Porovnanie vykurovaní.

Na týchto jednoduchých schémach je vidno kam ide teplo  (a peniaze), kým sa dostane k svojmu cieľu: stene, podlahe, veciam a osobám v miestnosti.

Je potrebné si uvedomiť, že akýkoľvek únik tepla mimo miestnosti je čistou stratou. Ďalšou stratou je samotná miestnosť, ak steny obsahujú zkondenzovanú vlhkosť zo vzduchu, ktorá výrazne znižuje tepelný odpor. To sa deje pri konvekčnom vykurovaní, pri ktorom je vzduch zákonite teplejší ako steny.

Naproti tomu sálavé vykurovanie so zdrojom v miestnosti nemá straty výrobou a transportom a navyše výrazne znižuje aj straty prestupom tepla cez steny  miestnosti tak, že najprv sú ohriate a vysušené steny a súčasne je ohriaty vzduch na teplotu niečo málo pod teplotou stien.

VYKUROVANIE CENTRÁLNOU KOTOLŇOU

Navyše platíme za:

- Transport a spracovanie paliva do kotolne

- Straty v komíne

- Straty tepla z kotolne - budovy

- Náklady na personál a zisk kotolne

- Straty transportom tepla do výmenníkov a vykurovaných objektov

- Straty tepla vlhkejšími stenami

VYKUROVANIE ELEKTRICKÝMI SÁLAVÝMI PANELMI

- Odpadli všetky straty výrobou a transportom

- Vysušené steny výrazne zvýšili izolačný odpor stien

- Okná neprepúšťajú infrateplo vyrobené infrapanelom, ale odrážajú ho späť do miestnosti

Vykurovanie so zdrojom tepla v miestnosti je teda logicky úspornejšie. Ak ako zdroj tepla použijeme sálavý zdroj. ktorý vysušuje steny, tie sa stanú vynikajúcim izolantom a zároveň akumulátorom tepla. Pri vykurovaní sálavými panelmi sa dosahujú vysoké úspory a veľmi príjemná klíma.

Väčšina z nás je presvedčená, že pocit tepla a chladu závisí sám o sebe na teplote okolitého vzduchu. Teplota vzduchu sa podieľa na celkovej tepelnej pohode maximálne 50-timi % a teplo získané priamo od zdroja sálaním alebo sálaním okolitých predmetov je väčším dôvodom tepelnej pohody než samotná teplota vzduchu. Nezáleží na tom, aký je u termodynamických (teplovzdušných) vykurovacích systémov primárny zdroj energie (plynový kotol, kotol na tuhé palivo, elektrický konvektor, či tepelné čerpadlo), vždy je konečným médiom roznášajúcim teplo len teplý vzduch. Aby vzduch cirkuloval, musí dôjsť k silnému miestnemu prehriatiu, alebo k pohonu vzduchu ventilátorom. Vzduch je kontaktom o zdroj zohrievaný, stúpa hore, postupne sa ochladzuje a keď doputuje späť k zdroju tepla je chladnejší a znovu sa zohrieva. Toto sa stále opakuje. Steny nie sú nikdy teplejšie než vzduch a tak sa na nich môže zrážať vlhkosť. Vlhké steny veľmi dobre odvádzajú teplo. Cirkuláciou vzduch víri prach, baktérie, peľ, vírusy a roznáša ich do celého priestoru miestnosti. Čím je teplota vzduchu vyššia, tým je nižšia jeho relatívna vlhkosť. Rozdiel teplôt medzi podlahou a stropom môže dosahovať i viac než 10°. Keď prestaneme vzduch zohrievať, je v miestnosti pomerne rýchlo chladno. Existujú metódy, ako za pomoci silne predimenzovaných izolácií a „moderných“ kúridiel podarí spotrebu energie znížiť, ale dá sa to aj inak?

