FűtéstechnikaTechnológia

Sötétsugárzók a nagy terek fűtésében

2015/11. lapszám | Lantos Tivadar |  9638 |

Figylem! Ez a cikk 10 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A sugárzó fűtéseket kisebb fűtőteljesítményre lehet tervezni, mint a légfűtést vagy a konvekciós fűtést, ennél fogva gazdaságosabban üzemeltethetők. Elsősorban nagy létesítmények, ipari csarnokok, sportcsarnokok, hangárok kifűtésére használják ezeket a berendezéseket. Cikkünkben a sötétsugárzók gyakorlati alkalmazásának lehetőségeit villantjuk fel, valamint egy teljesen magyar fejlesztésről, a hővisszanyerővel ellátott sötétsugárzókról is szót ejtünk.

Hőmérséklet és hőérzet

A szubjektív hőérzetet több tényező együttes hatása befolyásolja, többek között a környező felületek hősugárzása is. A hősugárzási vi-szonyok jelentősége fűtés szempontjából nyilvánvaló az emberi test hőleadásának vizsgálatakor, ugyanis a fűtés ezt a hőleadást hivatott pótolni, illetve komfort esetén egyensúlyban kell, hogy tartsa az ember hőháztartását. Az emberi test hőleadásának főbb módjai a konvekció, a kondukció, azaz a sugárzás és a párolgás. A három hőleadási mód aránya fűtött térben, normál körülmények között, Rubner tétele alapján: sugárzás 40-45%, konvekció 30-35%, párolgás 20-25%. Látható, hogy a legjelentősebb tényező a sugárzással történő hőleadás.

Sötétsugárzó.

A sugárzásos hőleadás akkor következik be, ha a környezet – elsősorban az épület határoló szerkezete – hidegebb az emberi testnél. Ha a környezet átlaghőmérsékletét növeljük (pl. a sugárzó testek magas hőmérsékleten tartásával), csökken a sugárzásos hőátadás, és fűtőhatást érünk el változatlan levegőhőmérséklet mellett. A fűtőhatást tehát úgy értük el, hogy a levegőhőmérséklet, következésképpen a hőveszteség sem változik a térben, holott az ott tartózkodók megítélése szerint a fűtött tér hőmérséklete emelkedett. Azt a hőmérsékletet, amit az ott tartózkodók sugárzó fűtés esetén valóságosnak éreznek, érzeti hőmérsékletnek nevezzük, míg a ha-gyományos higanyos hőmérővel mért értéket levegőhőmérsékletnek. A két érték különbsége a sugárzó fűtés által létrehozott hőérzet-növekedés. Ez a hatás adja a sugárzó testek fűtésre történő hasznosításának alapelvét.

Sugárzási tartományok

A sugárzó fűtéseknél megkülönböztetünk világos (vörösen) sugárzókat, sötétsugárzókat, spektrumsugárzókat és az ezek működési elvét felhasználó rendszereket. Az infrasugárzás az elektromágneses hullámok tartományába tartozik. A sugárzó fűtésnél gyakorlati haszna a 0,76 µm-től a 10 µm-ig terjedő hullámhosszú sugárzásoknak van – mondta el Cseh Imre, egy magyar gyártó ügyvezetője. A sötétsu-gárzás egy szűkebb szegmens a sugárzási spektrumon belül, hullámhossza kb. 2-3 µm. Rövidebb hullámhosszon dolgoznak a világos sugárzók, amely pont az alsó határon, 0,76 µm környékén sugároz. Vannak a 10 µm-es tartomány határán működő sötétsugárzók is, ezek jellemzője, hogy alacsony felületi hőmérséklettel rendelkeznek. Belátható az is, hogy minél rövidebb hullámhosszon történik a hőközlés, annál agresszívebb, nagyobb az intenzitás. Cseh Imre szerint a sötétsugárzó telepítésnél fontos követelmény a hullámhossz és az intenzitás figyelembevétele.

A nagy terek fűtése során az eldöntendő kérdés mindig az, hogy a hő közlése milyen módon történjen ahhoz, hogy az adott létesítmény fűtése a leggazdaságosabb legyen a maximális komfortérzet mellett. Ezt az igényt a sugárzó fűtés tudja maximálisan kielégíteni, mivel a sugárzás útján közölt hő akadálytala-nul, veszteség nélkül terjed az irányított fűtendő felület felé. Az elektromágneses hullámok formájában történő hőközlés a padozatban abszorbeálódik, és egy másodlagos sugárzással hőegyensúlyi állapot alakul ki azon a területen és abban a magasságban, ahol az ember tartózkodik. Ezzel megvalósul a célzott hőközlés: oda jut az energia, ahol arra szükség van, és pontosan annyi, amennyit a jó komfortérzet igényel. A gazdaságosságon túl fontos szempont, hogy a munkaterületen ezzel a fűtési móddal nem generálunk porfelverődést, amely bizonyos technológiai feladatoknál káros és hátrányos jelenség.

Berendezés instalációja.

A sötétsugárzók működése

A gázüzemű infravörös sötétsugárzók nem csak a jól szigetelt csarnokok esetében alkal-mazhatók, ahol a csarnokmagasság 5 m fölött van. A sötétsugárzók reflektorai kb. 90°-os sugárzási szöget biztosítanak. Költségtakarékos megfontolásokból gyakran kevesebb fűtőkészülék beépítésével, de magasabb infravörös hányaddal rendelkező sugárzót alkalmaznak. A sötétsugárzókat leggyakrabban a mennyezetre szerelik fel. Nem szabad a sötétsugárzókat 25°-nál jobban megdönteni, mert a hőtükörnek vízszintes komponense lesz, így okozva jelentős hőveszteségeket, másrészt a cső és a hőtükör mögött áramlik a le-vegő, konvektív hőleadás jön létre, jelentősen csökkentve a készülék infravörös hányadát.

