Nagy terek fűtése II.
2001/3. lapszám | VGF&HKL online | 4050 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Azt hiszem, mindenkit, aki gyakorolja a szakmát - bevallva vagy elhallgatva - zavar, ha egy szakmai írás hosszan foglalkozik a téma mélyebb fizikai összefüggéseivel, és azt végeláthatatlan egyenlethalmazok, többoldalas levezetések és függvények ábrázolásával próbálja olvasóinak közvetíteni. Érthetô ez az idegenkedés, mert a végfelhasználót (megrendelôt, kivitelezôt, érdeklôdôt) ezen összefüggések gyakorlatban történô viselkedése, működése és egymásra gyakorolt hatása foglalkoztatja.
A megrendelôt azért, mert igényeit kielégítô, a lehetô leggazdaságosabban megvalósítható, biztonsággal és optimálisan üzemeltethetô rendszert kap.
A kivitelezôt azért, mert ezen törvényszerűségek megállapításait, működését a napi munka során érteni és alkalmazni szükséges, és azt a megrendelô folyamatos, véget nem érô kérdéseire válaszolva, tényszerűen kell tudni közvetíteni.
Ezen ösztönös, "úgy sem értem, nekem ez magas" rálegyintéssel a jól kidolgozott, szakmai újdonságokat tartalmazó kiadványok leggyakrabban olvasatlanul kerülnek fel a polcra, és marad az "így szoktuk csinálni" szájhagyomány útján terjedô megvalósítás, esélyt sem adva az így alkalmazott technológia egészséges kontrolljának, a XXI. században nélkülözhetetlen szakmai fejlôdésnek.
A témakör, amivel az alábbiakban foglalkozni szeretnék, a nagy terek fűtése, ezen belül pedig az infrasugárzók. A sugárzás, természeténél fogva bôvelkedik a folyamatokat leíró egyenletekben, a kölcsönhatásokat vizsgáló hosszú levezetésekben, bonyolult táblázatokban, mérési eredményekben stb.
Megpróbálom egyszerűen bemutatni e témakört a készüléktípusok működési elvének, üzemelési tapasztalatainak, elhelyezéseinek ismertetésével oly módon, hogy ennek segítségével a szerelôk a sugárzó fűtés alkalmazási területeit nagy biztonsággal felismerjék, és e rendszert leendô megbízóiknak ajánlani tudják. Ezek után már a megrendelô feladata, hogy felvegye a kapcsolatot egy a témakörben jártas szaktervezôvel, a rendszereket forgalmazó cégek szaktanácsadóival.
Néhány mondat a sugárzó fűtés eredetérôl és elvérôl.
A sugárzó fűtéseket már kb. két évezrede ismerik, elsôsorban fal- és padlófűtések formájában. Nyomait éppúgy megtalálhatjuk Ázsiában és Európában, mint a római birodalom területén, nevezetesen hazánkban Aquincumban is.
Az erre a célra kialakított légcsatornákban, légjáratokban fűtôközegként a konyhai tűzhely füstgázát, majd késôbb külön erre a célra felmelegített levegôt áramoltattak. Néhány kulturált európai államban még a középkorban is alkalmazták ezt a megoldást.
Az infrasugárzós fűtéseket 25-30 éve kezdték jelenlegi formájában alkalmazni, de rohamos elterjedésük az utóbbi évtizedben gyorsult fel. Ez köszönhetô annak a ténynek, hogy a nagy belmagasságú ipari csarnokoknál gázüzemű infrasugárzós fűtés alkalmazásával tekintélyes, 30-50%-os energiamegtakarítás érhetô el.
A fűtés célja a kellemes hôérzet biztosítása
A szubjektív érzést több tényezô együttes hatása adja. A számottevô hatások közé tartozik a környezô felületek sugárzása is, melyek a sugárzó fűtések elveit és alapjait adják. A hôsugárzási viszonyok jelentôsége fűtés szempontjából nyilvánvaló az emberi test hôleadásának vizsgálatakor, ugyanis a fűtés ezt a hôleadást hivatott pótolni, ill. komfort esetén egyensúlyban kell, hogy tartsa az ember hôháztartását. Az emberi test hôleadásának fôbb módjai a konvekció, a kondukció, a sugárzás és a párolgás. (A konduktív arány nem jelentôs, és együtt kezelhetô a konvektív hôátadással.) A három hôleadási mód aránya fűtött térben, normál körülmények között általában a következô (Rubner alapján): sugárzás 40-45%, konvekció 30-35%, párolgás 20-25%.