S úmyslom ohriať sa, si teplo vyrábame sami od doby, kedy človeku začal slúžiť oheň. Od otvoreného ohniska a rozpálených kameňov nás vývoj postupne preniesol cez kachľové pece, krby a kozuby až k dnešným typom rôznych žiaričov (na desiatky rokov sme pre centralizáciu zdroja výroby tepla zablúdili k vykurovaniu teplým vzduchom). Sálavé vykurovanie je pre človeka najprirodzenejšie, využívame ho od nepamäti. Kúriť sálavým teplom má veľa výhod.  Sama príroda nám dáva dôkaz. V zime, pri teplote vzduchu hlboko pod nulou, nám je na slnku príjemne teplo, i keď vzduch je mrazivý. Môže za to infražiarenie (https://sk.wikipedia.org/wiki/Infracervene_ziarenie), ktoré k nám od Slnka putuje. Slnečné žiarenie prechádza vákuom a prejde vzduchom, ktorý nezohrieva. Tepelné vlny zo Slnka ohrejú zemský povrch a od neho sa zohrieva vzduch. Dobrý dôkaz môžeme pozorovať na snehu. Tam kde je snehová prikrývka celistvá, sa žiarenie odráža a sneh sa netopí. Ale tam, kde sú v snehu kamene, okolo nich je sneh roztopený. Kamene žiarenie z väčšej časti absorbujú akumulujú jeho energiu vo forme tepla. Kameň zároveň teplo vydáva a ohrieva okolo prúdiaci vzduch a ten obteká okolo snehu, ktorý roztápa. Ak si na tento kameň dáme sklenený pohár vytvoríme si takto skleník, sklo totiž prepúšťa svetlo a infravlny len do dĺžky 4 mikrónov, dlhšie odráža späť do vnútra. Infračervené žiarenie sa v elektromagnetickom poli nachádza pod červeným svetlom ( infra je po latinsky pod ). Infračervené svetlo je pre ľudské oči neviditeľné a je pozorovateľné len pomocou špeciálnych kamier, ktoré transformujú infračervené svetlo na farbu viditeľnú pre naše oči. Infračervené svetlo síce nevidíme, ale môžeme ho cítiť, vnímame ho ako teplo. Slnko produkuje väčšinu svojej energie v infračervenej časti spektra. Zo zohriateho povrchu pece sa vyžarujú tepelné vlny, ktoré sú absorbované a odrazené stenami, stropom a podlahou, pritom neunikajú presklenými plochami, lebo vlna infratepla je dlhšia, ako dokáže sklo prepustiť. Vzduch necirkuluje a nevíri prach, steny sú teplejšie než vzduch a neumožňujú zrážanie vlhkosti a vznik plesni. Sálavým teplom sú steny z vnútornej strany úplne vysušené, tým sa z nich stáva výborný izolant a zároveň aj akumulátor tepla. Výsledkom je potom príjemná tepelná pohoda, rovnomerná teplota v celej miestnosti a vyššia vlhkosť vzduchu. Ľudské telo je stimulované infračervenými lúčmi a to má blahodarný vplyv na celý ľudský organizmus. Kúrenie založené na zohrievaní vzduchu - na termodynamike tieto výhody neposkytuje a ešte spotrebuje oveľa viac energie. Strata pri vykurovaní infračerveným vykurovaním môže dosiahnuť v dome 1/6 dodanej energie. To je 17 %. Termodynamické vykurovacie systémy dosahujú bežne straty aj  50 %. Teda tvrdenie, že vykurovanie elektrinou najviac zaťažuje rozpočet je polopravda. Polopravda preto, že platí pri vykurovaní elektrokotlom, alebo elektrickými konvektormi a nie pri vykurovaní sálaním.

