Plynové infračervené žiariče pre priemyselné priestory: konštrukcia, princíp činnosti, druhy
IR zariadenia, ktoré generujú tepelné a svetelné toky, sa aktívne využívajú v rôznych oblastiach výroby a súkromného hospodárstva. Najviac žiadané sú plynové infračervené žiariče pre priemyselné priestory. Ich činnosť je založená na schopnosti zohriateho telesa uvoľňovať do priestoru získané teplo.
Všetko o princípoch činnosti infračerveného zariadenia sa dozviete z nášho článku. Povieme vám o druhoch infračerveného zariadenia a ich charakteristických odlišnostiach. Zoznámime vás s vedúcimi modelmi na trhu.
Obsah článku:
Podstata infračerveného žiarenia
Infračervené žiarenie sa líši od bežného a takého známeho viditeľného svetla. Sú podobné rýchlosťou, ktorou sa šíria a prekonávajú priestor. Oba druhy sú schopné lámať sa, odrážať sa a zhromažďovať sa „do zväzku“.
Na rozdiel od bežného svetelného žiarenia, ktoré predstavuje elektromagnetické vlny, IR tok má ako vlnové, tak aj kvantové vlastnosti. To znamená, že prenáša svetlo aj teplo.

Svetlo dodávané infračervenými prístrojmi sa pohybuje vlnovito. Elektromagnetické svetelné kmity sa nachádzajú v segmente spektra od 760 nm (nanometrov) do 540 µm (mikrometrov). Teplo vyžarované IR žiaričmi je tokom kvantov. Ich energia zaberá interval od 0,0125 do 1,25 eV (elektrónvoltov).
Tepelný a svetelný tok vyžarovaný infračervenými prístrojmi sú vzájomne prepojené. So zvyšujúcou sa intenzitou svetla sa skracuje kvantový tok tepla. V závislosti od teploty môže byť infračervené žiarenie vnímané a nevnímané našimi očami. Tepelné žiarenie sa vizuálne neurčuje.
Táto špecifikácia infračerveného žiarenia sa v priemysle využíva na urýchlenie procesov polymerizácie a tvrdnutia. Tepelná časť infračerveného žiarenia umožňuje určiť prítomnosť a polohu človeka alebo zvieraťa v slabo osvetlenom a neosvetlenom nočnom období.

Neštandardnosť práce infračervených zariadení, ktoré vyžarujú svetlo v kombinácii s teplom, sa stala základom pre vývoj nočných videní. Využíva sa v defektoskopii, v prostriedkoch skrytej signalizácie a v technických zariadeniach na fotografovanie počas tmy.
Obe zložky infračerveného žiarenia sa v spracovávanom priestore takmer nerozptyľujú, akoby sa zameriavali na objekty nachádzajúce sa v zóne ich pôsobenia. Teplo preniká do tela vyhrievaného predmetu, hĺbka prieniku závisí od vlastností, štruktúry a materiálu objektu. Hĺbka sa pohybuje od desatiny milimetra po niekoľko milimetrov.

