Υπέρυθρη θέρμανση [μέρος 1ο] - Θεωρητική διατύπωση του φαινομένου και τεχνικά χαρακτηριστικά των panel υπερύθρων

Ας ασχοληθούμε με την υπέρυθρη θέρμανση και τα panel υπέρυθρης θέρμανσης

Η υπέρυθρη θέρμανση είναι θέρμανση μέσω της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Το είδος θέρμανσης αυτό δεν είναι ευρέως διαδεδομένο αν και υπάρχουν εταιρίες που το διαφημίζουν. Ας προσπαθήσουμε να δώσουμε ορισμένες πληροφορίες για αυτό το είδος θέρμανσης και να πούμε μερικά πράγματα για την ενεργειακή εξοικονόμηση της υπέρυθρης θέρμανσης, διότι μερικές εταιρίες που πουλάνε σώματα υπέρυθρης θέρμανσης λένε διάφορα πράγματα μόνο και μόνο για να πουλήσουν.

Θεωρητική διατύπωση φαινομένου υπέρυθρης θέρμανσης.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία η οποία έχει συχνότητες 0.3-400 THz, είναι μη ορατή ακτινοβολία.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να εκπεμφθεί από κάποιο υλικό όταν αυτό θερμανθεί και αυξήσει την θερμοκρασία του..

Οι ηλεκτρικές αντιστάσεις από τα θερμαντικά καλοριφέρ λαδιού και τα αερόθερμα, κοκκινίζουν και μπορεί να καούν αν δεν τεθεί σε λειτουργία η πτερωτή του αερόθερμου για να απάγει την θερμότητα. Η ακτινοβολία αυτή λοιπόν είναι ορατή γιατί φαίνεται.

Με την υπέρυθρη ακτινοβολία όμως δεν συμβαίνει αυτό!

Για να παραχθεί θερμότητα λόγω υπέρυθρης ακτινοβολίας λοιπόν πρέπει να θερμανθεί ένα συγκεκριμένο υλικό από κάποια πηγή θερμότητας.

Εφαρμογή του φαινομένου στα σώματα υπέρυθρης θέρμανσης.

Στην περίπτωση της υπέρυθρης θέρμανσης έχουμε ένα υλικό το οποίο διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Το υλικό σταδιακά αυξάνει την θερμοκρασία του και εκπέμπει την υπέρυθρη θέρμανση. Ο ίδιος τρόπος θέρμανσης υπάρχει στα αερόθερμα και στα ηλεκτρικά καλοριφέρ, το υλικό εκεί είναι μια ηλεκτρική αντίσταση. Στα σώματα υπέρυθρης θέρμανσης είναι ένα υλικό ειδικής κατασκευής το οποίο παράγει την υπέρυθρη ακτινοβολία.

Ένα σώμα το οποίο έχει μια οποιαδήποτε θερμοκρασία στο εύρος των απόλυτων θερμοκρασιών, εκπέμπει ακτινοβολία και ανταλλάσει ενέργεια με το περιβάλλον. Η ενέργεια αυτή υπολογίζεται από την σχέση Stefan-Boltzman η οποία είναι:

Q=εσA(Tm-Tπ)^4

Με ε τον συντελεστή εκπομπής του υλικού που είναι αδιάστατη σταθερά χαρακτηριστική του υλικού και λαμβάνει τιμές 0 < ε < 1.

Με σ την σταθερά Stefan-Boltzman που ισούται με 5.67*10^-8 W/m²(ºK^4).

Με Α το εμβαδό της εξωτερικής επιφάνειας του σώματος σε m².

Με Τ την απόλυτη θερμοκρασία του υλικού σε βαθμούς Κέλβιν η απόλυτη θερμοκρασία είναι το άθροισμα της θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου με το 273. Τm είναι η θερμοκρασία του σώματος και το Τπ είναι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος.

