Ogrzewanie na podczerwień - jak działa?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Na czym polega ogrzewanie przez promieniowanie cieplne?
• Jak wygląda ogrzewanie pomieszczeń promieniowaniem podczerwonym w praktyce?

Promieniowanie cieplne, czyli grzanie na odległość

Promieniowanie cieplne, nazywane też podczerwonym lub infrared (IR), to strumień fal elektromagnetycznych wysyłanych przez każde ciało, a ich długość zawiera się w paśmie do 1000 μm-0,78 μm. Dłuższe od nich fale to częstotliwości radiowe, a krótsze emitują światło widzialne. Bez doprowadzenia energii z zewnątrz wszystkie ciała utrzymują ustabilizowany stan energetyczny, pochłaniając i jednocześnie wysyłając taką samą ilość promieniowania elektromagnetycznego, a w efekcie dając równowagę cieplną i stałą temperaturę.

Jeśli jakiś obiekt znajdzie się w obszarze oddziaływania promieniowania o wyższej energii, przejmie jej część, zwiększając też swoją temperaturę. Oczywiście energia emitowana nie bierze się znikąd - uzyskujemy ją, np. ze spalania paliw czy z energii elektrycznej i przesyłamy do urządzenia emitującego, np. grzejnika, promiennika.

Cechą charakterystyczną przekazywania energii cieplnej przez promieniowanie jest brak bezpośredniego udziału powietrza otaczającego ogrzewane ciało. W marę wzrostu jego temperatury uruchamiają się pozostałe formy przekazywania energii - konwekcja i przewodzenie. W praktyce niemal zawsze przenoszenie ciepła odbywa się wielotorowo, a o efektach użytkowych decyduje wiodąca forma jego przekazywania.

Poziom emisji promieniowania podczerwonego zależy przede wszystkim od temperatury tego ciała, co wiąże się również z dominującą długością fal elektromagnetycznych.

Ze względu na związane z tym nieco odmienne własności promieni, pasmo podczerwieni podzielone zostało na trzy sektory:

• fal krótkich IR-A o zakresie 0,78 μm-1,4 μm,
• fal średnich IR-B o zakresie 1,4 μm-3 μm,
• fal długich IR-C o zakresie powyżej 3 μm,.

Promieniowanie IR-C emitowane jest głównie przez źródła niskotemperaturowe (umownie do 80°C), np. w systemie ogrzewania przez grzejniki płytowe, podłogówkę czy ogrzewanie ścienne.

Promieniowanie IR-C jest emitowane m.in. przez grzejniki płytowe i ogrzewanie podłogowe, fot. Stelrad, Fenix.

Promienie IR-B wytwarzają źródła "nieświecące", o temperaturze kilkuset stopni, np. w formie grzałek elektrycznych lub katalitycznych palników gazowych. Emisja promieniowania najkrótszego IR-A to domena świecących promienników halogenowych lub ceramicznych, a także lamp leczniczych.

Zależnie od długości fali, różny jest wpływ tego promieniowania na skórę człowieka. Promieniowanie długie nagrzewa tylko naskórek, dając poczucie ciepła, a promienie średniofalowe sięgają skóry właściwej, zapewniając efekt wygrzewania. Z kolei bezpośrednie promieniowanie IR-A sięga do warstw głębszych, co może mieć działanie terapeutyczne, np. w nerwobólach, ale wymaga to konsultacji lekarskiej w celu ustalenia czasu i poziomu emisji naświetlania. Dłuższe przebywanie w obszarze występowania tego promieniowania wymaga także ochrony oczu, w innym przypadku może doprowadzić do stanu "suchego oka".

Promieniowanie podczerwone w praktyce ogrzewania powierzchni mieszkalnych

Uzyskanie dostatecznego ogrzewania pomieszczeń z dominującym przekazywaniem energii cieplnej przez promieniowanie w praktyce ogranicza się do zainstalowania ogrzewania płaszczyznowego w formie rurowej lub elektrycznej instalacji podłogowej lub ściennej, co umożliwia nie tylko bezpieczne i efektywne utrzymywanie pożądanej temperatury, ale również wykorzystanie tanich i ekologicznych, pierwotnych źródeł energii (np. system wodny z pompą ciepła).

Ogrzewanie przez promieniowanie odbywa się m.in. przy pomocy elektrycznego ogrzewania podłogowego, fot. Fenix.

Maty grzewcze elektrycznego ogrzewania podłogowego, fot. Fenix.

Ilość energii cieplnej przekazywanej do pomieszczenia, niezbędnej do utrzymywania pożądanej temperatury, jest uzależniona przede wszystkim od dwóch czynników - temperatury elementu grzejnego i wielkości jego powierzchni. Przy niskiej temperaturze powierzchni grzejnej nieznacznie przewyższającej temperaturę pomieszczenia, emisja promieniowania energii cieplnej musi odbywać się z bardzo dużej płaszczyzny ze względu na komfort cieplny i wpływ na elementy wykończeniowe (posadzki, tynki, okładziny). Jako górną granicę temperatury emitującej ciepło z powierzchni w takich instalacjach przyjmuje się 30-34°C, co przekłada się na temperaturę czynnika grzewczego, która nie powinna przekraczać 50-55°C.