Od objavenia kvantovej mechaniky, pred asi 100 rokmi, si tepelný efekt infračerveného žiarenia dokážeme vysvetliť i pomocou fyzikálnych zákonov. Koho to zaujíma podrobne, môžem odporučiť knihu od Prof. Dr. Ing. Clause Meiera, Bauphysik im Widerstreit, Expert Verlag, Germany, 2003. Využitie terapeutického efektu infračerveného žiarenia pre regenerácie organizmu je bežné a bezpečné. Infračervené lúče aktivujú vylučovanie škodlivých látok z buniek ľudského tela, čo sa využíva aj v medicínskej praxi. Naproti tomu UV žiarenie (https://cs.wikipedia.org/wiki/UV), ktoré je  zodpovedné aj za spálenie kože pri opaľovaní a poškodenie kože, sa nachádza nad viditeľným svetlom, teda má kratšiu vlnovú dĺžku ako viditeľné svetlo. Niektoré zo zdravotných účinkov infratepla : Zvyšuje obsah kyslíka v krvi, vyplavuje telesné tuky, cholesterol, chemikálie, odpadové látky, redukuje hodnotu pH (mliečne kyseliny), zlepšuje dýchanie pokožky, obmedzuje množenie baktérií, redukuje svalovú bolesť, urýchľuje regeneráciu buniek, zmiernenie reumatických bolestí, zníženie obsahu mliečnych kyselín, zahriatie a uvoľnenie muskulatúry, odbúranie odpadu látkovej výmeny počas použitia. Infrasauny odbúravajú prostredníctvom potu až štyri krát viac odpadových látok, ako pri potení sa pri saunovaní horúcim vzduchom. Vykurovanie infrateplom ponúka ľuďom trpiacim na astmu a reumu prostredníctvom homogénnych podmienok zmiernenie ich ťažkostí, bez podráždenia dýchacích ciest alebo očí. Čínski liečitelia hovoria, že vlnová dĺžka 2-25 mikrónov je najviac liečebná.  Naše telá tak isto vyžarujú infračervenú energiu cez našu kožu. Naše dlane vyžarujú infračervenou energiu 8-14 mikrónov. Uzdravovanie vyžarovaním energie cez naše dlane, má v Číne tradíciu dlhú 3000 rokov a je postavená na uzdravovacích vlastnostiach infračerveného žiarenia. Indickí jogíni tiež odporúčajú uzdravovanie cez naše dlane, a to hlavne vo spojitosti s úľavou od unavených, namáhaných očí. Dr. Tadashi Ishikawa patentoval zirkoniové keramické infračervené žiariče v roku 1965, po piatich rokoch práce u Fuji Medical R and D department. Infračervené žiariče boli používané výhradne doktormi v Japonsku, a to až do roku 1979, kedy boli uvoľnené pre verejnosť. Tento systém bol zdokonaľovaný od roku 1981, kedy bol predaný do USA. Najnovším trendom sa stali elektrické sálavé panely so skleneným povrchom. Sklo zaručuje najvyššiu emisivitu sálavého tepla. Sú extrémne úzke, elegantné, montujú sa na stenu, alebo na strop. Myslieť si, že zdroj tepla nemôže byť na strope je platné u termodynamického vykurovania, pri sálavom spôsobe to neplatí. Sálavé teplo sa šíri všetkými smermi bez ohľadu na gravitáciu.

Zdroje informácií:

Hupka, J. a kolektív: Fyzikální terapie. Martin, Osveta 1993.
Jones, S.,S., a Bailey, B.,K.: Sweat your way to radiant health. Rokov´S Livo Magazine, June 1994.
Weider research group repott: Weider´s Muscle and Fitness Magazine, January 1992.
Journal of the Americal Medical Association (JAMA), 7.Srpna 1981.

Úspora pri infrakúrení.

Jedným z dôvodov úspory pri kúrení infračerveným vykurovacím systémom je možnosť zníženia priestorovej teploty o 2 - 4° C pri dosiahnutí väčšej tepelnej pohody a súčasnom zvýšení teploty stien o cca 6°C, v porovnaní s ostatnými metódami vykurovania. Teplo je v priestore rozmiestené rovnomerne, rozdiel teplôt u stropu a podlahy je od 0,5 po 1,5°C. Vzduch je zohrievaný druhotne, od stien a iných plôch v miestnosti. Ďalšia úspora vzniká tým, že infračervené žiarenie neuniká sklenenými plochami a je teda celá kapacita využitá na kúrenie. Po prerušení kúrenia majú steny ešte dosť energie, aby k merateľnému poklesu teploty nedošlo v dobe, kedy je prerušená dodávka el. prúdu i na niekoľko hodín. Prerušenie dodávky el. prúdu prerušením vykurovacej sadzby na 1 hodinu vôbec nepostrehneme. Suché steny silne zmenšujú tepelné straty.