Pri použití v priemyselných účeloch sa vlnová dĺžka infračervených žiaričov vyberá na základe technických charakteristík predmetu alebo látky. Infračervené lúče voľne prechádzajú vzdušnou masou, preto sa ohrievanie uskutočňuje bez citeľných strát. Táto okolnosť sa oprávnene považuje za výraznú výhodu vo výrobe.
Okrem ohrievania a osvetlenia oblasti spracovávanej prístrojom sa infračervené žiariče používajú na riešenie nasledujúcich úloh:
Druhy zdrojov infračerveného žiarenia
K najjednoduchším zdrojom IR žiarenia patria nám všetkým dobre známe žiarovky, fungujúce pri nízkom napätí. V takýchto podmienkach vyžarujú najmä infračervené toky. Podiel svetelných elektromagnetických vĺn je pritom zanedbateľný, napriek tomu sa dá opticky určiť.
V súčasnosti majú súkromní spotrebitelia, stavebné a výrobné organizácie k dispozícii množstvo rôznych typov IR žiaričov.
Oblasť ich použitia určuje:
- pracovnou teplotou;
- maximálnou hodnotou vlnovej dĺžky;
- zónou, v ktorej sa infračervený tok rozdeľuje rovnomerne.
S ohľadom na uvedené charakteristiky sa vyberá vyžarovacie zariadenie určené na riešenie konkrétnych úloh.
K najrozšírenejším druhom IR žiaričov patria:
- Lampy so zrkadlovými reflexnými zariadeniami. Pri maximálnom vyžarovaní je dĺžka ich vlny 1,05 µm.
- Kremenné rúrkové lampy. Ich vlnová dĺžka pri maximálnom vyžarovaní je v rozsahu od 2 do 3 µm.
- Tyčové nekovové ohrievače. Konštrukčne sú doplnené reflektorom, maximálna vlnová dĺžka – od 6 do 8 µm.
- Rúrkové elektrické ohrievače. V domácnostiach a v priemysle široko používané zariadenia s vykurovacími telesami.
- Infračervené horáky. Sú vybavené keramickými alebo kovovými perforovanými nástavcami. Používajú sa v stavebníctve na vykurovanie otvorených a uzavretých priestorov počas výstavby budov pri dokončovacích prácach.
Zdroje infračervených lúčov našli uplatnenie v poľnohospodárstve. Pomocou nich sa vykurujú hydinové mláďatá a nedávno narodené domáce zvieratá. Žiariče sa inštalujú v skleníkoch na stimuláciu rastu pestovaných odrôd, v maštaliach a sýpkach na sušenie.
Zdroje infračervených tokov sa delia na:
- Infračervené lampy. Sú to „svetelné“ žiariče a zariadenia poskytujúce tepelné žiarenie.
- Ohrievače. Zariadenia používané na vykurovanie uzavretých miestností a otvorených priestorov. Medzi nimi sú modely pracujúce na elektrické napájanie, kvapalné alebo plynné palivo. Vykurovacím prvkom môže byť ako TEN, tak aj špirála z vysokoodporovej zliatiny.
Podľa klasifikácie podľa vlnovej dĺžky sa infračervené zdroje delia na dve základné skupiny: tmavé a svetlé. Prvé pracujú tak, že do priestoru vyžarujú dlhé vlny, druhé – krátke.
Tmavé a svetlé IR žiariče
Podľa definície môžu „svetlé“ zdroje vyžarovať svetlo. Nimi vyžarované prúdy sú vnímané zrakom, hoci je ťažké ich nazvať jasným osvetlením a rozhodne sa neoplatí ich na tento účel používať.
„Tmavé“ zariadenia dodávajú pre človeka neviditeľný prúd tepla, ktorý je cítiť pokožkou používateľa, ale vizuálne nie je rozpoznateľný. Za hraničnú hodnotu medzi „svetlými“ a „tmavými“ sa považuje vlnová dĺžka rovnajúca sa 3 µm. Hraničná teplota ohrievaného povrchu je 700°.

Najznámejším predstaviteľom „tmavého“ vykurovacieho zariadenia je tehlová ruská pec, ktorá po mnoho storočí úspešne vykurovala nízke domy. Medzi „svetlými“, ako je nám už jasné, figuruje elektrická žiarovka, ak dodáva svetlo nie viac ako 12%. Jej hlavná energia je pritom smerovaná na výrobu tepla.
Charakteristiky zariadenia svetlých prístrojov
Konštrukčne sú svetlé zdroje podobné typickej žiarovke. Avšak existujú rozdiely v telesách žhavenia. U svetlých infračervených zariadení teplota nemôže prekročiť hranicu 2270-2770 K. To je potrebné na zvýšenie tepelného toku na úkor zníženia vyžarovania svetla.
Rovnako ako u štandardných žiaroviek je teleso žhavenia vyrobené z volfrámového vlákna umiestnené v sklenenej banke. Len banka je vybavená reflektorom, vďaka ktorému sa všetka sálavá energia sústreďuje na ohrievaný predmet. Pritom sa nepatrná časť energie spotrebuje na ohrev pätica žiarovky.
Banka svetlých infračervených zdrojov sa zohrieva na vysoké teploty, preto sa tiež podieľa na procese prenosu tepla do priestoru. Tepelná energia z ohriatej banky nie je sústredená reflektorom a vychádza do nespracovaného priestoru, a to je zložka, ktorá znižuje účinnosť zariadenia.

