Sálavé vytápění - teorie

Intenzita sálání a jeho rozložení do různých směrů

Sálavé systémy umístěné v halách jsou úsporné a vytvářejí velmi příjemné pracovní prostředí. To ovšem platí jedině v případě, že je zářič vhodně navržen s ohledem na výšku haly, jeho výkon a rozložení sálavého výkonu do několika směrů. Pokud instalace nerespektuje základní pravidla, můžou mít lidé pracující „pod zářičem“ nepříjemné pocity. Vždy se jedná o to, že na ně dopadá příliš intenzivní záření z jednoho směru. Problém je podobný jako u teplovzdušného vytápění. Tam lze realizační cenu stlačit použitím menšího počtu výkonnějších teplovzdušných jednotek. Zde dochází k použití menšího počtu výkonnějších zářičů. U teplovzdušného vytápění se tato úspora investic odrazí ve vysokých provozních nákladech. U sálavého vytápění je situace horší, jedná se zde totiž o zdraví a pohodu lidí na pracovišti. Věřte ale, že jejich blbá nálada se negativně projeví horší kvalitou a produktivitou práce a tak by ji také šlo vyjádřit roční ztrátou.

Pro přemýšlivější z Vás tu mám jednu úvahu, která přímo vyplývá z obsahu předchozí kapitoly. Jedná se o následující problém. U vytápěného prostoru mohu intenzitu vytápění charakterizovat instalovaným výkonem na jeden metr kubický. Pokud máme vysokou, špatně zaizolovanou halu se světlíkem, budeme muset do takové haly dodávat zhruba 25 W na jeden m3 objemu. V případě, že tato hala bude vysoká 12 metrů, intenzita sálání na podlaze musí být rovna 300 W na m2. Z této jednoduché dedukce vyplývá, že v této hale budeme při sálavém vytápění překračovat hygienickou normu. Může tomu tak být a nemusí.

U teplovzdušného vytápění, kdy střešní plášť přenáší zhruba 50% instalovaného výkonu směrem k podlaze, tak u této haly sálání většinou vůbec nezaregistrujeme. Je to tím, že na nás dopadá z mnoha směrů zároveň. K tomuto ideálu by se měl návrh sálavého systému alespoň přiblížit. Nikoliv však provozními náklady, ale rozložením záření do několika směrů. Pro intenzivně vytápěné špatně zateplené haly je to mnohem důležitější než pro dobře zaizolované novostavby. Technicky jsou v podstatě možné tři řešení. Prvním z nich je investičně výhodná instalace bodových zdrojů.

Sálání dopadá na člověka pouze z jednoho jediného směru

Velmi časté řešení. Jedná se o tak zvané rovnoměrné osálání celé podlahy pomocí bodových zdrojů. Bodový zdroj je v tomto ohledu zářič, jenž je kratší než je jeho výška zavěšení.

Obchodní zástupci předvádějí na obrazovkách svých notebooků Vaši podlahu vyvedenou v různých barvách a tím dokazují, že v hale není jediné místečko, kam by nedopadalo sálání.

Je to ovšem spíš záležitost roztápění haly, když běží s regulací Z / V všechny zářiče současně.

Se slovem rovnoměrný má řešení jen pramálo společného.

Pokud stojíte přímo pod zářičem, dopadá na Vás sálání pouze z jednoho jediného směru. Ozařuje Vám jen temeno hlavy. Popojdete-li dozadu a zářič Vás ohřívá jen na obličeji. Uděláte-li pár kroků dopředu a zářič Vám sálá jen na zátylek.

V případě, že by Vaše hlava měla tvar koule, bude plocha na kterou dopadá záření, rovna ploše kruhu o stejném průměru. Můžete si ovšem stoupnout mezi dva zářiče a nebude na Vás dopadat ani Watt energie.

Plocha, na kterou dopadá záření je pouze rovina kolmá na jeden jediný směr, odkud přichází sálání.

Kdysi dávno jsem měl v kanceláři světlý zářič s PB bombou na kolečkách. Byl to funkční prodejní vzorek. Mohl jsem si ho pustit, nastavit jeho výkon a umístit ho do určité vzdálenosti. Intenzitu sálání jsem samozřejmě měřil cejchovaným přístrojem. Zkoušel jsem si na sobě pracovní prostředí, jenž jsem projektoval pro jiné. Výsledkem těchto pokusů je moje subjektivní stupnice snášenlivosti sálání přicházejícího z jednoho směru. Intenzita 25 Wattů na metr je pod hranicí citlivosti. Hygienická norma 200 Wattů na metr je naopak vhodná pro rozmrazování. Tyto hodnoty samozřejmě platí pro práci v sedě u počítače, bez možnosti se otočit a nebo popojít někam jinam.

25 až 75 W/m2 - příjemné pocity, lze trvale snášet
75 až 125 W/m2 - příjemné pocity, ne však trvale bez pohybu
125 až 150 W/m2 - nepříjemné pocity, trvale snesitelné, lze vydržet
150 až 200 W/m2 - dvacet minut a dost, vhodné pro rozmrazování

Pokud Vám mohu předložit nějakou jednoduchou poučku, kdy je tento způsob ještě přijatelný, mohu jenom konstatovat, že ho lze využít pro dobře izolované haly s nízkým instalovaným výkonem. Pokud podělíte celkový výkon zářičů plochou podlahy a vyjde Vám „průměrná“ intenzita menší jak 125 W na metr podlahy, můžete tento způsob akceptovat.

U bodových zdrojů, jenž se svým výkonem nepřekrývají může být „průměrná“ intenzita do 125 W / m2 podlahy.