Prednosti infrakúrenia 

        Nižšie prevádzkové i zriaďovacie náklady v porovnaní s ostatnými vykurovacími systémami. Dlhá životnosť (niektoré typy kúria bez prerušenia 40 rokov). Príjemný pocit tepla ako u kachľových pecí. Minimálny rozdiel medzi teplotou u stropu a  podlahy. Nespaľuje kyslík ani nevysušuje vzduch, dobre sa dýcha. Po vyvetraní sa teplota rýchlo znovu vyrovná. Nedochádza k víreniu prachu. Kompaktné ploché elementy šetria miesto. Odpadá nutnosť kotolne, rôznych výmenníkov, skladu paliva a odpadu z kúrenia. Vysoká prevádzková bezpečnosť, poruchy sú prakticky vylúčené. Ľahká obsluha, regulácia pomocou termostatu, kontrolovateľná spotreba. Presne spočítateľná spotreba el. energie pre každý priestor a pre každé vykurovacie teleso. Minimálna údržba, žiadne periodické revízie, žiadne náhradne diely.

·  Menšie náklady na rekonštrukcie starých domov bez centrálneho vykurovania.

·  Jednoduchá inštalácia, bez nutnosti údržby pri nepretržitej prevádzke.

·  Poskytovaná podpora energetických rozvodných závodov " priamo výhrevná " elektrická sadzba s 20 hodinovým nízkym tarifou, ľahšie vyúčtovanie aj pre jednotlivé miestnosťi s jednoduchým ovládaním pomocou nástenných, zásuvkových, podmietkových, káblovo alebo diaľkovo riadených termostatov s možnosťou ovládania cez internet.

·   Bez rizika požiaru, ekologickosť, vykurovací systém nikdy nezamrzne, pri dotyku sa nepopálite.

·   Zvýšená záruka výrobcov, certifikáty: prehlásenie o zhode, technické osvedčenie o zdravotnej nezávadnosti.

·   Steny dlhšie udržiavajú teplo a vyžarujú ich späť.

·   Murivo zostáva suché, netvoria sa plesne, nevíri sa prach, nižšia vlhkosť stien umocňuje čistú, zdravú tepelnú pohodu.

·    Infračervené lúče s molekulami vody aktivujú vylučovanie škodlivých látok z buniek ľudského tela, čo sa využíva v medicínskej praxi.

·    Nepotrebujete kotolňu, ani komín.

·    Vykurovacie telesá sú za určitých podmienok vhodné na vysušovanie stien.  Tieto výhody sa zvyšujú tepelnou izoláciou vykurovaného objektu.  

Termodynamika a kvantová mechanika.

Vykurovacie metódy sú len dve. Zatiaľ čo termodynamický vykurovací systém, ktorý ako podmienku fungovania potrebuje veľký teplotný rozdiel vzduchu ohriateho vykurovacím telesom a vzduchom v miestnosti a vzduch používa pre prenos tepla, infračervený vykurovací systém ohrieva priamo steny, všetky pevné predmety v miestnosti i ľudské telo.

Na druhotné zohriatie vzduchu je potom využité maximálne 10-20 % energie odovzdanej ohriatymi stenami. To je jeden z dôvodov veľkej úspory energie v prípade infračerveného vykurovania. A naopak vysokých nákladov na termodynamické vykurovanie, pretože vzduch tepelné vlny nevyžaruje, a je nimi veľmi neefektívne ohrievaný.

Infračervené vlny neunikajú presklenenými plochami, sú odrazené a absorbované stenami, stropom a podlahou. To je ďalšia úspora energie. Primeraná vyššia relatívna vlhkosť vzduchu umožňuje lepšie dýchanie alergikom a astmatikom.

Fyzikálna podstata

1.   Tepelné žiarenie je elektromagnetická vlna (infračervené svetlo - neviditeľné svetlo) šíriaceho sa rýchlosou viditeľného svetla.