Výkon svetelného infračerveného zdroja v priemere nepresahuje 65%. Zvyšuje sa umiestnením volfrámového telesa ohrevu do trubice z kremenného skla alebo podobnej banky. Toto riešenie umožňuje zvýšiť vlnovú dĺžku na 3,3 µm a teplotu znížiť na 600º.
Tento variant sa používa v kremenných infračervených ohrievačoch, v ktorých sa okolo kremennej tyče navíja chrómnikelový drôt a všetko spolu je umiestnené v kremennej trubici.

Podstata práce spočíva v dvojitom využití rozžeravenia drôtu. Uvoľnená tepelná energia ide čiastočne na priamy ohrev, čiastočne na zvýšenie teploty kremennej tyče. Rozžeravená dočervena tyč tiež vyžaruje prúdy tepla.
K plusom rúrkových zariadení sa odôvodnene radí odolnosť všetkých komponentov vyrobených z kremeňa a keramiky voči atmosférickému negatívu. Nevýhodou je krehkosť keramických častí.
Špecifiká činnosti a konštrukcie tmavých ohrievačov
Takzvané «tmavé» zdroje infračervených prúdov sú podstatne praktickejšie než ich «svetlí» bratia. Ich vyžarovací prvok sa líši konštrukciou k lepšiemu. Vyhrievaný vodič sám nevyžaruje tepelnú energiu, dodáva ju okolitý kovový obal.
Výsledkom je pracovná teplota zariadenia nepresahujúca 400 – 600º. Aby sa tepelná energia neplytvala, tmavé žiariče sú vybavené reflektorami, ktoré presmerúvajú prúdy do požadovaného smeru.
Dlhovlnné žiariče tmavej skupiny sa neboja nárazov a podobných mechanických vplyvov, pretože krehký polymérny alebo keramický prvok je v nich chránený kovovým plášťom a ochrannou tepelnoizolačnou vrstvou. Účinnosť žiaričov tejto skupiny dosahuje 90%.
Ale ani oni nie sú bez nedostatkov. Ohrievače tmavej skupiny závisia od konštrukčných vlastností zariadenia. Ak je vzdialenosť medzi hlavným vyžarovacím prvkom a povrchom zariadenia veľká, bude obmývaná a ochladzovaná pretekajúcim vzduchom. Účinnosť v dôsledku klesá.
Kvôli konštrukčným vlastnostiam sa tmavé modely inštalujú na vykurovanie miestností s nízkymi stropmi a priestorov, ktoré vyžadujú lineárne dodávanie tepla. Svetlé sa umiestňujú tam, kde je potrebné ošetrenie miestností s vysokým stropom a vertikálne pretiahnutých priestorov.
Plynové horáky ako zdroj IR lúčov
Zariadenia, v ktorých prebieha bezplameňové spracovanie plynu, sa nazývajú plynové horáky alebo plynové infračervené žiariče. Tepelná energia uvoľňovaná s veľkou intenzitou je nimi prenášaná do priestoru cez vyžarujúci povrch agregátu.
Práve plynové infračervené ohrievače typu horákov sa používajú v priemyselnom meradle pri vykonávaní stavebných a montážnych prác. Prevažujúci objem tepelnej energie prenášajú vyžarujúce keramické nástavce horákov.
Ako nástavce sa používajú:
- keramické dosky s perforáciou, ktoré môžu byť ploché alebo reliéfne;
- keramické dosky s rovnomerne rozloženými pórmi;
- keramické prvky s sieťovým nichrómovým tienením, sieťové kovové a všelijaké katalytické nástavce.
Všetky uvedené druhy otvorov v keramickom alebo kovovom prvku sú ohnivé kanály.

Palivom pre činnosť tohto typu infračervených žiaričov je hlavný plynovodný plyn, ako aj jeho skvapalnená verzia alebo umelo vytvorené plyny. V Rusku sa vyrábajú horáky určené na spracovanie skvapalneného a hlavného plynu. Zahraničné zariadenia sú určené hlavne na spracovanie skvapalnených a umelých variantov.

