się jak najlepiej dopasować do potrzeb klientów i specyfiki danego obiektu.
Dlatego z całą pewnością znajdziemy coś odpowiedniego zarówno do nowego domu, jak i już wykończonego i użytkowanego. Miejsce montażu jest bardzo istotnym parametrem. Warto zasięgnąć porady fachowca. Panel powinien mieć możliwość swobodnego promieniowania na całą przestrzeń, którą ma ogrzewać. Nie należy blokować jej np. dużym meblem obok panelu ściennego. Tym bardziej złym pomysłem jest jego przesłonięcie. Zależnie od układu pomieszczenia pożądane może być np. użycie dwóch paneli o mniejszej mocy, zamiast jednego większego. Pamiętając o tych cechach łatwo zrozumiemy, dlaczego tak popularne jest użycie paneli sufitowych lub specjalnych grzejników podwieszanych pod sufitem. Tym bardziej, że są szczególnie polecane do wysokich pomieszczeń, które trudno ogrzać tradycyjnymi grzejnikami, z uwagi na ucieczkę ogrzanego powietrza pod sufit. Ponadto panele sufitowe mogą mieć wyższą temperaturę powierzchni, a więc także grzać z większą mocą, niż te montowane na ścianach, czyli znajdujące się w zasięgu dotknięcia ręką.
Co bardzo ważne, zarówno panele jak i grzejniki bardzo łatwo jest zamontować i nie ma potrzeby ingerowania w instalację grzewczą. Niezbędny jest przecież tylko dostęp do prądu (instalacji elektrycznej), a sterowanie każdym panelem/grzejnikiem może być niezależne. Taki elektryczny system bardzo łatwo możemy też włączyć w system sterowania tzw. inteligentnego budynku, czyli zaawansowaną zintegrowaną automatykę. Ale mogą one świetnie działać i bez tego, bo wystarczy nawet proste sterowanie na zasadzie włącz/wyłącz.
Warto wybierać panele i grzejniki wysokiej jakości, zbudowane z dobrych komponentów i z długim okresem gwarancji. Bo zbudowanie dobrego panelu na podczerwień tylko z pozoru jest łatwym zadaniem. Nie wystarczy byle jaki oporowy przewód grzejny i stalowa blacha oddająca ciepło. Powierzchnia tanich paneli bardzo często rozgrzewa się nierównomiernie, co skutkuje nierówną emisją ciepła z ich powierzchni oraz nadmiernym nagrzewaniem się elementów grzejnych, które po kilku latach ulegają przepaleniu. Nie mówiąc już o takich "atrakcjach" jak trzaski i deformacja blachy, czy jej nadmierne rozgrzewanie się, grożące oparzeniem. Jeżeli zależy nam na wieloletniej bezawaryjnej eksploatacji, dbajmy o jakość.
Redaktor: Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Redwell
Dodaj komentarz