Vytápění infračervenými plynovými zářiči 1 Všeobecně Infrazářiče dodávají do oblasti pobytu člověka tepelnou energii sáláním. Po dopadu na podlahu se nejprve ohřívá tato plocha a od ní teprve vzduch. Teplota vzduchu po výšce stoupá velice pomalu (0,3 a. 0,5 K/m), což má vliv na tepelnou ztrátu objektu. Pod střešním pláštěm, který je spolu se světlíky největší ochlazovanou plochou je teplota poměrně nízká, tepelná ztráta je proto nižší než u soustav, kde se vytváří teplý polštář vzduchu o vyšší teplotě (teplovzdušné soustavy s malou násobností cirkulace). Infrazářiče se dělí podle způsobu spalování plynu a jejich vnějšího vzhledu při provozu na tmavé a světlé. Tmavé zářiče docilují potřebného výkonu spalováním plynu v hořácích, odkud jsou spaliny vedeny do trubic opatřenými reflexními zákryty. Povrchová teplota trubic na vstupu spalin je cca 500 °C, při výstupu pak 180 °C. Při těchto rozdílech teplot se dosahuje nejvyšší účinnosti využití plynu. Některé typy zářičů (krátké s menšími průměry trubic) dosahují vysoké výkony, avšak s malou účinností – teplota spalin při výstupu ze zářiče až 250 °C. Oblast použití tmavých zářičů (1) je v rozmezí výšky haly 5 až 8 m (obr. č. 1) pod střešní plášť. Účinnost zvyšují vířivé ventilátory (2).
obr. 1 Vytápění haly tmavými zářiči v kombinaci s výřivými ventilátory
Infrazářiče světlé s činnou otopnou plochou z keramických destiček mají povrchovou teplotu 850 až 950 °C a při provozu svítí (odtud světlé). Jejich použití lze stanovit pro výšky pět a více metrů (obr. č. 2) (1, 2). Pro vysoké haly jsou nezastupitelné. V obrázku je znázorněno zavěšení na bocích haly šikmo pod jeřábovou drahou. Zářiče lze zavěšovat rovněž pod strop až do výše kolem 20 m.
obr. 2 Vytápění haly světlými v kombinaci s výřivými ventilátory
Podle měření účinnosti vytápění tmavých a světlých infrazářičů se účinnost tmavých zářičů ve výšce 10 m snižuje proti světlým o 15 %, ve výšce h = 15 m pak již o 27 %. Z těchto důvodů je méně vhodné používat tmavé zářiče do vysokých hal. Dalším velice důležitým aspektem, který podstatně ovlivňuje ekonomickou efektivnost zařízení je konstrukční řešení samotných zářičů. Jelikož základním principem dodávky tepla do objektu při vytápění infračervenými zářiči je sálání, je nutné posuzovat právě tuto složku. Sálavá účinnost závisí převážně na konstrukci reflexní plochy a způsobu odvodu spalin.
2 Tmavé zářiče – konstrukční řešení Převážná většina tmavých zářičů je vyráběna velice jednoduše s konstrukčně nenáročným reflexním zákrytem, přičemž jeho postranní křidélka jsou velice nízká (obr. č. 3). Toto řešení ovlivňuje jeho sálavou účinnost (50 %), která je již na hranici stanovení druhu otopného tělesa. Při šikmém zavěšení se sálavá účinnost dostává pod tuto úroveň (45 % při úhlu sklonu od vodorovné roviny 30°). Zářiče ztrácí charakter sálavého tělesa, přechází do kategorie konvekčních obr. 3 Tmavé zářiče neizolované s malou sálavou účinností
těles. Dalším technickým nedostatkem je absence čelních krytů, které zabraňují zvyšování konvekční složky.
Neizolovaný zářič KM-N má řešen reflexní zákryt s cílem dosažení maximální sálavé účinnosti. Podstata je jednak v hloubce zákrytu (1) a jednak výstupku (2) na jeho střední vodorovné části, která usměrňuje část sálavé složky z horní obr. 4 Tmavé zářiče neizolované plochy trubic do vytápěného prostoru (obr. č. 4). Dalším prvkem jsou čela (3) a příčné dělení zářiče na kazety (a 3 m), které prakticky omezí podélné proudění vzduchu v prostoru zářiče a tím také potlačí jeho konvekční složku. Vzduch je v prostoru zákrytu bez pohybu. Sálavá účinnost ve vodorovné poloze 63 %, v šikmé poloze díky hlubokému zákrytu 58 % (30° úhel sklonu). Další zvýšení sálavé účinnosti 72 % umožní izolace zákrytu, kterou má zářič KM-I. V šikmé poloze (67 %).
