Tmavé zářiče lze v podstatě použít téměř všude, kde je výška stropu větší než 4 metry. Nejčastěji je však najdeme v skladech a výrobních halách v průmyslu, logistice a také ve sportovních zařízeních. Trubková sálavá topidla se montují na strop a zajišťují příjemné klima v místnosti, protože při distribuci tepla nepohybují vzduchem, ale vytvářejí teplo pomocí infračervených paprsků. Kromě plného vytápění mohou trubková otopná tělesa vytápět i jednotlivé zóny a přesvědčit velmi krátkou dobou nahřátí. Podívejme se na tuto technologii blíže…
Jak fungují tmavé zářiče?
Tmavé zářiče jsou infračervené zářiče, jejichž způsob fungování lze přirovnat k principu slunečního záření. Infračervené záření nebo tepelné záření slunce se na povrchu, na který dopadá, mění na teplo. Také na naší pokožce. Infračervené záření nepotřebuje k přenosu své energie “nosné médium”. Stejně jako slunce, jehož infračervené paprsky musí urazit asi 150 milionů kilometrů, aby dosáhly Země, infračervené paprsky trubkového zářiče dosáhnou téměř beze ztrát ze zařízení pod stropem budov na obývaný prostor zaměstnanců, strojů a skladovaného zboží.
Tmavé zářiče vyrábějí teplo spalováním směsi kyslíku a plynu v uzavřených hořácích se sálavými trubkami (nákres). Spalování není viditelné, probíhá v trubce, odtud název trubkový zářič. Vzniklý plamen a horké plyny ohřívají povrch sálavých trubic, které pak teplo vydávají především ve formě záření. Jako palivo se používá zemní nebo zkapalněný plyn či bioplyn, v současné době probíhají první pokusy o provoz trubkových zářičů s čistým vodíkem.
Jak se tmavé zářiče vyrábějí?
Tlačný ventilátor
Tmavé zářiče jsou poměrně jednoduše konstruovaná zařízení. Mají hořák (proto patří k decentralizovaným topným systémům), ventilátor, vyzařovací trubice a nad nimi uspořádané reflektory. Rovná (lineární) trubka nebo trubka ve tvaru písmene U slouží jako vyzařovací plocha. Hořák, který je umístěn na jednom konci sálavé trubice, vytváří plamen, který zasahuje do trubice. Modernější zařízení pracují jako tzv. tlačné systémy. To znamená, že ventilátor je umístěn přímo v oblasti hořáku a “tlačí” plamen do sálavé trubice. Tím vzniká laminární plamen, který ohřívá celou délku sálavé trubice (obr. 4). Na konci trubice je další ventilátor, který slouží k odsávání. Zde ventilátory vytvářejí podtlak, který “nasává” plamen a plyny skrz sálavou trubici. Nevýhody: Ventilátory a jejich kuličková ložiska jsou během zahřívací fáze jednotek vystaveny působení horkých spalin a agresivního kondenzátu.
Tmavý zářič s ventilátorem ve tvaru U
Sálající trubice se v závislosti na provedení zahřívá na teplotu přibližně 550 až 700 °C. Je zakryta reflektorem, který směřuje sálavé teplo do požadované oblasti. Pro zvýšení výtěžnosti infračerveného záření může být deska reflektoru opatřena tepelnou izolací. Spaliny jsou odváděny jednotlivými kouřovody na jednotku nebo kolektivními kouřovými systémy, v nichž několik jednotek odvádí spaliny ve svazcích. Pokud je vzduch v místnosti znečištěný (například parami), slouží komín spalin také jako kanál čerstvého vzduchu pro hořák (systémy LAS).
Složení plyn-vzduch
Současná generace tmavých zářičů využívá pneumaticky řízenou kombinaci plyn-vzduch, která může plynule regulovat výkon jednotky v rozmezí 40 % až 100 %. To umožňuje vytápění při částečném zatížení s trvale vysokou účinností. Kromě dodatečných úspor energie to má pozitivní vliv i na dodržování zákonem požadované směrnice ErP (odkaz na článek na blogu ErP). Orientačně lze říci, že tmavé zářiče s kompozitními hořáky plyn-vzduch jsou v průměru o 30 % úspornější než komerčně dostupné trubkové zářiče.
Proč infračervené sálavé zářiče nebo trubkové zářiče topí zdravě?
Příjemné klima v místnosti, které tmavé zářiče vytvářejí, je dáno především tím, že tyto systémy nemusí při vytápění pohybovat vzduchem. To znamená, že nevzniká nepříjemný průvan ani víření prachu, což je obzvláště příjemné pro alergiky, a mimochodem, viry a bakterie nejsou zbytečně roznášeny. Protože trubková topidla primárně ohřívají povrchy a osoby a teprve sekundárně vzduch, může být teplota vzduchu ve vytápěné hale v průměru asi o tři kelviny nižší. Tato nižší teplota vzduchu je nicméně díky infračervenému teplu vnímána jako příjemná.
