Ogrzewanie promiennikowe czyli bezpośrednie

Historia jego powstania i rozwoju 

Jest to najstarsze ogrzewanie – falą elektromagnetyczną – indukowaną światłem i promieniami słonecznymi, dzięki czemu powstało również życie istot rozumnych, czyli nas ludzi na naszej planecie i na pewno nie jedynej.

Pory roku, strefy klimatyczne zmienne pogody i noce zmusiły ludzi do wynalezienia ognia, który dostarczył im prostą, szybką i bezpośrednią formę odbioru światła i ciepła ze spalania biomasy (trawy, drzewa) i kopalnianych surowców energetycznych (węgla, olejów, gazów). Odbywało się to przez bardzo długi czas w paleniskach otwartych, później w półotwartych – kominkach i piecach zamkniętych kaflowych czy ceglanych. Piece zamknięte pozwalały ogrzewać się (opierając się lub leżąc na nich) ciepłem przez przewodnictwo; ciepłym powietrzem otrzymanym przez konwekcję od kafli, ale i również odczuwać z odległości radiację czyli promieniowanie. Dzięki tym zaletom i jeszcze czwartej największej mianowicie możliwości akumulacji ciepła – piece kaflowe stały się dla ludzkości najefektywniejszą hybrydą grzewczą, która trwa do dziś i na pewno będzie dłużej. Po udoskonaleniu jej zamkniętymi kasetami metalowymi kominkowymi jest najpewniejszą alternatywą c.o. z możliwością rozprowadzenia ciepłego powietrza po całym domu – a więc również jako c.o. i np. wtedy kiedy zabraknie elektryczności niezbędnej dla popularnego a już archaicznego od 1716 r. c.o. wodnego kotłowego. Preferowanie tego ogrzewania (niekoniecznie kotłowego) pośredniego jest dzisiaj (na początku XXI w.) miarą niegospodarności i zacofania energetycznego kraju i doprowadza do wszelkiego rodzaju kryzysów finansowo-gospodarczych państw, zakładów pracy i domostw. 

Nowoczesna technologia

W latach 70-tych ub. w. uczeni amerykańscy i rosyjscy stanęli przed dylematem ogrzania pomieszczeń z ludźmi na stacjach orbitalnych w przestrzeni gdzie temperatura oscyluje około -100°C. W pomieszczeniach tych trzeba zapewnić komfortową dodatnią temperaturę, a w dodatku w tej odległości od Ziemi jest minimalna grawitacja, w której popularny grzejnik konwekcyjny nie grzeje. Naukowcy amerykańscy z Centrum Grzewczego w Albuquerque (Nowy Meksyk) skorzystali ze znanych praw fizyki, że „ciepło” nie unosi się do góry a jest ono falą elektromagnetyczną – światłem, i że najszybszą i bezpośrednią formą otrzymania tego zjawiska będzie elektryczność i nie koniecznie do ogrzewania czy oświetlenia z prądu zmiennego. Wykorzystali oni jako źródło fotoogniwa słoneczne i powierzchniowe oporniki grafitowe grzewcze. Natomiast efekt radiacji – promieniowania dał im minerał, który jest w składzie cegieł wyrabianych przez plemię Indian Pueblo (grupa plemion indiańskich z Arizony) – patrz załączone zdjęcie. 

I tak technika kosmiczna NASA dała początek pierwszej firmie produkującej promienniki elektryczne – ASTEC z Nowego Meksyku. Tą ich pierwszą zastosowaną najefektowniejszą technologię zwaną ECOSUN przejęła później firma „Berco” w USA a w Europie Fenix (Czechy) i Rotal (Polska).Wszystkie inne produkowane na wzór ECOSUN np. w Chinach czy Korei Poł. są przysłowiowymi „podpatrzonymi” falsyfikatami ecosunów. 

Cały efekt radiacji i to za razem ekonomiczny promiennika zapewnia się równomiernym rozłożeniem oporności w tkaninie grafitowej, tak aby nie przetwarzać więcej niż 0,1 W/mm² przez co osiąga się ekonomiczną temperaturę około 110°C, stosując to w promiennikach dla pomieszczeń domowych czy dla celów hodowlanych i szklarniowych. Natomiast temperatura „ciała czarnego” z odległości około 80 cm od płyty wynosić powinna około 32°C. 