3 Infrazářiče světlé – konstrukční řešení
Zářič s otevřenou komorou Keramické destičky (1) jsou umístěny ve spodní části směšovací komory (2), boční reflexní zákryt (3) je oddělen od komory otvorem (4) pro odvod spalin. Sálavá účinnost 58 %. Zářič se sálavou mřížkou Pod keramickou destičkou (1) je umístěna kovová mřížka (5), která zvyšuje sálavou účinnost. Spaliny se odvádějí otvorem (4) mezi směšovací komoru (2) a bočními reflexními zákryty (3). Sálavá účinnost 63 %. Zářič se sálavou mřížkou a předehřevem spalovací směsi; izolovaný reflexní zákryt Uzavření komory, předehřev směsi, jakož i izolace zákrytu zvyšují sálavou účinnost až na hodnotu 73 %.
4 Navrhování infrazářičů Při navrhování infrazářičů je zapotřebí kromě výpočtu tepelné bilance objektu respektovat i princip dodávky tepelné energie do oblasti pobytu člověka. Oba tyto faktory ovlivní konečné rozmístění a velikost jednotlivých zářičů. Poznámky k výpočtu celkové tepelné ztráty Infravytápění je proti tradičním soustavám odlišné, je třeba při výpočtu celkové potřeby tepla brát v úvahu některé doplňovací faktory, které nejsou uvažovány v EN ISO 12831. Teplotní gradient Pro výpočet tepelné ztráty střešního pláště a světlíků se musí uvažovat se stoupáním teploty vzduchu po výšce objektu g = 0,5 [K/m]. Zátopová přirážka Jelikož infračervené zářiče mají tu vlastnost, že během velmi krátkého časového úseku dosahují plného výkonu, je vhodné, aby byl pro zátop po delších provozních přestávkách k dispozici větší výkon. Tímto opatřením se zajistí krátká zátopová doba a sníží se spotřeba plynu. Zářiče tmavé – plný výkon 20–30 min
Zářiče světlé – plný výkon
3–5 min
Přirážka je potom Zářiče tmavé – 1 směnný provoz – 1,2 – 2 směnný provoz – 1,15 Zářiče světlé – 1 směnný provoz – 1,15 – 2 směnný provoz – 1,1
Takto volené hodnoty umožní počítat při použití tmavých zářičů s 30 až 45 min zátopovou dobou z hodnoty „sporo“ na „max“ přičemž tgs = tgmax . 5K (tgs [°C] – výsledná teplota při provozu „sporo“, tgmax [°C]) – výsledná teplota při provozu „max“). Zátopová doba u světlých zářičů je pak za stejných podmínek 15 až 30 min. Větší hodnoty platí při nejnižších venkovních teplotách. Po delších provozních přestávkách (sobota, neděle) se zátopové doby ještě prodlužují cca o 15 min. V dobře izolovaných stavbách je možné přirážky na zátop snížit na polovinu. Větrací vzduch Velice důležitou složkou pro určení tepelné bilance je větrání. Z hlediska vytváření hygienického pracovního prostředí naprosto nedostačuje přívod vzduchu infiltrací. Týká se to hlavně nižších a rozlehlých hal. Proto je vhodné uvažovat s minimálním větráním, kdy ohřev budou zajišťovat zářiče – přívod spárami, odvod u tmavých zářičů jako spalovací vzduch. Osovými ventilátory ve světlících nebo ve střeše u zářičů světlých. Předpokládaná násobnost výměny (n) vzduchu větráním (kryto infrazářiči) Haly do výšky H = 6 m
– n = 1.h-1
Haly do výšky H = 8 m
– n = 0,75.h-1
Haly do výšky H = 11 m
– n = 0,5.h-1
Haly vyšší
– n = 0,3.h-1
Qvětr = V . n . cp ( tg - tev )
[kW]
Zde se pro výpočet nepoužívá venkovní výpočtová teplota (te ), která je uvedena v normě ČSN 06 0210 nýbrž tev = te - 8K. Je to proto, že výpočtová teplota te je stanovena z pětidenního
průměru nejnižších teplot. Infrazářiče při ranním zátopu, kdy jsou zpravidla nejnižší venkovní teploty musí krýt teplo potřebné pro ohřev větracího vzduchu v plné hodnotě.
