Ogrzewanie na podczerwień

Elektryczne ogrzewanie na podczerwień: technologia promieniowania, wybór techniczny

Grzejnik na podczerwień nie ogrzewa powietrza w pomieszczeniu. Emituje promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie od 3 do 15 µm (daleka podczerwień) lub od 1,4 do 3 µm (średnia podczerwień), które jest bezpośrednio pochłaniane przez powierzchnie stałe: ściany, podłogę, meble, ludzkie ciało. Odczuwalne ciepło jest natychmiastowe, stabilne i nie znika po otwarciu okna. Jest to zasadnicza różnica w porównaniu z konwektorem elektrycznym, który ogrzewa powietrze — które unosi się pod sufit i ucieka przez najmniejsze szczeliny w przegrodach. W przypadku pomieszczeń przelotowych, pomieszczeń z wysokim sufitem, zadaszonych tarasów lub otwartych pomieszczeń panel promieniujący na podczerwień jest technicznie lepszy od każdego rozwiązania konwekcyjnego.

Kwarc, węgiel czy ceramika: jaką technologię emiterów wybrać

Emitery z rurką kwarcową osiągają temperatury powierzchniowe od 600 do 900°C. Wytwarzają promieniowanie o krótkiej długości fali, widoczne w pomarańczowo-czerwonej części widma, a czas osiągnięcia pełnej mocy wynosi kilka sekund. Ich główną zaletą jest gęstość mocy: rurka kwarcowa o mocy 2000 W ma mniej niż 40 cm długości. Wadą jest dyskomfort wizualny w pomieszczeniach mieszkalnych lub gastronomicznych oraz wrażliwość na wstrząsy mechaniczne.

Promienniki z włókna węglowego działają w temperaturze od 300 do 600°C. Emitują promieniowanie w zakresie średniej i dalekiej podczerwieni, wytwarzają bardzo słabe czerwone światło i mają deklarowaną żywotność od 5 000 do 10 000 godzin. Nadają się do użytku w pomieszczeniach mieszkalnych oraz na półotwartych tarasach. Ich zużycie energii jest często mniejsze w porównaniu z emiterami kwarcowymi o równoważnej mocy ze względu na lepszą wydajność spektralną absorpcji przez skórę i typowe powierzchnie.

Płyty z elementem ceramicznym lub z rezystorem zatopionym w płycie mineralnej emitują czyste promieniowanie dalekiej podczerwieni o długości fali od 8 do 12 µm, przy temperaturze powierzchni ograniczonej do 60–120°C w zależności od modelu. Są ciche, nie emitują światła widzialnego i nadają się do zastosowań, w których priorytetem jest komfort wizualny: sypialnia, łazienka, biuro. Czas nagrzewania jest dłuższy (3 do 8 minut), ale rozkład ciepła jest bardziej równomierny na całej powierzchni promieniującej.

Wymiarowanie: obliczanie mocy w zależności od zastosowania i konfiguracji przestrzennej

Zasada 10 W na m³ dla dobrze izolowanego pomieszczenia stanowi punkt wyjścia, a nie wartość bezwzględną. Sufit o wysokości 3 m w pomieszczeniu o powierzchni 20 m² odpowiada 60 m³, co w sprzyjających warunkach daje teoretyczną moc 600 W. Jednak nieizolowany garaż, weranda ze szklanymi ścianami lub zadaszony taras otwarty z boków wymagają współczynnika mnożnikowego wynoszącego od 2 do 3. Skuteczne ogrzewanie na podczerwień tarasu zewnętrznego zaczyna się zazwyczaj od 1500 W, aby ogrzać powierzchnię od 4 do 6 m², pod warunkiem, że jest umieszczone na wysokości poniżej 2,5 m i skierowane w stronę obszaru, w którym przebywają ludzie.