Όταν το σώμα που εκπέμπει την ακτινοβολία έχει μαύρο χρώμα εκπέμπει το μεγαλύτερο ποσοστό θερμότητας έχοντας έναν συντελεστή ε και είναι μεταξύ
0.90 < ε < 0.97. Το σώμα που θεωρητικά έχει ε=1 είναι το «μέλαν σώμα» που το χρώμα του είναι μεταξύ σκούρου μπλέ και μαύρου. Στην πραγματικότητα δεν υπάρχει υλικό που να έχει συντελεστή ε=1, αλλά θεωρητικά έχει επινοηθεί το μέλαν σώμα.

Έτσι λοιπόν και στα σώματα υπέρυθρης θέρμανσης τα υλικό που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα πρέπει να πλησιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο το μέλαν σώμα.

Το υλικό που έχει το σώμα υπέρυθρης θέρμανσης είναι ένα φίλμ μαύρου-σκούρου χρώματος λοιπόν το οποίο εκπέμπει την ακτινοβολία.

Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το φίλμ δεν ζεσταίνει τον αέρα του χώρου, αλλά ζεσταίνει τα αντικείμενα πάνω στα οποία προσπίπτει.

 Φίλμ σώματος υπέρυθρης θέρμανσης.

Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των σωμάτων.

Το συγκεκριμένο φίλμ που προαναφέρθηκε βρίσκεται στο εσωτερικό του σώματος. Περικλείεται από κάποια μεταλλική επένδυση ή συνήθως από γυαλί. Την θερμότητα στον χώρο την εκπέμπει το γυαλί, ενώ το φίλμ εκπέμπει την θερμότητα στο γυαλί εσωτερικά του σώματος.

Το γυαλί του σώματος πλησιάζει τους 110ºC, το φίλμ αγγίζει και αυτό τους 110 βαθμούς μέχρι να μεταδώσει όλη την απαραίτητη θερμότητα στο γυαλί.

Αν και υποστηρίζεται πως το φίλμ αυτό δεν έχει κάποια φθορά σε σχέση με την πάροδο του χρόνου. Λογικά υπάρχει κάποια φθορά διότι η θέρμανση ενός σώματος με ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί διαστολή του όγκου του σώματος ως προς τις τρείς διατάσεις. Στην συνέχεια αφού το σώμα προσδώσει όλη του την θερμότητα τότε ψύχεται και συστέλλεται. Οι διαδοχικές και επαναλαμβανόμενες διαστολές-συστολές επιφέρουν μια φθορά η οποία μπορεί να είναι πολύ μικρή ως προς τα τυπικά χρόνια λειτουργίας της συσκευής αυτής, όμως υπάρχει φθορά.

Οι κατασκευαστές δίνουν διάρκεια ζωής των συγκεκριμένων σωμάτων τα 25 χρόνια λειτουργίας ενώ η θερμική απόδοση των panel αυτών φτάνει μέχρι και το 99.9999%.

Τα σώματα υπέρυθρης θέρμανσης κατασκευάζονται σε πάρα πολλά χρώματα και μεγέθη, το συνηθέστερο σχήμα που έχουν είναι το ορθογώνιο παραλληλόγραμμο και στηρίζονται σε δύο πόδια με ρόδες για να μεταφέρονται εύκολα.

Υπάρχουν δε και άλλα είδη που μπορούν να τοποθετηθούν σε ειδικά μέρη όπως πάνω σε τοίχους και στο ταβάνι.

Το κόστος αγοράς για μια μάρκα καλής ποιότητας είναι υψηλό και μπορεί να φτάσει τα 400 με 500 ευρώ. Υπάρχουν και μάρκες με 200 και 300 ευρώ αλλά τέτοιες συσκευές είναι αρκετά επιρρεπείς σε βλάβες και τεχνικά προβλήματα ή χαμηλό χρόνο ζωής

Στην επόμενη παρουσίαση θα ασχοληθούμε με την ενεργειακή ανάλυση των σωμάτων υπερύθρων και θα δούμε κατά πόσο ισχύουν αυτά που επικαλούνται οι κατασκευαστές και οι εταιρίες εμπορίας των συστημάτων αυτών.

Η επόμενη παρουσίαση βρίσκεται στο:


http://energy-engineer.blogspot.gr/2012/10/2-panel_1436.html