Hygienické minimum větracího vzduchu Jelikož při použití světlých zářičů se spaliny neodvádějí mimo vytápěný prostor přímo, je zapotřebí odvádět potřebné množství větracího vzduchu nepřímo, tj. buď mechanicky ventilátory umístěnými ve střešním plášti, nebo světlících a nebo přirozeně větracími otvory v horních částech haly. Požadované hygienické minimum je 10 m3/h/kW. Při samotném řešení soustavy vytápění světlými infračervenými plynovými zářiči a s ním souvisejícím odvodem větracího vzduchu je zapotřebí vázat provoz zářičů s odvodem vzduchu – chod ventilátorů nebo otevření větracích otvorů. Znamená to tedy, že uvedením zářičů do provozu se uvedou automaticky do provozu ventilátory nebo se otevřou větrací otvory. Na každou provozní skupinu zářičů řízenou jedním ovládacím prvkem musí být připojen odsávací ventilátor resp. ventilátory odpovídajícího výkonu (10 m3/h/kW). Týká se rovněž větracích otvorů. V případě výpadku ventilátoru z provozu se automaticky odstaví i provoz zářičů. Umístění ventilátorů (i větracích otvorů) se doporučuje pokud možno do nejvyšších míst haly. Při řešení přívodu vzduchu u méně rozlehlých hal zpravidla postačí uvažovat se zvýšenou infiltrací danou podtlakem (ventilátory), neboť se jedná – vzhledem k objemu vytápěného prostoru – o relativně velmi malá množství vzduchu. U rozlehlejších hal se ve vnitřních částech objektu musí navrhnout i přívodní otvory venkovního vzduchu zaústěné pod rovinu zářičů. Bez těchto otvorů by došlo vlivem velkého podtlaku (součet výkonů všech odsávacích ventilátorů z celé plochy haly) k nadměrnému vnikání studeného vzduchu do okolí vrat a dveří a tím znehodnocení prostředí velké plochy objektu v jejich blízkosti. Přívodní otvory a odsávací ventilátory musí být od sebe vzdáleny minimálně 6 m. Detailní řešení přívodu i odvodu vzduchu ukazuje obrázek.
Výpočet volné plochy přívodních otvorů uvnitř rozlehlé haly. Potřebné množství přiváděného vzduchu se určí podle instalovaného výkonu zářičů nad plochou, kam se již neuvažuje s vnikáním větracího vzduchu otvory v plášti haly (okna, dveře, vrata). Pásmo vlivu těchto otvorů je určeno jejich velikostí. Šířka provětraného pásma u stěn s vraty se pohybuje v rozmezí 18 až 24 m, u stěn s okny 12 až 18 m. Pro výpočet množství přivedeného vzduchu do vnitřních prostor haly (bez vlivu venkovních stěn – infiltrace) se vezmou v úvahu všechny zářiče navržené nad touto „vnitřní“ plochou. Z jejich instalovaného výkonu pak:
Mv =Qvi . M1 kde
[m3/h]
M v [m3/h] je množství přiváděného větracího vzduchu z venkovního prostoru Qvi [kW] – instalovaný výkon zářičů nad „vnitřní“ plochou haly M1 [m3/h/kW] – množství větracího vzduchu na instalovaný výkon zářičů M1 = 30 m3/h/kW
Volná plocha přívodních otvorů (prostor mezi přívodním potrubím a spodním vodorovným rozrážecím krytem, volná plocha v protidešťové žaluzii):
S=
Mv v
[m2]
kde v je 1,2 m/s – rychlost v přívodním potrubí Přiváděcí otvory se umísťují ve vodorovném směru pokud možno co nejdále od zářičů – nejlépe uprostřed mezi zářiči. Vyústění minimálně 150 mm pod rovinu zářičů. V případě, že jsou zářiče instalovány na bocích jednotlivých lodí (sloupech) šikmo, potom se přívodní otvory zaúsťují do roviny spodního pasu vazníku do středu výrobní lodi – nejlépe nad obslužné komunikace. Výpočet větracích odváděcích otvorů při přirozeném odvodu vzduchu Důležité je rovněž umístění a samotné technické řešení otvorů pro odvod směsi spalin a vzduchu. Odváděcí otvory se umísťují do nejvyšších bodů haly. Nejmenší vzdálenost odváděcího otvoru od zářiče určuje teplotu směsi spalin a vzduchu odváděného tímto otvorem. Nesmí převýšit hodnotu t max sp = 70 °C. Stejně závažným požadavkem je uspořádání otvorů na ploše resp. nad plochou střechy. Musí být vyloučen vliv větru na funkci odvodu vzduchu. Odváděcí otvory nesmí být zúženy pod vypočtený průřez. Jestliže se budou otvory mechanicky uzavírat, potom systém ovládání musí být svázán s provozem zářičů. Při provozu zářičů automaticky otevřít, při uzavření otvorů pak zablokovat spuštění zářičů. Množství odváděného vzduchu se stanoví ze vztahu: Mcelk = Qis . M1
[m3/h]
Rychlost vzduchu (m/s) protékajícího odváděcím otvorem, se určí podle diagramu. Diagram platí pro volně protékané otvory a šachty bez vestaveb a vratných kanálků. Existují-li rovněž otvory přívodní, dosahuje se do hodnoty výšky haly (H) kolmá vzdálenost od středu přiváděcího otvoru až k otvoru odváděného vzduchu.