Ak nie sú porušené pravidlá prevádzky, splodiny horenia z práce plynového horáka sa uvoľňujú v minimálnom množstve s nepatrným obsahom oxidov dusíka a oxidu uhoľnatého.
Na prívod plynu sú plynové infračervené horáky (GIG) vybavené dýzami, cez ktoré je plyn vháňaný vysokou rýchlosťou. Takýto prívod plynu zabezpečuje injekciu vzduchu potrebného na horenie. Vzduch je „pretláčaný“ vysokorýchlostným prúdom cez injektor do rozdeľovacej komory.

Plyn nielen injektuje vzduch, ale sa s ním aj mieša v injektore, v dôsledku čoho vzniká zmes plynu a vzduchu vhodná na úplné spálenie. Táto zmes sa presúva na povrch keramickej nadstavby cez jej póry, perforované otvory alebo štrbiny, kde úplne horí v tenkej vrstve s hrúbkou najviac 1,5 mm.
Horáky s plochými keramickými nástavcami
Prevažujúci objem tepelnej energie sa prenáša na keramické dosky, ktoré sa zahrievajú na extrémne vysoké teploty za menej ako minútu. Vonkajší povrch keramického prvku sa stáva dodatočným zdrojom tepelného toku.
Na keramickú nadstavbu pripadá 40 až 60 % žiarenia, ktoré vyžaruje priemyselný plynový IR ohrievač. Na zvýšenie účinnosti zariadenia sa nad nadstavbu inštaluje sieťový panel. Na zväčšenie teplovýmenného povrchu sa perforované dosky lepia pomocou žiaruvzdorného tmelu.
Dôležitým ukazovateľom je priemer spaľovacích kanálov. Od neho závisí, aký plyn dokáže zariadenie spracovať. Od priemeru závisí celkový počet otvorov v keramickej doske. Čím viac ich je, tým krehkejší bude tepelne vyžarujúci prvok a bude citlivý na mechanické poškodenie GIG.
Ohrievače s rebrovým typom nástavca
Okrem plochých keramických nadstavcov s perforáciou sa používajú reliéfne prvky. Použitie rebrovitého povrchu v tomto prípade stimuluje tok výmeny tepla medzi vyžarujúcim povrchom a horiacim plynom. Rebrovité keramické dlaždice sa lepšie zahrievajú, pričom tepelné zaťaženie vyžarujúceho prvku sa nezvyšuje.
Ploché a rebrovité keramické nadstavce sa zohrievajú na 1473 K. Avšak pórovité keramické prvky len na 1237 K. Pórovitý variant je jednoduchší na výrobu, a teda lacnejší. Navyše sa pri jeho výrobe používajú odpady z keramického priemyslu.

Hrúbka pórovitých dlaždíc dosahuje 30 mm, čo výrazne zvyšuje odolnosť nadstavca voči mechanickému namáhaniu. Počas činnosti horáka s takýmto nadstavcom spaľuje zmes plynu a vzduchu, ktorá vystúpila z rozdeľovacej komory, na vonkajšom povrchu keramickej dlaždice v vrstve do 2 mm.
Oblasť horenia v pórovitom nadstavci sa presúva z vonkajšieho povrchu do hĺbky až 3-5 mm. Pritom teplota ohrevu dosahuje len 1123 K.
Nevýhodou pórovitých nadstavcov pre GIG je nadmerne vysoký hydraulický odpor, kvôli ktorému nie je možné pri prevádzke používať nízkotlakový plynovodný plyn.
Zariadenie s kovovými sieťkami
Avšak všetky vymenované typy nadstavcov sú vyrobené z keramiky, čo znamená, že napriek hrúbke a všetkým možným trikom výrobcu, ktorý chce zvýšiť pevnosť, sú stále krehké. Krehkosť obzvlášť vadí, ak je potrebné zariadenie neustále premiestňovať.
Preto bol na vykurovanie plôch pri vykonávaní stavebných alebo montážnych prác vyvinutý odolnejší typ horáka vybaveného kovovou dvojitou sieťkou. V takomto zariadení sa zmes plynu a vzduchu spracúva v priestore medzi nadstavcom a sieťkami. Povrch vonkajšej sieťky sa zohrieva len na 1023 K.

