Tři modelové řady světlých infrazářičů

Je všeobecně známo, že sálavé vytápění hal plynovými infrazářiči přináší uživatelům značné úspory energie oproti konvenčním způsobům vytápění. Potenciál úspor je mimo jiné charakterizován:

• provozováním sálavého vytápění s příjemnou teplotní pohodou při snížené teplotě vzduchu v hale, díky sálaní zářičů
• nižší provozní teplotou vzduchu, která také znamená výhodné snížení tepelných ztrát objektu prostupem i větráním. Protože je prokázáno, že snížení teploty vzduchu ve vytápěném prostoru o 1°C představuje úsporu otopných nákladů okolo 6 - 7 %, je evidentní, proč je sálavý způsob již z principu úsporný
• velmi krátkou dobou náběhu sálavého vytápění na plný výkon i na požadovanou provozní teplotu
• možností vytápění i jen určitých míst v hale a to dokonce s odlišnými výslednými teplotami, podle toho o jaký charakter práce v hale se jedná (těžký provoz, střední činnost, lehká práce)
• v neposlední řadě velmi snadnou regulací prostorové teploty a decentrálním způsobem provozu a ovládání jako samostaných otopných jednotek

Uvedené vlastnosti platí pro sálavé vytápění obecně a je jedno zda se jedná o zařízení se světlými nebo tmavými infazářiči. S určitým omezením uvedené argumenty platí i pro stropní sálavé panely a pásy. V tomto článku se ale budeme zabývat jen světlými infrazářiči a jejich přednostmi či nevýhodami, které vyplývají z konstrukce jednotlivých modelových řad.

Výše úspor energie u plynových infrazářičů závisí především na jejich konstrukci a od ní se odvíjející schopnosti přeměnit energii plynu, ať již zemního nebo kapalného, na sálavé teplo. To je nejdůležitější a nejsledovanější vlastnost každého plynového infrazářiče.

Provozovatele hal, projektanty, ale i instalační firmy, na první pohled překvapí, jak se ceny nejen jednotlivých značek ale i modelů zářičů mohou lišit v poměru až 1 : 2. Tento článek má za úkol objasnit, proč tomu tak může být.

U plynových světlých infrazářičů se teplota povrchu keramických sálavých desek pohybuje od 900 do 950°C a proto při jejich provozu, kromě požadovaného sálání, nutně vznikají i spaliny. Ty stoupají vzhůru, mísí se se vzduchem a ohřívají horní partie haly. Podle toho jak je hala vysoká, přispívají, zvláště u nižších objektů, k tepelnému klima haly, kdežto u vyšších prostor je možné pozorovat hromadění teplého vzduchu teprve až po delší době provozu.

Sálavá účinnost zářičů je daná tím, jak velký podíl latentní energie plynu zářič, podle své konstrukce, dokáže přeměnit na sálavou složku. Dále nás zajímá jak velká část této složky se opravdu dostane až do pracovního prostoru a jak zde působí na osoby. Skutečně využitá část sálavé složky je proto závislá i na instalační výšce zářiče, tvaru reflektoru, nastavení vzhledem k podlaze a na úhlu náklonu zářiče.

Firma Schwank www.schwank-cz.cz nabízí v současnosti tři různé typy světlých plynových infrazářičů:

• ecoSchwank (Obr. 1)
• primoSchwank (Obr. 2)
• supraSchwank (Obr. 3)

Obr. 1 - Světlý infrazářič ecoSchwank

Obr. 2 - Zářič primoSchwank se směšovací komorou Delta pro předehřev spalovací směsi, s reflektorovými plochami jako sekundárními tmavými sálavými tělesy

Obr. 3 - Model supraSchwank, opticky podobný jako primoSchwank, avšak navíc kompletně tepelně izolovaný a se speciální sálavou mřížkou

Všechny tři typy zářiče mají společné: celková účinnost otopného zařízení, které se skládá z kterékoliv z těchto zářičů, činí 95 %. Sálavá účinnost, vypovídající kolik sálavého tepla se dostane k podlaze pracovního prostoru, je ale v důsledku rozdílů v konstrukci jednotlivých typových řad zářičů odlišná a pohybuje se od 52 do 82 % (měřeno zkušebním ústavem GWI Essen, již podle připravované evropské normy ENV 1259-3, i dalšími mezinárodně uznávanými institucemi).

Model ecoSchwank je světlý plynový infrazářič s jednoduchou klasickou konstrukcí a z toho vyplývající nízkou cenou. Té odpovídají tedy i malé investiční náklady. Sálavá účinnost tohoto modelu se ale pohybuje jen kolo 52 %.

Obr. 4 - Řez zářičem primoSchwank

Konstrukce zářiče primoSchwank je již nákladnější, neboť jsou tu využity nové poznatky, které vedou ke zlepšení jeho užitných vlastností. Zářič je charakteristický boční směšovací komorou, která slouží k předehřívání spalovací směsi odcházejícími spalinami a současně tvoří i polovinu reflektoru (obrázek 4). Také reflektor plní dvojí funkci. Za prvé cíleně směřuje primární sálání keramických desek, rozžhavených spalováním vzduchoplynné směsi, do pracovního prostoru a za druhé se sám stává druhotným sálavým tělesem. Plochy reflektoru se totiž odcházejícími spalinami zahřívají na teplotu 300 až 500°C a vyzařují proto "tmavé" sálání v dlouhovlnější části spektra. (Sálavá tělesa o teplotách nižších než 600°C nežhnou, jsou tmavá.) Z těchto důvodů mluvíme u tohoto modelu o zářiči s kombinovaným sáláním (světlým i tmavým). Sálavá účinnost této konstrukce primoSchwank tak činí již 67 %.