Z powyższego wynika również, że promiennik nie musi być koniecznie elektryczny, a może on być zasilany ciepłym płynem, powietrzem czy spalinami i najważniejszym elementem każdego promiennika jest rodzaj i struktura jego powierzchni frontowej. Bardzo ważna jest ∆t między tą powierzchnią frontową a tylną – szczególnie w wypadku promienników elektrycznych i wodnych. 

Najbardziej popularne i coraz bardziej rozpropagowanym ogrzewaniem staja się promienniki elektryczne różnych firm europejskich i świtowych o różnych mocach do 1000 W dla celów grzewczych strefowych i domowego centralnego ogrzewania, zarówno w pomieszczeniach, jak i w hodowli zwierzęcej i roślinnej. 

Do pomieszczeń wysokich (hal) wręcz nakazowe powinno być ogrzewanie promiennikowe wysokotemperaturowe tzn. takie gdzie temperatura powierzchni promieniującej oscyluje w zakresie ekonomicznej około 270°C. Takie promienniki mają element promieniujący aluminiowy pokryty elektrolitycznym kwarcem i opornik kablowy. Nie zastosowanie takowych przed paru laty doprowadziło do katastrofy budowlanej w Katowicach (zawalenie się hali wystawowej z gołębiami). 

Drugim typem promienników elektrycznych są promienniki w wersji szklanej z kablem grzewczym. 

W 2008 r. zespół naukowców dr. inż. Petera Kosacka z Technische Universitat Kaiserslautern udowodnił wyższość ogrzewania radiacyjnego elektrycznego c.o. nad wodnym, gazowym. Inwestycja w obojętnej strefie monetarnej pozwala zaoszczędzić pieniędzy na 10 lat opłat za ogrzanie elektryczne. W eksploatacji promiennik elektryczny zużywa 2,8 razy mniej energii a niżeli c.o. wodne gazowe. Jeżeli doliczy się koszty ciągnione to powyższe oszczędności będą jeszcze większe. 

Jak dobrać łączną moc promienników do ogrzewania pomieszczeń? 

Projektując nowy budynek lub energomodernizację budynku starego, od roku 2009 Unia Europejska zaleciła zastosowanie jakiegokolwiek źródła ciepła, które ma uzupełnić wszystkie straty ciepła przez przegrody i wentylację emisją 35 W/m² z jakiegokolwiek źródła ciepła. Musi ono zapewnić przy -20°C na zewnątrz komfort ciepła w pomieszczeniu o +20°C. Wszystko to będzie zależało na pewno najbardziej od kondycji termicznej przegród zewnętrznych budynku. 

Ponieważ przy ogrzewaniu bezpośrednim eklektycznym promiennikowym dla zapewnienia światła i ciepła nie jest konieczna elektryczność z sieci o 50 Hz jak to jeszcze trwa od chwili wynalezienia elektryczności (około 1855 r.) stosowanej też w innych obecnie systemach grzewczych – to promienniki elektryczne mogą pracować już z wszelkich energii odnawialnych czyli słońca, wody, wiatru. 

W związku z powyższym odpowiednio konstruując obiekt i dając izolację termiczną i cieplną ścian zewnętrznych od wewnątrz oraz wyposażając obiekt w akumulatory – wymienniki gruntowe i ścienne dla tej energii z elektryczności OZE możemy sobie zapewnić całoroczny komfort cieplny łącznie z wentylacją i ciepłą wodą sanitarną. Taki dom (nie mylić z pasywnym ani oddającym elektryczność do jej krajowych dystrybutorów) stwarza sytuację, że dotychczas powszechnie stosowane źródła i urządzenia c.o. stają się alternatywnymi i spełnione zostaje prorocze życzenie Alberta Einsteina - „…przyszłością ogrzewania będzie radiacja” oraz drugie „wynalezienie jakiegoś genialnego systemu grzewczego jest dla ludzkości ważniejsze niż odkrycie nowej planety”.