Co dělá trubková topná tělesa tak účinnými?
V porovnání s běžnými systémy vytápění hal mohou trubková topidla ušetřit až 50 % nákladů na energii. Výše úspory závisí na několika faktorech. Důležitou roli hraje konstrukce budovy a vlastní použití. Platí přitom následující:
Úspora energie u tmavých zářičů se zvyšuje…
- … čím je budova vyšší
- … čím hůře je budova izolována
- … čím vyšší je intenzita výměny vzduchu v budově (např. prostřednictvím neustále otevřených vrat při nakládce nebo vykládce, odsávání u strojů atd.)
- … pokud mají být vytápěny pouze určité zóny nebo části budovy
- … pokud má vytápění pružně reagovat na měnící se časy směn
- … čím nižší jsou průměrné venkovní teploty
Hlavně však tmavé zářiče šetří peníze díky svému konstrukčnímu principu a přenosu tepla infračerveným zářením. Platí totiž pravidlo: co není třeba ohřívat, za to se nemusí platit. To se týká jak možnosti ponechat nevytápěné prostory budov, tak snížení teploty vzduchu. Snížení teploty vzduchu o 1 °C ušetří v průměru 7 % energie. Tmavé zářiče navíc využívají primární energii plynu, kterou přímo v jednotce přeměňují na tepelnou energii. Odpadají tak složité kotelní systémy a ztráty při přenosu vody ve vodovodním potrubí centrálních systémů. (Odkaz na článek o decentralizovaných/centrálních systémech).
Inteligentní řídicí systém a možnost plynulé regulace výkonu jednotky navíc umožňují další 14% úsporu oproti jednostupňově řízeným tmavým zářičům. Modulované tmavé zářiče, ideálně s kombinací plyn/vzduch, mohou ideálně přizpůsobit výkon hořáku aktuální potřebě tepla. Za tímto účelem se kromě množství paliva reguluje i množství spalovacího vzduchu. Tímto způsobem lze zaručit energeticky nejlepší spalování a nejvyšší vyzařovací faktor (i při částečném zatížení). (Odkaz na článek Plynulá modulace).
Většina topných dnů probíhá v tzv. přechodných obdobích. Výkon otopné soustavy je však určen pro špičková období – tj. obzvláště chladné dny. Trubková topná tělesa, která nemohou modulovat, běží prakticky vždy na plný plyn.
Dalších úspor lze dosáhnout použitím izolovaných a zcela uzavřených reflektorů s vysokou odrazivostí. Izolace reflektorů zabraňuje tepelným ztrátám směrem nahoru. Radiační trubice se tak zahřívají a následně vyzařují více tepla směrem dolů prostřednictvím infračerveného záření.
Účinnost tmavých zářičů se díky jejich konstrukci zvyšuje, když….
- … jednotka může plynule modulovat,
- … je použit hořák na směs plynu a vzduchu,
- … se používají izolované reflektory,
- … reflektory jsou uzavřeny po celém obvodu (také na straně hlavy a čela),
- … je použit dobře odrážející materiál reflektoru
Jaké jsou výhody tmavých zářičů pro uživatele?
Jak však každý ví, mezi teorií, technickými výhodami a praxí existují jemné rozdíly. Otopný systém musí odpovídat dané budově a jejím podmínkám. Trubková topná tělesa jsou vhodná zejména jako halové průmyslové vytápění, když…
- … je třeba se vyhnout víření prachu,
- … mají být určité oblasti/oblasti vyhřívány individuálně,
- … je budova využívána pouze sporadicky,
- … je konstrukce budovy špatně izolovaná,
- … je třeba udržet nízké investiční náklady,
- … brány jsou často otevřené nebo dochází k vysoké výměně vzduchu,
- … je budova vysoká,
- … je třeba zabránit kondenzaci vlhkosti na citlivém skladovaném zboží (např. oceli).
Tmavé zářiče jsou pro vytápění průmyslových budov vhodné pouze podmíněně, pokud…
- … mají být vytápěny prostory chráněné proti výbuchu,
- … výška budovy je menší než 4 metry.
- … nelze použít zemní nebo kapalný plyn,
- … nelze dodržet minimální vzdálenosti od skladovaného zboží k trubkovým sálavým topným tělesům,
- … nelze dodržet zatížení střechy nebo stěn vzhledem k hmotnosti jednotky