Obr. 5 - Řez typem supraSchwank

Ovšem ani tato vynikající hodnota sálavé účinnosti nebyla firmě Schwank dost dobrá a proto dále pokračovala ve vývoji zářičů až k typu supraSchwank. Na první pohled by se mohlo zdát, že tento nový zářič má stejnou konstrukci jako typ primoSchwank, to je ale ve skutečnosti jen zdání. Je pravdou, že má stejný kompaktní tvar, ovšem celý zářič je navíc kompletně tepelně izolován (Obr.3 a 5). Tím je prakticky zamezeno nežádoucímu vyzařování jeho povrchu neefektivně do horních partií budovy a veškeré sálání směřuje jen do pracovního prostoru. Dále je u tohoto modelu před keramiku předsazena nově koncipovaná mřížka ze žáruvzdorné oceli, která má za úkol, na základě "ping-pong" efektu, vracet část fotonů zpět na keramiku. Toto uspořádání zvyšuje povrchovou teplotu sálavých desek, které vede ke zlepšení sálavé účinnosti zářiče při současném zachování původní teploty spalování okolo 930^o, což je nejideálnější teplota pro zajištění nejnižších emisí nežádoucích NOx. Tím, že se mřížka rozžhaví, dále zvyšuje sálavou složku. Souhrnem těchto technických opatření se u Schwanků podařilo dosáhnout sálavé účinnosti u modelů supraSchwank 82 %, což recipročně vedlo k odpovídajícímu snížení spotřeby energie, jak lze dokladovat na mnoha referencích.

V praxi ale mají všechny tři typy zářičů oprávněné uplatnění. Pokud se berou při návrhu otopného zařízení v potaz především nejnižší investiční náklady, bez ohledu na spotřebu plynu, potom lze typ ecoSchwank jen doporučit. Budou-li požadovány jak úměrné náklady na investice, navíc s potřebou dílčího vytápění budov nebo jen pracovních stanovišť, či krátkodobého vytápění, potom je na místě výhodné použití modelů primoSchwank. Ovšem při celoplošném vytápění hal a navíc s vícesměnným nebo celodenním provozem je nejlepší zvolit nejvýkonnější řadu supraSchwank s nejnižší spotřebou. Nízká spotřeba plynu nákladnější typ zářičů amortizuje nejdéle do tří let a poté již uživatel jen šetří plyn a svoji kapsu.

Pro získání představy jak se liší instalovaný výkon pro stejnou halu při použití zářičů o rozdílné sálavé účinnosti uvádíme následující příklad (viz tab. 1).

Při správném výpočtu vycházejí následující rozdílné hodnoty (viz tab. 2) instalovaného výkonu a rozdílné investiční náklady.

Jak je z uvedeného přehledu patrné, instalovaný výkon se liší (samozřejmě počítáno při zachování stejné tepelné pohody v hale) od 100 do 145 %, a podle toho se přímo úměrně a významně mění i roční provozní náklady. Na základě těchto výsledků se může provozovatel rozhodovat zda si přeje buď co nejnižší investice avšak s vyššími provozními náklady za plyn po celou dobu provozování otopného zařízení nebo dává přednost podstatně nižší spotřebě plynu, která rychle zkompenzuje vyšší počáteční investiční náklady (Obr. 6).

Obr. 6 - Hala s nízkými otopnými náklady se zářiči supraSchwank

Při návrhu a posuzování otopného zařízení je proto potřeba vždy pečlivě zvážit ke které konstrukční kategorii uvažované zářiče patří a jaké důsledky to investičně a provozně přinese. Pro usnadnění rozhodování je v tabulce 3 znázorněn konstrukční vývoj světlých zářičů.

Tabulka 3 - Vývoj světlých zářičů Schwank

Tabulka 3 - Vývoj světlých zářičů Schwank

	Typ Schwank 2000 Reflektor se štěrbinami Keramika bez sálavé mřížky Primární sálání keramiky Sálavá účinnost 53 %
	Typ Thermoschwank 2100 Částečný předehřev směsi Sálavá mřížka Primární sálání keramiky Sálavá účinnost 58 %
	Typ Thermoschwank 2100.5 Uzavřený tvar s izolací Primární sálání Sekundární sálání Sálavá mřížka Sálavá účinnost 73 %
	Typ primoSchwank Kompaktní konstrukce Primární sálání Sekundární sálání Předehřev spalovací směsi Sálavá účinnost 67 %
	Typ supraSchwank Kompaktní konstrukce Kompletní tepelná izolace pláště Zdokonalená sálavá mřížka Primární sálání Sekundární sálání Předehřev spalovací směsi Sálavá účinnost 82 %