Zastosowanie wewnątrz budynków mieszkalnych: panele ścienne lub sufitowe, 400–1200 W, promieniowanie dalekiej podczerwieni, bez światła widzialnego, stopień ochrony co najmniej IP20, wbudowany termostat lub kompatybilność z systemem automatyki domowej
Zastosowanie na zewnątrz – taras lub pergola: wiszący emiter z rurką kwarcową lub węglową, 1500–3000 W, stopień ochrony co najmniej IP44 (IP65 w przypadku bezpośredniej ekspozycji na deszcz), okablowanie w wodoodpornych kanałach kablowych

Kryteria techniczne, które należy sprawdzić przed zakupem

Stopień ochrony IP determinuje sposób instalacji. IP20 dopuszcza stosowanie wyłącznie w suchych pomieszczeniach. IP24 toleruje rozpryski wody (łazienka od strony prysznica, weranda). IP44 to minimum dla zastosowań półzewnętrznych narażonych na działanie czynników atmosferycznych. IP65 nadaje się do instalacji na wolnym powietrzu bez osłony. Promiennik podczerwieni do łazienki musi posiadać co najmniej oznaczenie IP24 oraz klasę II podwójnej izolacji elektrycznej, zgodnie z normą NF C 15-100 dla tomów 2 i 3.

Klasa klimatyczna rzadko jest podawana na grzejnikach na podczerwień do użytku domowego, ale ma znaczenie w przypadku modeli zewnętrznych. W urządzeniu, które nie jest przystosowane do ujemnych temperatur, elementy ceramiczne mogą pękać poniżej 0°C. Należy sprawdzić gwarantowany zakres temperatur pracy: dobre modele zewnętrzne działają w zakresie od -20°C do +50°C.

Moc znamionowa powinna być podana w watach pobranych, a nie w watach szczytowych. Niektóre modele podają maksymalną moc osiąganą tylko przez kilka sekund. Należy wybierać specyfikacje techniczne wskazujące zużycie w trybie ustabilizowanym, najlepiej z szacowanym rocznym zużyciem w kWh dla przykładowego zastosowania (np. 8 godz./dzień w zimie, 180 dni). Panel promiennikowy o mocy 1000 W, działający 8 godzin dziennie przez 6 miesięcy, zużywa około 1440 kWh, co przy obecnej taryfie regulowanej oznacza roczny koszt rzędu 230 euro.

Instalacja stała czy rozwiązanie mobilne: jaka konfiguracja do jakiego zastosowania

Stałe panele sufitowe zapewniają najlepszą równomierność promieniowania na określonej powierzchni. Zainstalowane na wysokości od 2 do 2,5 m, obejmują okrągły obszar o średnicy w przybliżeniu równej 1,5-krotności wysokości montażu. Panel o mocy 1200 W zamontowany na wysokości 2,2 m zapewnia komfortowe ogrzewanie powierzchni około 8–10 m². Okablowanie 230 V jest standardem dla mocy poniżej 3000 W; powyżej tej wartości często wymagane jest podłączenie trójfazowe 400 V z dedykowanym wyłącznikiem różnicowoprądowym 30 mA.

Modele stojące lub na statywie spełniają wymagania związane z użytkowaniem tymczasowym, na placu budowy lub w zmiennych konfiguracjach. Ich główną zaletą jest możliwość regulacji kierunku wiązki promieniowania. Ich ograniczeniem jest stabilność mechaniczna: należy sprawdzić podstawę, całkowitą masę oraz zabezpieczenie przed przewróceniem z automatycznym wyłącznikiem. Odwrócony nadajnik kwarcowy na powierzchni palnej stanowi realne zagrożenie. Wyłącznik zabezpieczający przed przewróceniem musi posiadać certyfikat, a nie być jedynie deklarowany.

Termostat regulacyjny, niezależnie od tego, czy jest wbudowany, czy zewnętrzny, zmniejsza rzeczywiste zużycie energii o współczynnik od 1,5 do 2 w porównaniu z trybem pracy typu „wszystko albo nic” w określonych przedziałach czasowych. Modele kompatybilne z protokołami domotyki (Zigbee, Z-Wave, Wi-Fi) umożliwiają precyzyjną regulację z dokładnością do stopnia, z tygodniowym programowaniem i monitorowaniem zużycia. Ta funkcja szybko zwraca się w przypadku stałych instalacji w pomieszczeniach regularnie użytkowanych.