V diagramu jsou uvedeny tyto hodnoty: kde H je výška haly od podlahy k odváděcímu otvoru nebo vzdálenost přiváděcích a odváděcích otvorů [m], v – rychlost vzduchu v odváděcím otvoru [m/s], Δt – teplotní rozdíl ti – tev [K] ti – vnitřní výpočtová teplota vzduchu [°C] tev – výpočtová teplota vzduchu pro větrání tev = te - 8 K [°C] te –oblastní výpočtová teplota [°C]
Volný průřez odváděcího otvoru se pak určí ze vztahu
S= kde
M celk v . 3600 . n1
[m2]
S je volný průřez jednoho otvoru odváděného vzduchu [m2] Mcelk – celkové množství odváděného vzduchu [m2/h] v – výstupní rychlost [m/s], n1 – počet otvorů odváděného vzduchu ve střeše [–]
Určení výkonu zářičů Potřebný instalovaný výkon zářičů se určí z následujících vztahů: Zářič tmavý neizolovaný – hluboký zákryt
Qinst =
0 ,0122 . (t g - t e ) . A . Qcelk 0 ,014 k . (t g - t e ) . A f . Qcelk
[kW]
Zářič tmavý izolovaný – hluboký zákryt
Qinst =
0 ,0120 . (t g - t e ) . A . Qcelk 0 ,014 k . (t g - t e ) . A f . Qcelk
[kW]
Zářič světlý s otevřenou komorou
Qinst =
0 ,0125 . (t g - t e ) . A . Qcelk 0 ,014 k . (t g - t e ) . A f . Qcelk
[kW]
Zářič komora delta neizolovaný
Qinst =
0 ,0119 . (t g - t e ) . A . Qcelk 0 ,014 k . (t g - t e ) . A f . Qcelk
[kW]
Zářič komora delta izolovaný s mřížkou
Qinst =
0 ,0098 . (t g - t e ) . A . Qcelk 0 ,014 k . (t g - t e ) . A f . Qcelk
εk – využití spalin [–] εk1 = 0,95 – nepřímý odvod spalin z vytápěného prostoru εk2 = 0,85 – přímý odvod spalin mimo vytápěný prostor (kouřovody) – teplota spalin u tmavých zářičů 180 °C, při teplotách vyšších εk2 = 0,7
[kW]
Činitel f Činitel f je závislý na typu zářiče a jeho osazení v prostoru a určí se takto:
f = ηs . Φ . As . K
[–]
Tabulka 1. Přehled činitelů potřebných pro výpočet infravytápění pomocí zářičů Zářič ηs
sálavá účinnost osazení v prosoru a konstr. provoz
T-N
T-I
S-O
S-DN
S-DI
vodorovné
0,630
0,720
0,580
0,670
0,820
šikmé
0,580
0,670
0,550
0,620
0,780
vodorovné
0,190
0,217
0,174
0,193
0,195
šikmé
0,307
0,355
0,277
0,313
0,325
vodorovné
0,214
0,245
0,197
0,228
0,279
šikmé
0,345
0,398
0,327
0,369
0,464
0,890
0,890
0,880
0,850
0,700
f
osazení v prostoru
f`
konstanta
K
-
absorbce
As
-
T-N
tmavý neizolovaný
T-I
tmavý izolovaný
S-O
světlý otevřená komora
0,850
S-DN světlý komora delta neizolovaný S-DI
světlý komora delta izolovaný
Sálavá účinnost ηs
vodorovně
šikmo 30°
Zářič tmavý neizolovaný s hlubokým reflexním zákrytem
0,63
0,58
Zářič tmavý izolovaný s hlubokým reflexním zákrytem
0,72
0,67
Světlý zářič s otevřenou komorou
0,58
0,55
Světlý zářič s deltovitou komorou neizolovaný
0,67
0,62
Světlý zářič s deltovitou komorou izolovaný, s mřížkou
0,82
0,78
Střední sálavý účinek Φ Střední sálavý účinek je závislý na poloze zářiče Φ = 0,4 při vodorovném osazení Φ = 0,7 při šikmém osazení Rozdílné hodnoty jsou dány rozdílem množství tepla dopadajícího přímo na člověka. Proto je také hodnota při šikmém osazení větší. Součinitel absorbce (As = 0,85) Je uvažován jako střední průměrná hodnota všech ploch (podlaha, stroje, atd.) na které dopadá záření. Intenzita osálání Is Z hygienického hlediska je nesmírně
důležitá
hodnota intenzity osálání. Nesmí překročit
Is = 200 W/m2 podlahové osálané plochy. Kontrolní výpočet:
Is =
f ` . Qis . 1000 A
[W/m2]
přičemž činitel f ´závisí na osazení zářiče v prostoru
f ´ = ηs . AS .Φ
[–]
tepelný výkon (Qis) je dán součtem výkonů osazených zářičů nad podlahovou plochou [A]. Výpočet teploty vzduchu ti
kde
ti = tg - Δts
[°C]
Δts = 0,0716 Is
[K]
Konstanta K – empiricky zjištěno.