A sugárzók működésüket tekintve három főrészből állnak: injektoros égőfej, su-gárzóernyő („U” forma, és lineáris), füstgázelszívó ventilátor. Az égőfej tartalmazza a vezérlő elektronikát és a biztonságtechnikai elemeket. A su-gárzóernyő a sugárzócső felett elhelyezett ötvözött, elektropolírozott acéllemez, amely a decentrális sugárzást biztosítja. A ventilátor az égőcsőben a megfelelő értékű depresszió előállításával szívott üzemű rendszert képez (ez üzemviteli szempontból fontos, mivel a megfelelő lánggeometria kialakítása a feltétele az egyenletes hőmérséklet-eloszlásnak).

Az újgenerációs készülékek csak „U” csöves formában kerülnek gyártásra, ami magasabb átlaghőmérsékletet biztosít, ezáltal az infravörös hányad is magasabb.

Hővisszanyerő rendszer.

A jobb minőségnek ára van

Mint sok műszaki termék esetén, a sötétsu-gárzónál is vannak alacsonyabb és magasabb műszaki színvonalnak megfelelő készülékek, de ezeknek természetesen különböző a költségvonzatuk is. Cseh Imre szerint számszerűleg és objektíven itt is bebizonyítható, hogy az olcsó termék hosszú távon drágább. Ha valaki csarnokfűtést létesít, abban az esetben két szempont lehetséges.

A generálkivitelezőt nem érdekli az üzemviteli költség, szeretné minél olcsóbban megúszni a beruházást, a felhasználó, üzemeltető viszont hajlandó lenne akár 30 százalékkal is többet fizetni egy adott szempontból jobb műszaki megoldásért, hogy két-három év után hasznot termeljen az új, sötétsugárzós fűtési rendszere.

Hogy mi teszi ezen felül mérhetően is jobbá a drágább, jobb minőségű sötétsugárzókat? Ahogy említettük, szubjektív élmény a hőérzet, azonban egzakt módon is meg lehet határozni egy Németországban kidolgozott, szabványosított mérési eljárásnak köszönhetően. Ezek alapján lehet megkülönböztetni minőségükben az egyes sötétsugárzókat. A mérések során kapunk egy számot, amely az adott készülékekre jellemző, ez az ún. infravörös hányad, amelyet százalékban határoznak meg.

Nem összetévesztendő a füstgázoldali veszteségből számított tüzeléstechnikai hatásfokkal! Ezek a gázkészülékes sötétsugárzók esetében jellemzően 90% felett vannak, nem is beszélve a kondenzációs megoldásokról.

Gépipari, Szolnok sportcsarnok

„Kondenzációs sötétsugárzók”

A kondenzációs sötétsugárzót nem a szó eredeti értelmében kell nézni, hiszen ez csak rendszer vonatkozásában állja meg a helyét, mivel gyűjtőventilátoros kiépítés esetén lehetséges alkalmazni a füstgázoldali hőhasznosítót, amely a kondenzációs elv felhasználásával működik.

A magasabb minőségű készülékekben füstgázoldali hőhasznosító, kondenzációs hő-cserélő is van, így még kedvezőbb energetikai feltételekkel üzemeltethető a sötétsugárzó. Alapkészülékek esetén a 100 százalék hőenergia 40 százaléka indirekt konvekciós hőként vész el, 10 százaléka a füstgázzal távozik, és csak 52 százaléka hasznosul. A magasabb minőségű készülékek esetén a 100 százalékos hőenergia 20 százaléka konvekciós hőként vész el, 8 százaléka távozik a füstgázzal, és 72 százaléka hasznosul hőként a csarnokok fűtésére. A készülék összes teljesítményéből adódóan a füstgázból 10-15% energiát nyerünk vissza, igen jelentős tehát a különbség. Egy 600 kW hőigényű csarnok esetén, a füstgázból visszanyert hő puffertartályba betárolva elegendő kisebb helyiségek légfűtésére. A termelt meleg víz hőmérséklete 70 °C. A sötétsugárzók hőcserélője teljes mértékben magyar fejlesztésű – mondja el Cseh Imre ügyvezető.

A jobb minőségű készülék mellett érvel az a tény is, hogy a csarnokok, ipari létesítmények magassága általánosságban az 5-6 métert jócs-kán meghaladja, de léteznek 18-20 méteres csarnokok is. Ilyen esetben alapminőségű készülékekkel az egész mennyezetet ki lehetne „tapétázni”, és akkor sem lenne megfelelő a dolgozók hőérzete. Ez óriási energiabevitelt jelentene. Csak prémium minőségű sötétsugárzók jöhetnek számításba, amelyek biztosítani tudják a megfelelő komfortérzetet a csarnokokban.

Optimális vezérlés

Ahhoz, hogy a sötétsugárzó intelligens módon dolgozzon, szükség van egy erőforrás-optimalizáló rendszerre, amely részben az erőforrás, részben a hasznosítás optimális üzemvitelét megteremti. Egy intelligens, öntanuló rendszer akár 20% energiát is megtakaríthat a fűtés optimális szabályozásával, így mércét állít a használati komfortban és a funkcionalitásban. Emellett a jó vezérlésnek plusz szolgáltatásai is vannak, figyelembe veszi a külső hőmérsékletet, az üzemi állapotokat visszajelenti, képes a távfelügyeletre. Egy nagy csarnoknál, ahol száz készülék is van telepítve, ha csak tíz nem megy feleslegesen, már hatalmas nyereség realizálható.

---