Látható, hogy a legjelentôsebb tényezô a sugárzással történô hôleadás. A sugárzásos hôleadás akkor következik be, ha a környezet - elsôsorban az épület határoló szerkezete - hidegebb az emberi testnél. Ha a környezet átlaghômérsékletét növeljük (pl. sugárzó testek magas hômérsékleten való tartásával), csökken a sugárzásos hôátadás, és fűtôhatást érünk el változatlan levegô-hômérséklet mellett. A fűtôhatást tehát úgy értük el, hogy a levegô-hômérséklet, következésképpen a hôveszteség sem változik a térben, holott az ott tartózkodók megítélése szerint a fűtött tér hômérséklete emelkedett.
Ha a fűtôtest hôleadásában sugárzásos hôleadás is van, a térben tartózkodók szubjektív megítélése szerint a hômérséklet mindig magasabb, mintha ugyanazt a hasznos hômenynyiséget csak konvektív úton hasznosítottuk volna fűtés céljára. Azt a hômérsékletet, amit az ott tartózkodók sugárzó fűtés esetén valóságosnak éreznek, érzeti hômérsékletnek nevezzük, míg a hagyományos higanyos hômérôvel mért értéket levegô-hômérsékletnek. A két érték különbsége a sugárzó fűtés által létrehozott hôérzet-növekedés. Ez a hatás adja a sugárzó testek fűtésre történô hasznosításának alapelvét.
A sugárzó fűtéseknél megkülönböztetünk világos (vörösen) sugárzókat, sötétsugárzókat, spektrumsugárzókat és az ezek működési elvét felhasználó rendszereket.
Kezdjük a bemutatást az infravörös sugárzóval.
Az alapenergia-hordozó (földgáz) 10-20 mbar túlnyomással, nagy sebességgel áramlik a fúvókán keresztül, és az égéshez szükséges összes levegômennyiséget primer úton szívja magával. A keverôházban, melyet venturi csô elôz meg, a gáz és a levegô tökéletesen keveredik. A gáz-levegô keverék az áramlástanilag megfelelôen kialakított keverôtérbôl túlnyomás hatására a kerámialap furatain keresztül a szabadba áramlik. A keveréket meggyújtva az eleinte kékes lánggal ég, majd a felmelegített és katalizátorként működô kerámiarács furataiba húzódik vissza, és láng nélküli izzásba hozza annak alsó és külsô felületét. Az 1-2 perces felfűtési idô után beállt állandósult állapot - a rács cseresznyevörös-világosvörös színnel világít - kb. 850-900 °C munkahômérsékletnek felel meg. Az infravörös hôsugárzó láng nélküli égésének elve az, hogy a kerámialapot a rajta átáramló gáz-levegô keverék elégetésével vörös izzásig hevítjük, és ezáltal az égést oly mértékben felgyorsítjuk, hogy az láng nélkül megy végbe. A láng nélküli felületi égést ugyanis a gázban lévô szénvegyületek korlátozott hôállósága következtében fellépô pirogén bomlás és a folyamat közben kiváló igen finom eloszlású szénrészecskék katalitikus hatása, valamint a magas hômérsékletű kerámiarács falhatása miatt fellépô nagy égési sebesség okozza. Magas hômérsékletnél (800-900 °C) a különféle testek izzó felületeinek katalitikus hatása gyakorlatilag egyforma.
Ha a rács elôtti elosztótérben a keverék nyomása változik, a hôsugárzó kalorikus fogyasztása csökken, ill. emelkedik. Ellentétben az összes többi gázégôvel, a keverék nyomáscsökkenése nem teszi labilissá az égést és visszalobbanást sem okoz. Az égési sík stabilitása, a gáz-levegô keverék áramlási energia mérlege és a kerámiarács hôegyensúlya együttesen képezi a láng nélküli felületi égés feltételeit.
A készülék fôbb alkotórészei megtekinthetôk az 1. képen.