tg = 17 °C
Porovnání instalovaného výkonu při použití různých typů zářičů Konstrukční provedení jednotlivých typů zářičů ovlivňuje jejich sálavou účinnost a má svůj vliv i osazení zářiče v prostoru (vodorovně, šikmo). Stejně pak působí u tmavých zářičů i způsob odvodu spalin když současný pohled hygienické složky nedoporučuje nepřímý odvod. Pro porovnání byl zvolen příklad, který umožní stanovit skutečné potřebné instalované výkony při různých typech zářičů.
Základní tepelná ztráta Qcelk = 250 kW tg = 17 °C, te = – 12 °C, A = 1300 m2. Předpokládá se možná výška zavěšení zářičů h = 6 až 8 m, kam je možno instalovat všechny uvedené typy. 1. Zářič T-N – neizolovaný, tmavý, vodorovně, přímý odvod spalin Qinst =
0 ,0122 . (tg - te ) . A . Qcelk 0 ,014 k . (tg - te ) . A f . Qcelk =
=
0 ,0122 . (17 12) . 1300 . 250 0 ,014 . 0 ,85 . (17 12) . 1300 0,190 . 250
114985 = 275,76 [kW] 448,63 47,5
2. Zářič T-N – neizolovaný, tmavý, vodorovně, nepřímý odvod spalin Qinst =
0 ,0122 . (17 12) . 1300 . 250 114985 = = 209,48 [kW] 0 ,014 . 0 ,95 . (17 12) . 1300 0,190 . 250 501,41 47,5
3. Zářič T-N – neizolovaný, tmavý, šikmo, přímý odvod spalin Qinst =
0 ,0122 . (17 12) . 1300 . 250 114985 = = 218,86 [kW] 0 ,014 . 0 ,85 . (17 12) . 1300 0,307 . 250 448,63 76,75
4. Zářič T-N – neizolovaný, tmavý, šikmo, nepřímý odvod spalin Qinst =
0 ,0122 . (17 12) . 1300 . 250 114985 = = 198,86 [kW] 0 ,014 . 0 ,95 . (17 12) . 1300 0,307 . 250 501,46 76,75
5. Zářič tmavý izolovaný – hluboký zákryt Qinst =
0 ,0120 . (17 12) . 1300 . 250 0 ,014 . 0 ,85 . (17 12) . 1300 0,217 . 250
=
113100 = 224,90 [kW] 448,63 54,25
6. Zářič světlý s otevřenou komorou Qinst =
0 ,0125 . (17 12) . 1300 . 250 0 ,014 . 0 ,95 . (17 12) . 1300 0,174 . 250
=
=
117812,5 = 216,21 [kW] 501,41 43,50
7. Zářič komora delta neizolovaný Qinst =
0 ,0119 . (17 12) . 1300 . 250 = 0 ,014 . 0 ,95 . (17 12) . 1300 0,193 . 250
=
112157,5 = 204,05 [kW] 501,41 48 ,25
8. Zářič komora delta izolovaný s mřížkou Qinst =
0 ,0098 . (17 12) . 1300 . 250 = 0 ,014 . 0 ,95 . (17 12) . 1300 0,195 . 250
=
92365 = 167,9 [kW] 501,41 48 ,75
Z porovnání vyplývá, že nepřímý odvod spalin má podstatný vliv na požadované osazení výkonu zářičů. Proto také jsou světlé zářiče ve výhodě proti zářičům tmavým co do spotřeby plynu, neboť u nich není hygienickou složkou požadován přímý odvod spalin. Pokles příkonu u tmavých zářičů s přímým odvodem spalin se dosáhne zařazením vířivých ventilátorů do prostoru pod střešní plášť (zisk cca 20 %). 5 Rozmísťování zářičů Sálavé vytápění a infravytápění speciálně s koncentrovaným tokem sálavého tepla vyžaduje velice pečlivý přístup při rozmísťování jednotlivých zářičů. Tepelné pohody lze dosáhnout jedině
