Wykorzystanie ciepła odpadowego ze spalin rurowych promienników gazowych

Sprawność promienników gazowych

W halach wielkokubaturowych tradycyjne ogrzewanie konwekcyjne jest nieekonomiczne i stwarza trudności eksploatacyjne [1]. Dlatego do ogrzewania takich budynków, w szczególności wysokich, właściwym rozwiązaniem jest stosowanie systemów z gazowymi promiennikami podczerwieni. Urządzenia te dzielą się ze względu na sposób spalania mieszanki powietrzno-gazowej na promienniki o wysokiej intensywności (promienniki ceramiczne) i promienniki o niskiej intensywności (promienniki rurowe).

Oba rodzaje urządzeń zaliczane są do systemów radiacyjnych [1, 2]. Należy jednak zauważyć, że zarówno promienniki, jak i tradycyjne urządzenia konwekcyjne, tzn. grzejniki, oddają ciepło do otoczenia i przez promieniowanie (radiację), i konwekcję.

Jeżeli udział ciepła oddawanego przez promieniowanie jest większy niż przez konwekcję, mówimy wówczas o ogrzewaniu przez promieniowanie. Bilans mocy dla gazowego promiennika podczerwieni i jego sprawność zostały omówione w publikacjach [3, 4].

Promienniki oddają ciepło do otoczenia w większej części przez promieniowanie. Jednak znaczna liczba urządzeń dostępnych na rynku przekazuje aż 55% całego ciepła przez konwekcję. Ciepło to w bilansie grzewczym budynku jest właściwie ciepłem traconym, gromadzi się bowiem w przestrzeni pod stropem hali [5].

Zatem przy doborze liczby i mocy promienników należy kierować się ich sprawnością radiacyjną (kierunkową) η_R, obliczaną ze wzoru:

 (1)

w którym:

η_R – sprawność radiacyjna (kierunkowa), %;
Q_R – moc promieniowania wysyłana w żądanym kierunku, kW;
Q_c – moc całkowita promiennika, kW.

Na sprawność radiacyjną promienników η_R wpływa jakość materiałów konstrukcyjnych wykorzystanych do budowy reflektora i jego izolacji, konstrukcja palnika i ukształtowanie płomienia wewnątrz rur promieniujących [3, 4]. Promienniki rurowe wysokosprawne mogą osiągać sprawność radiacyjną do 72%, a wysokosprawne promienniki ceramiczne do 80%.

Sprawność cieplna (moc cieplna) podawana w kartach katalogowych promienników gazowych na poziomie 95%, to w rzeczywistości moc palników. Sprawność radiacyjna promienników nie jest podawana przez wielu producentów ze względu na kosztowny sposób jej pomiaru zgodnie z normą PN-EN 419-2 [6] dla promienników ceramicznych (jasnych) i PN-EN 416-2:2010 [7] dla promienników rurowych (ciemnych). Badania te jak dotąd nie są wykonywane w Polsce [4].

Czytaj też: Wpływ warunków klimatycznych i obciążenia cieplnego budynku na efektywność energetyczną pomp ciepła powietrze/woda z płynną regulacją mocy >>>