2.   Výkon vyžarovania zodpovedá Stefan-Boltzmanovému zákonu, to znamená, že je priamo úmerné štvrtej mocnine absolútnej povrchovej teploty. Konvenčné kúrenie oproti tomu potrebuje " zvýšené teploty vzduchu", toto odpadá pri použití sálavého kúrenia či vykurovania. Tento rozdiel vedie ku zmenšenému teplotnému rozvrstveniu, ktoré je omnoho priaznivejšie než u konvekčného kúrenia.

3.   Tepelná pohoda je daná zhruba z polovice teplotou okolitého vzduchu a z druhej polovice teplotou okolitých plôch v miestnosti. Konvenčné(teplovzdušné) kúrenie zaisťuje zhruba 20-23° C pre teplotu vzduchu v miestnosti a zhruba 17-18°C pre okolité povrchy.

4.   Tepelné žiarenia nezohrievajú okolitý vzduch, ale len pevné a tekuté látky. Preto okolitý vzduch zostáva chladnejší a príjemnejší. Sálavé vykurovanie zaisťuje asi 20 ° C na ožiarených plochách pri asi 19,5°C teploty vzduchu v miestnosti.

5.   Je ušetrené veľa energie, pretože v miestnosti stačí zaistiť len hygienickú výmenu vzduchu.

6.   Tým, že predmety majú vyššiu teplotu než je teplota vzduchu, nedochádza ku vzniku plesni - voda zo vzduchu totiž kondenzuje len pri jeho ochladení.

7.   Všetky povrchové teploty v miestnosti sa vyrovnávajú vďaka rovnomernému vyžarovaniu. Vznikajú tak tepelne rovnomerne ohriate obvodové plochy, ktoré zahŕňajú i nábytok. Človek sa v takomto prostredí cíti príjemne.

8.   Tepelné žiarenie pri izbových teplotách neprechádza sklom, zostáva v dome, a vytvára tak akýsi skleníkový efekt, vďaka čomu sú špeciálne tepelne izolované sklá s nízkymi U-hodnotami zbytočné. Tieto fyzikálne zákony nás priamo nútia k výberu sálavého vykurovacieho systému. Už nainštalované vykurovacie telesá ukazujú, že sa ich využitie rozširuje. "Radiátory (konvektory) a podlahové vykurovanie" ako vykurovacie telesá sú vytlačané sálavými spôsobmy kúrenia. Rozširujú sa možnosti ich aplikácií, dosahujú netušené dimenzie. Ďalej je druhoradé, akými prostriedkami dochádza k premene na žiarivú energiu, smerodajný je hlavne samotný sálavý efekt, realizovaný pomocou elektromagnetických vĺn. Postupne sa odkloníme od konvenčného spôsobu vykurovania, ktoré zohrieva okolitý vzduch, a tým vedie k teplotnému rozvrstveniu v miestnosti.

Kovový rezistor zaručuje dlhodobú prevádzku bez nežiadúcich emisií.

Najnižšie prevádzkové náklady z dôvodu:

minimálneho vrstvenia tepla v miestnosti : infračervené vlny sa šíria rýchlosťou svetla, nezávisle na vzduchu a gravitácii. Primárna sálanie po narazení na pevný predmet odovzdá časť svojej energie vo forme tepla telesu, časť vlnenia sa odrazí späť do priestoru, kým znova nenarazí na pevné teleso. V izbe sa takto drvivá časť sálania premení na teplo, miestnosť je  uzavretý priestor a všetka energia sa premení na teplo v pevných telesách. Tie zároveň ohrievajú vzduch v miestnosti. Tento jav vidíme aj v prírode, tak nás zohrieva najväčší infražiarič – Slnko.

regulácii tepla v každej miestnosti osobitne: tým, že umiestňujeme termo regulátory do každej vykurovanej miestnosti, môže mať každá miestnosť svoj tepelný režim. Okrem toho sú významné aj úspory energie, keď miestnosť vykuruje iný zdroj tepla, či úž slnko cez okná, a aj človek je zdrojom tepla(od 50 do 500W, podľa fyzického zaťaženia). Ďalšími zdrojmi tepla v domácnosti sú variče, fény, hriankovače, počítače, televízory, chladničky, mikrovlnné trúby, kávovary, ...