tehdy, zajistí-li se rovnoměrné osálání celé vytápěné plochy. Cíle je dosaženo, jsou-li respektovány některé zásady související s principem dodávky tepla. 5.1 Tmavé zářiče Rozhodující pro rozmísťování je úhel jádrového sálání to je vymezený prostor, kam zářič dodává více jak 90% sálavé složky výkonu. Zářiče KM-N i KM-I jsou konstrukčně řešeny ve dvou variantách. V provedení ALFA (obr. č. 5.4-17) je úhel jádrového sálání 90°, úhel všeobecného sálání 135°, v provedení BETA (obr. č. 5.4-18) je jádrové sálání v úhlu 120° všeobecné pak 150°. V prostoru vymezeném úhly jádrového a všeobecného sálání se do vytápěného prostoru dostane zbývajících cca 10 % výkonu sálavé složky zářiče.
Vodorovné zavěšení zářičů Rovnoměrnosti vytápění se dosáhne, protínají-li se uvnitř objektu okrajové paprsky jádrového sálání 1,5 m nad podlahou (obr. č. 5.4-17, bod. A). Při vodorovném zavěšení zářičů musí být průsečík okrajového paprsku se stavební konstrukcí minimálně 2,5 m nad podlahou (bod B). Tam, kde jsou umístěna pracoviště přímo u oken, je lépe umístit tento průsečík ještě výše. Zářič se má situovat blíže ke stěně, aby se vyrovnal nepříznivý vliv chladných ploch oken a stěny. V případě, že je mezi dvěma zářiči umístěna komunikace, je možné vzít jako vodítko průsečík všeobecného sálání a jeho výšku nad podlahu h1 = 2,5 m. Důvodem dvojího konstrukčního řešení tmavých zářičů s hlubokým zákrytem (KM-N) i (KM-I) (ALFA x BETA) je ta skutečnost, že při dobře izolovaných stavbách je potřeba tepla pro vytápění nižší. Zářiče s malým úhlem jádrového osálání (90°) by nezajistily rovnoměrnost vytápění. Velký výkon je pak soustředěn do úzkého pásma.
Proto zářiče BETA umožňují rovnoměrnou dodávku tepla (obr. č. 5.4-18) na větší ploše. U širokých hal (obr. č. 5.4-19) přichází v úvahu kombinace obou konstrukčních typů. Vyrovnání vlivu obvodového pláště (chladné plochy oken a stěn) zajistí zářič v provedení ALFA s malým úhlem jádrového sálání. Uvnitř haly pak se použijí zářiče BETA. V podélném směru by se měly respektovat hodnoty uvedené na obr. č. 5.4-20.
Šikmé zavěšení zářičů Stejné principy se musí dodržovat při situování zářičů na bočních stěnách a šikmém zavěšování (obr. č. 5.4-21). Maximální úhel sklonu 30° od vodorovné osy. Pro šikmé zavěšení lze použít pouze zářič KM-N ALFA resp. KM-I ALFA, aby rozptyl jádrového sálání byl co nejmenší (osálání střešního pláště při větším úhlu jádrového sálání) by bylo ztrátovou položkou.
5.2 Světlé zářiče Stejné zásady jako při rozmísťování tmavých zářičů platí i pro zářiče světlé. Rozdíly jsou pouze v úhlech jádrového a všeobecného sálání. Konstrukční provedení světlých zářičů určují úhel jádrového sálání v podélném a příčném směru 60°, úhel všeobecného sálání 90°.