Ukrycie elementów grzejnych w przegrodach budowlanych - podłodze, ścianach czy suficie - sprawia, że taka instalacja staje się niewidoczna, ale narzuca to też pewne ograniczenia w sposobie urządzenia i użytkowania pomieszczenia.

Przy ogrzewaniu podłogowym istotny wpływ na efektywność funkcjonowania ma rodzaj posadzki, gdyż materiały źle przewodzące ciepło (np. drewno, grube wykładziny dywanowe), znacząco ograniczają emitowaną energię cieplną. Niemniej przy prawidłowym rozmieszczeniu wyposażenia i doborze pokrycia, ogrzewanie podłogowe zapewnia korzystny rozkład temperatur. Szczególnie efekt ten będzie odczuwalny w wysokich pomieszczeniach, gdyż przy ogrzewaniu podłogowym ciepłe powietrze nie będzie gromadzić się u góry.

Wszystkie systemy ogrzewania powierzchniowego charakteryzują się dużą bezwładnością cieplną, co niekiedy może sprawiać problemy z uzyskaniem pożądanej temperatury w pomieszczeniu. Dodatkową cechą tych systemów ogrzewania jest zdolność do samoregulacji, czyli dostosowania mocy grzewczej do aktualnej temperatury w pomieszczeniu. Mechanizm ten wynika z niewielkiej różnicy między temperaturą pomieszczenia i powierzchni grzewczej oraz jej dużych wymiarów. Moc przekazywanej energii cieplnej zależy bowiem od różnicy temperatur powietrza i powierzchni grzejnej, a samoistne obniżenie się temperatury pomieszczenia, np. o 2°C spowoduje proporcjonalny wzrost mocy cieplnej i odwrotnie.

Inne formy ogrzewana na podczerwień w mieszkaniu mają ograniczone zastosowanie i służą głównie jako uzupełniające źródła ciepła do miejscowego dogrzewania, np. łazienki lub statycznego miejsca pracy. Z reguły są to urządzenia zasilane prądem w postaci promienników instalowanych poza zasięgiem użytkowników (możliwość poparzenia), emitujących promieniowanie IR-A lub IR-B, a niekiedy również IR-C, np. w dekoracyjnych grzejnikach w postaci ozdobnej kamiennej płyty podgrzewanej od tyłu kablem grzejnym.

Może cię zainteresować

Ogrzewanie podłogowe - praktyczny poradnik Zawór w podłogówce nie działa? Sprawdź Jak właściwie podzielić dom na strefy grzewcze? Na czym polega ogrzewanie konwekcyjne? Istotna rola termostatów w ogrzewaniu podłogowym Czy ekran za grzejnikiem zwiększa efektywność ogrzewania? Ile prądu zużywa folia grzewcza w ogrzewaniu podłogowym? Jak dobrać odpowiednią grupę pompową? Jak zmierzyć rozstaw przyłączy grzejnika? Klasyka sprawdzona przez miliony - czy grzejnik aluminiowy może pasować do każdego wnętrza? Grzejniki elektryczne Bursa Montaż podłogówki jeszcze nigdy nie był taki prosty - z aplikacją InstallPRO360 Sprężone powietrze w przemyśle i na co dzień. Nowe rury i złączki w systemie SharkBite i John Guest Fakty i mity o ogrzewaniu podłogowym Jak wykonać obliczenia zapotrzebowania domu na ciepło w czasie termomodernizacji? Prawidłowy montaż zaworów termostatycznych w instalacjach grzewczych Grzejnik do pompy ciepła - termomodernizacja domu z niskotemperaturowymi regulusami Ekspert wyjaśnia dlaczego warto zainwestować w ogrzewanie podłogowe Co warto wiedzieć o ogrzewaniu podłogowym? Grzejnik nie musi wisieć na ścianie

Zobacz więcej Zwiń

Promiennik ciepła służy do ogrzewania, np. pomieszczeń gospodarczych, fot. Gutta.

Trzeba tez pamiętać, że wysokotemperaturowe promienniki nie tylko mogą stwarzać zagrożenie pożarowe, ale równie niekorzystnie wpływać na zdrowie, powodując znaczne różnice w nagrzewaniu poszczególnych części ciała (podobnie jak efekt siedzenia przy ognisku). W praktyce racjonalne ich wykorzystanie ogranicza się do bezpośredniego ogrzewania użytkowników w krótko wykorzystywanych pomieszczeniach (bez znaczącego podwyższania panującej w nich temperatury), np. gospodarczych, w garażu czy na zabudowanych tarasach.

Autor: Redakcja BudujemyDom

Opracowanie: Martyna Nowak-Ciupa

fot. otwierająca: Rettig Heating, Enerzon