Abychom halu dokázali vytopit, musím na podlahu dopadat určité množství tepla. S tím asi moc nenaděláme. V případě, že sálání přichází z jednoho směru, je plocha podlahy skutečně jen násobkem délky a šířky. Pokud chceme snížit intenzitu sálání a nemůžeme snížit celkový výkon, musíme zvětšit plochu, na kterou záření dopadá. Není samozřejmě možné zvětšit plochu podlahy, ale je možné k zachycení sálavé energie využít i svislých ploch. To však sálání z jednoho směru neumožňuje.

Sálání dopadá na člověka pouze v jedné rovině

Toto řešení je charakteristické tím, že je použito dvojnásobného počtu bodových zářičů a ty mají poloviční jmenovitý výkon.

Druhou možností je použití zářičů, jenž jsou dvakrát delší při stejném výkonu. Mají tedy poloviční povrchovou teplotu a na jeden metr jejich délky vysálají poloviční množství energie. Každopádně je tato varianta mnohem dražší než předchozí řešení.

Vyobrazení takovéto realizace obsahuje naše fotogalerie, čímž Vás do ní srdečně zvu.

Takto na člověka a podlahu dopadá záření v jedné rovině, „plynule“ pootočeno o více jak 90°. Když se postavíte pod zářič, svítí Vám jednak na temeno hlavy, ale zároveň i na zátylek a obličej současně.

Můžete se v ose zářičů procházet tam a zase zpátky a v celé hale na Vás působí stejně intenzivní sálání. Nesmíte tedy chodit moc do boku, tam je jeho intenzita poněkud slabší.

V případě, že necháme záření dopadat na předmět tvaru koule, bude zachycováno plochou, jenž je rovna dvojnásobku plochy kruhu o stejném průměru. To je tedy dvakrát víc než v předchozím případě.

Dvojnásobná plocha se týká všech předmětů v hale. Díky tomu, že záření dopadá i na všechny svislé plochy, jenž jsou kolmé na osu zářičů, není celková plocha pro zachycování sálání rovna jen násobku šířky a délky haly, ale je o něco větší. Tato úvaha vedla k vývoji kompaktních infrazářičů.

Jeden takový je schematicky znázorněný na obrázku vlevo. Nahrazuje řadu bodových zdrojů, viz fotografie.

Pokud nám sálání dopadá ze dvou směrů, jenž jsou pootočeny o 90°, máme při stejném instalovaném výkonu daleko menší intenzitu záření z jednoho směru. Tento pokles intenzity je daný tím, jak se nám zvětšila plocha, jenž je k dispozici pro zachycení sálání. Nejedná se jenom o využití některých bočních ploch různých strojů a předmětů v hale, jedná se i o využití nerovnosti povrchu.

Intenzita sálání ovšem není ve svých maximech poloviční, ale je pravda, že je daleko menší než v případě bodových zdrojů. Z hlediska komfortu pracovního prostředí je tato alternativa použitelná pro hůře zateplené haly se střední intenzitou vytápění. To znamená, že po vydělení celkového instalovaného výkonu plochou podlahy, nesmím dojít k číslu vyššímu jak 200 W na m2.

„Průměrná“ intenzita sálání, jenž je v jedné rovině „plynule“ pootočeno o více jak 90° může být do 200 W / m2 podlahy.

Pokud jsou ztráty haly takové, že potřebujeme ještě větší výkon, musíme zvýšit počet rovin, z kterých nám do jednoho bodu dopadá záření. Ideálem by bylo, kdyby sálání dopadalo rovnoměrně a plynule z celé horní sféry. To se nám samozřejmě nepodaří.

Sálání dopadá na člověka z více rovin současně

Ideální je, když kompaktní infrazářič lemujeme obvodové stěny objektu. To je výhodné z hlediska minimalizace přirozené cirkulace vzduchu v hale a zlepšuje to celkovou účinnost vytápění. Správě vyřešené sálavé vytápění působí tak, že má člověk pocit tepla, ale nesmí zjistit, odkud záření přichází. Jakmile ho cítí a dokáže určit zdroj, není to z hlediska dlouhodobého pobytu vhodné.

Rovnoměrné sálání působí nejen dobře na člověka, ale má i blahodárný vliv na přesnost výroby. Jedná se konkrétně o přesné obrábění. Konkrétní realizaci ukazuje fotografie.

Pokud má sálání dopadat z více směrů najednou, je samozřejmě možné použít jednotlivé bodové zdroje. Jejich vzájemná vzdálenost musí být menší, než jejich výška zavěšení a v hale a musí vytvářet alespoň dvě řady. Pro výpočet intenzity osálání v tomto případě s výhodou využívám program na výpočet osvětlení. Upřímně řečeno, je to úplně stejné záření. V případě světlých zářičů dokonce ve viditelném spektru. Není důvod, proč by se sálání chovalo jinak než světlo a taky se jinak nechová. Je zvláštní, že by nikdy nikoho nenapadlo dát do osmnáct metrů široké haly jenom jednu řadu světel.

Obyčejně jsou v takové hale řady čtyři a jednotlivá světla jsou v ose haly vzdálena maximálně šest metrů. Krásně je to vidět na fotografii z předchozího příkladu. Takovou realizaci si v případě plynových zářičů nedovedu představit. Šlo by to s elektrickými zářiči. Díky tomu, že koncepčně vycházejí z koupelen, jsou jejich výkony malé. Těžko najdeme výrobce elektrických zářičů, jenž by vysálal z jednoho bodu 50 kW, na rozdíl od výrobců plynových odběrných zařízení.