Příklady rozmísťování jsou uvedeny na obr. 5.4-22 až 5.4-25. Rozmístění respektuje vlivy ochlazovaných ploch a nepříznivý účinek vstupních vrat. V uvedených dvou příkladech (obr. č. 5.4-24 a 5.4-25) byl pro vyrovnání nepříznivého vlivu vrat zařazen vždy další zářič umístěný nad nimi. Doporučuje se, aby při vět.í frekvenci jejich otevírání byly zářiče 1, 2 a 3 vět.ího výkonu než zářiče uvnitř haly a tvořily jednu samostatnou regulační skupinu. Stejně tak mohou mít větší výkon zářiče 10 a 11 s ohledem na vyrovnání vlivu chladné čelní stěny. Mohou však být zařazeny do regulační skupiny 4 až 11. V regulačním okruhu zářičů 1 až 3 se používá čidlo pro snímání teploty vzduchu (ti) s ohledem na zachycení rychlé změny teploty při otevření vrat. Pro skupinu zářičů 4 až 11 se volí čidlo snímající výslednou teplotu (tg).
5.3 Kombinace tmavých a světlých zářičů Další vliv, který je třeba vzít při navrhování infravytápění v úvahu je rychlost náběhu zářičů do plného výkonu. Tmavé zářiče dosahují plný výkon po cca 15 až 20 min., zářiče světlé (80 % po 30 s, 100 % po 1 až 3 min.). Tyto vlastnosti ovlivňují rovněž použití zářičů pro danou technologii objektu. V případě, že je z objektivních důvodů vhodné použít tmavé zářiče (výška 6 m, celoplošné vytápění) avšak z technologického hlediska se vyžaduje časté otevírání vstupních vrat, je zapotřebí v okolí tohoto vstupu osadit zářiče světlé do samostatného regulačního okruhu a tím odstranit nepříznivý vliv způsobený vnikáním chladného vzduchu. Zářiče světlé díky rychlé reakci umo.ní zajistit odpovídající podmínky i v okolí vrat.
Příklad řešení uvádí obr. č. 5.4-26. regulační okruh v okolí vrat zahrnuje zářiče světlé (1 a. 4). Čidlo (13) pro regulaci snímá teplotu vzduchu. Čidlo (14) regulační okruh uvnitř haly (zářiče 5 až 12) snímá teplotu výslednou. Vyrovnání vlivu čelní stěn lze řešit větším výkonem zářičů 8 a 12. 5.4 Hygienické podmínky Vysoké povrchové teploty zářičů a koncentrace tepelného toku do úzkého svazku paprsků vyžaduje jak z hygienického, tak i bezpečnostního hlediska dodržovat určité zásoby při jejich rozmísťování. Celková intenzita osálání podlahové plochy se ověřuje pomocí vztahu:
Is =
f ` . Q1 . 1000 A
[W/m2]
a nesmí překročit hodnotu Is ≤ 200 W/m2. Tento vztah však nevyjadřuje vliv výšky zavěšení zářičů resp. vzdálenost zdroje sálání nad člověkem. Podle druhu a povrchové teploty jednotlivých zářičů je sestavena tabulka, která určuje minimální výšky zavěšení. Tabulka 5.4-4 Minimální výšky zavěšení zářičů z hlediska osálání – celkové vytápění Typ zářiče
Výkon [kW]
Úhel sklonu od vodorovné roviny 0°
15°
30°
45°
T-N . 10 kW (T-I)
11,4
4,5
4,3
4,0
3,8
T-N . 15 kW (T-I)
16,5
4,6
4,4
4,1
3,9
T-N . 22,5 kW (T-I)
23,5
4,7
4,5
4,2
4,0
T-N . 30 kW (T-I)
30,0
4,8
4,6
4,3
4,1
S-O . 7 kW
7,0
4,9
4,8
4,6
4,2
S-O . 10 kW
10,0
5,3
5,0
4,8
4,3
S-O . 13 kW
13,0
6,0
5,6
5,2
4,7
S-O.26
26,0
7,0
6,6
6,2
5,8
S-DN 10
9,7
5,2
5,1
4,7
4,3
S-DN 20
19,4
6,4
6,2
5,6
5,1
S-DN 30
29,1
7,7
7,5
6,9
5,9
S-DN 40
38,8
8,6
8,4
7,8
6,6
S-DI 10
7,7
4,8
4,7
4,4
4,0
S-DI 20
15,4
5,7
5,5
5,1
4,6
S-DI 30
23,1
7,0
6,8
6,3
5,4
S-DI 40
30,8
7,8
7,6
7,1
6,1
6 Bezpečnostní podmínky Zářiče jsou otopná tělesa s vysokou povrchovou teplotou. Je proto nutné dbát na to, aby tepelné záření nepůsobilo nevhodně na materiály v jejich okolí. 6.1 Tmavé zářiče Vzdálenost tmavých zářičů od stavebních konstrukcí a předmětů stanoví obr.č. 5.4-27 kde:
x = 200 mm – při odvodu spalin kouřovodem mimo vytápěný prostor x = 800 mm – při odvodu spalin do vytápěného prostoru x = 500 mm – při odvodu spalin do vytápěného prostoru – nehořlavé provedení stavební konstrukce y = 200 mm – vzdálenost od svislých konstrukcí z = 2000 mm – vzdálenost hořlavých materiálů umístěných v oblasti jádrového sálání g = 1200 mm – mimo oblast jádrového sálání (všeobecné sálání)
Mnohdy je zapotřebí umístit zářiče nad jeřábovou dráhu, čímž dochází k situaci, kdy jeřáb pojíždí v těsné vzdálenosti pod funkční plochu zářiče. Ochrana proti přehřátí tělesa jeřábu se provádí instalací reflexního plechu (nerez) ve vzdálenosti cca 20 mm nad konstrukcí jeřábu. Přesah plechu mimo oblast jádrového sálání min. 100 mm. Schéma vyznačuje obr
Bezpečná vzdálenost hořlavých konstrukcí od neizolovaných částí kouřovodů odvodem spalin je 600 mm. Bezpečná vzdálenost elektrorozvodů, kde by teplotu neměla překročit 35 °C je 2000 mm. Při menších vzdálenostech je nutno opatřit kabelový rošt ochranným reflexním zákrytem obr.