A fűtôberendezések rendelkeznek a megfelelô gyújtó- és lángellenôrzô automatikával, mely biztosítja a nagyfeszültségű szikragyújtást és a kettôs zárású mágnesszelep működtetését. Ehhez kapcsolódik a szabályozó elektronika, ami programozható beállíthatási lehetôségeket biztosít. (Például heti beállítási lehetôség, hárompont-szabályozás /0-50-100%/, nagy tér elkülönült részeinek külön fűtése túlórák esetén stb.) A konstrukciós kivitel nem teszi lehetôvé a füstgázok elvezetését, éppen ezért a felhasználás csak olyan területeken történhet, ahol megfelelôen biztosított a füstgázok felhígulása. Jól beszabályozott készülékek égésminôsége messze kielégíti a környezetvédelmi és munkavédelmi elôírások követelményszintjét. A gázüzemi infrasugárzók számtalan változatban készülnek, így felhasználási lehetôségük is széles körű.
- A kisebb teljesítményű készülékeket gázüzemű műanyaként alkalmazzák mezôgazdasági állattartó technológiáknál, elsôsorban malac-, broiler- és pulykanevelésnél.
- A PB-gázpalackra szerelhetô változat alkalmas kisebb raktárak, jól szellôzô garázsok, műhelyek fűtésére, valamint ez üzemel a közkedvelt gyros-sütôben is.
- A nagyobb teljesítményű berendezéseket elsôsorban ipari műhelyek, csarnokok, valamint félszabad létesítmények fűtésére, ill. temperálására használják.
- További alkalmazási területe az anyagok fagytól való védelme, pl.: öntôhomok melegen tartása, betonkeverô üzemek adagolóbunkere beömlô nyílásának fagyvédelme, betonérlelés, növényházak kiegészítô vagy fagymentesítô fűtése, valamint mezôgazdasági termények szárítási technológiáinál stb.
- Technológiai alkalmazásoknál, ha gáz-levegô arányszabályozást használnak, a készülékek tág szabályozási határt kapnak így rugalmasan használhatók textilipari, papíripari szárításokhoz.
- A gázinfra hôsugárzók műszaki adatait az 1. táblázat foglalja össze.
A világos sugárzókat mindig döntve szereljük, mert a keletkezô füstgázok távozását ily módon tudjuk biztosítani, és ezzel kerüljük el a készülék túlhevülését. A dôlés mértéke leggyakrabban 30o és 45o, mely a padozat és a sugárzó kerámia felület síkja által bezárt szöget jelenti. Mennyezetrôl való függesztésnél 10-15o minimális dôlést kell biztosítani. Nagyobb teljesítményű készülékek minimális döntése 30o (2. táblázat).
Az itt felsorolt adatok tájékoztató jellegűek, a konkrét telepítéseknél a készülékek elhelyezésére, nagyságára, beépítési magasságára vonatkozóan a tervezô által más körülményeket is figyelembe vevô (pl. épületszerkezet jellege, telepített technológiák, a sugárzási intenzitás megválasztása, stb.) megfontolások is szükségesek. A kivitelezést csak a tervek elkészülte után szabad elvégezni. Ne kockáztassanak azzal, hogy saját elgondolásaik szerint építik be a termékeket, mert elôfordulhat, hogy nem a kívánt hatást érik el!
A légfűtéshez viszonyítva a sugárzó fűtéssel megtakarítható energiának két forrása van:
- a tartózkodási zónában és így az egész épületben biztosítandó léghômérséklet alacsonyabb értéke,
- a hômérséklet magassági irányú rétegzôdésének kisebb mértéke.
Mindkét jelenség azért vezet fűtési energia megtakarításra, mert az épület belseje és a külsô tér között a sugárzó fűtésnél kisebb hômérséklet-különbség alakul ki. A szakirodalom egybehangzóan megállapítja, hogy a sugárzó fűtés ily módon energiamegtakarításra vezet megfelelô üzemeltetés esetén. Ezért a sugárzó fűtést kisebb fűtésteljesítményre lehet tervezni, mint a légfűtést vagy a konvekciós fűtést.
Ennél fontosabb szempont a sugárzó fűtések azom tulajdonsága, hogy - szemben a légfűtéssel - azonnali hôérzetet biztosítanak.
Folytatása következik!
Halgas Csaba
|
A cikksorozat részei: |