nespotrebuje sa energia na primárny ohrev vzduchu: elektromagnetické vlnenie nezohrieva vzduch, infravlny sú také krátke, že cez riedky vzduch prejdú bez straty .

akumulácia energie v stenách, podlahe : tým, že sa sálavá energia premieňa na tepelnú až po dopade na pevné telesá, tie sa zároveň nabíjajú teplom a stávajú sa jeho zásobníkmi.

vysúšanie stien : steny obsahujú minimum vlhkosti, čím sa výrazne zvyšuje ich tepelný odpor - veľmi výrazná úspora prevádzkových nákladov

 

 Príjemný pocit priestorovej klímy:

obmedzenie pocitu „studených nôh“: pocit studených nôh je zapríčinený hlavne prievanom, ktorý vytvára konvekčné kúrenie. Ak je rýchlosť prúdenia vzduchu väčšia ako 10 cm za sekundu, tak to vnímame ako ochladenie o 2 až 3 °C

zamedzenie vysúšaniu vzduchu: tým, že teplota pevných telies je o niečo málo vyššia ako teplota vzduchu, je znemožnená jej kondenzácia na povrchu týchto telies. Kondenzačný jav je veľmi dobre pozorovateľný na vychladených nápojoch, keď sa na nich vytvára rosa. 
 

zamedzenie vynútenej cirkulácii vzduchu: keďže kúrenie infrapanelmi využíva sálavú energiu, nepotrebuje na transport tepla nosič – vzduch.

pocit tepla kachľovej pece : vlnová dĺžka tepla z panelov je veľmi blízka vlnovej dĺžke z povrchu kachľovej pece

Zdravotné faktory:

žiadne vírenie prachu: tým, že na prenos tepla po miestnosti nepotrebujeme vzduch a jeho prúdenie, je zabezpečená možnosť usadenia sa aj jemnejších prachových častíc, ktoré konvekčné kúrenie víri a nedovolí sa im usadiť

žiadne zrážanie vlhkosti na stenách: súvisí so zamedzením vysúšania vzduchu

žiadne plesne na stenách: plesne sa tvoria na vlhkých a chladných miestach. Spóry plesní neustále lietajú vo vzduchu, ak nájdu vhodné miesto, tak už za 5 dní ich vidíme voľným okom ako sa vytvárajú na plochách ich rôznofarebné kolónie. Na piesňach je nebezpečné , že spôsobujú až 90% ochorení dýchacích ciest, medzi nimi aj rakovinu

Ekologické faktory:

nemusia sa spotrebovať neobnoviteľné zdroje fosílnych palív: zdrojom energie vykurovacích panelov je elektrický prúd, ktorý je možné vyrábať aj ekologickým spôsobom.

možnosť využitia energie zo slnka, vetra a vody

pozitívny vplyv na živé rastliny v miestnosti: nie len ľudia a zvieratá potrebujú optimálnu klímu, ale aj rastlinám a kvetom sa lepšie darí v prostredí ktoré má správnu vlhkosť, zvýšený podiel sálavého tepla a nie sú neustále ochladzované a vysúšané prievanom

Obsluha a prevádzka:

jednoduchosť: zariadenie je pre užívateľa veľmi jednoduché, neobsahuje skoro žiadne súčiastky, je buď zapnuté, alebo vypnuté. O teplo v miestnosti sa stará izbový regulátor teploty, ktorý meria teplotu vzduchu

rýchly reakčný čas: veľmi krátka doba nábehu - nahriatie skla na prevádzkovú teplotu trvá cca 10 minút

žiadna údržba: zariadenie neobsahuje točivé časti, tekuté médiá, nevytvára sa v ňom tlak, nemá filtre ani iné súčiastky, ktoré by bolo nutné meniť, alebo nejakým spôsobom servisovať

minimálny nárok na priestor – žiadna kotolňa : panely je možné umiestniť na stenu, na strop, alebo jednoducho postaviť na stojan v miestnosti. Nemajú žiadne meniče energie umiestnené mimo vykurovaného priestoru

jednoduché rozšírenie systému do ďalších miestností: vykurované miestnosti je možné pridávať a odoberať podľa potrieb, bez nutnosti nákladných a prašných rekonštrukcií priestorov.