Tam, kde není možné dodržet bezpečnostní vzdálenosti, je nutno hořlavé konstrukce a kabelové rozvody chránit reflexním plechem obdobně jako při ochraně konstrukce jeřábu.
6.2 Světlé zářiče – hodnoty v závorkách platí pro zářiče s výkonem nad 30 kW V oblasti jádrového sálání musí být sálavá plocha zářiče (850 až 900 °C) vzdálena od konstrukcí stavby, případně od jiných hořlavých materiálů min. 2000 mm (2600 mm). Tato vzdálenost zajišťuje, že teplota osálaných ploch nepřekročí 85 °C schéma viz obr. č. 5.4-29.
V případech, kdy pod zářičem pojíždí jeřáb je nutno v šíři vlivu dopadajícího jádrového sálání umístit nad jeřáb ochranný reflexní plech s přesahem na každé straně a to ve vzdálenosti min 20 m nad chráněnou částí konstrukce jeřábu. S tímto ochranným krytem pak jeřáb trvale pojíždí. x = 800 mm – směrem nahoru y = 200 mm – směrem do strany Bezpečná vzdálenost kabelových rozvodů, kde by teplota neměla překročit 35 °C je: z = 3000 mm (4000 mm) – v oblasti jádrového sálání g = 1800 mm (2400 mm) – mimo oblast jádrového sálání Tam, kde není možno bezpečné vzdálenosti dodržet, je nutno hořlavé konstrukce a kabelové rozvody ochránit reflexním plechem obdobně jak je uvedeno v případě ochrany jeřábové
konstrukce. Tvar ochranného reflexního plechu musí být řešen tak, aby bylo umožněno proudění vzduchu v kabelovém prostoru.
7. Přívod a odvod vzduchu 7.1 Světlé zářiče Odvod spalin se v soustavách se světlými infračervenými plynovými zářiči provádí nepřímo v nejvyšších bodech vytápěného objektu. Odsávací ventilátory dimenzované na hygienické maximum tj. 30 m3/h/kW zářičů se umístí buď přímo do střešního pláště nebo světlíků. Je rovněž možné instalovat je v nejvyšších bodech čel hal. Uvádění do provozu je svázáno s provozem skupiny zářičů. V případě výpadku ventilátoru se musí automaticky odstavit z provozu celá skupina zářičů, s kterou tento ventilátor pracuje. Přívod spalovacího vzduchu se předpokládá buď infiltrací nebo u rozlehlejších hal samostatnými přívodními otvory a kanály.
7.2 Tmavé zářiče Odvod spalin v soustavách s tmavými infračervenými plynovými zářiči se provádí převážně přímo buď střešním pláštěm nebo obvodovou stěnou objektu. Detailní provedení včetně čísel jednotlivých prvků je uvedeno na obr. č. 5.4-34. Přívod
spalovacího vzduchu se provádí buď z vytápěného prostoru, bez jakýchkoliv částí
přívodního potrubí – na ovládací skříni zářiče je v místě pro přívod spalovacího vzduchu instalován zákryt, pod kterým vzduch vstupuje do skříně k hořáku. Tam, kde je zapotřebí přivádět spalovací vzduch zvenčí (vytápěný prostor je příliš prašný), instalují se přívodní potrubí dle obr. č. 5.4-35. Jednotlivé prvky jsou uvedeny katalogovými čísly.