V GIG so sieťkovými nadstavcami sa tieto prvky vyrábajú z teplovzdorných zliatin s chrómom a niklom. Nadstavce sa vyrábajú tak, aby veľkosť očiek hornej sieťky umožňovala plameňu voľne prechádzať, a spodnej – aby bola minimálna, kritická pre preskočenie ohňa. Tu môžu byť žiaričmi IČ tepla obe sieťky alebo jedna.
Ak infračervený horák spracúva zemný plyn alebo propán-butánovú skvapalnenú zmes z plynovej fľaše, na šírení tepelnej energie sa podieľa iba horná mriežka. Ak sa spracúva plyn s nízkym zaťažením, teplo vyžarujú obe mriežky. Týmto spôsobom sa zvyšuje prenos tepla.
Avšak maximálna hodnota účinnosti IGH s mriežkami nepresahuje 60%, pretože hydraulický odpor nadstavcov je dvakrát väčší ako u perforovaných keramických dlaždíc všetkých druhov. Pravda, je menší ako u pórovitých nadstavcov.
Prístroje so zvýšeným tepelným výkonom
Pomerne nízka účinnosť infračervených plynových žiaričov s keramickými platňami a mriežkami prinútila hľadať spôsoby zvýšenia tepelného výkonu. Výsledok sa podarilo dosiahnuť zavedením nového typu nadstavca, ktorý predstavuje keramický panel s radom štrbín.
V reze majú štrbiny náhle rozšírenie, ich vstupné otvory sú menšie ako výstupné. Toto riešenie zvyšuje účinnosť práce horáka vďaka recirkulácii produktov horenia, t. j. ich návratu k základni plameňa v rámci ohnivého kanála. Navyše plameň v takýchto modeloch je stabilnejší a oveľa menej často zhasína na otvorenom vetre.

Živý prierez štrbinových panelov je v priemere 55 – 60% z ich reálneho celkového prierezu. Horáky nimi vybavené pracujú na plyne stredného tlaku. Vonkajšia rovina nadstavca sa rozohreje na 1723 K.
Žiariče s odolnosťou voči zaťaženiu vetrom
Stabilita práce pri veternom zaťažení – dôležitý ukazovateľ pre výber plynového infračerveného horáka, používaného v stavebníctve alebo montáži výrobných zariadení. Túto vlastnosť majú zďaleka nie všetky priemyselné infračervené žiariče spracúvajúce plyn.
Pre otvorené priestranstvá sú potrebné špeciálne zariadenia, ktoré:
- sa vyznačujú stabilnou injekciou, nezávislou od nárazov vetra;
- sú vybavené zariadením, ktoré zabraňuje odklonu prúdu vychádzajúceho z dýzy;
- sú chránené pred aktívnym ochladzovaním povrchu žiarenia, ktoré vzniká v dôsledku pôsobenia vetra.
V technickom pase plynového zariadenia, schopného ohrievať pri nárazovom vetre a nezhasínať, je uvedená odolnosť voči vetru. Táto charakteristika u sériovo vyrábaných infračervených horákov je približne rovnaká ako pri priamom, t. j. čelnom pôsobení vetra, tak aj pri bočnom fúkaní.
Zníženie koeficientu vstrekovania spôsobuje vznik plameňa na vonkajšom povrchu vyžarovacieho panela. Pri tom teplota prudko klesá. Znižuje ju studený vzduch, ktorý preniká do oblasti horenia.
Vetruodolnosť je fyzicky prepojená s mernou tepelnou záťažou a objemom vzduchu, ktorý prúdi k dýze počas horenia. Pri prebytku a vysokej rýchlosti prúdenia vzduchu sa účinnosť infračerveného žiariča znižuje. Zníženie je sprevádzané výskytom plameňov, stmavnutím vyžarovacieho povrchu a zastavením prevádzky agregátu v bezplameňovom režime.
Prehľad výrobcov IR ohrievačov
Plynové prístroje na vytvorenie priaznivej mikroklímy na stavenisku, v dielni, výrobnej hale a podobných objektoch vyrábajú domáce spoločnosti aj zahraničné firmy.
Podľa názoru spotrebiteľov, rebríček výrobkov ruskej výroby vedú plynové horáky značky Soljarogaz. V sortimente ponúkanom touto spoločnosťou sú modely určené na vykurovanie priestorov rôzneho objemu. Agregáty možno použiť v skleníkoch, garážach a na otvorených priestranstvách.

Jediným mínusom, ktorý by mali zohľadniť kupujúci a skutoční vlastníci modelov plynových horákov a varičov od moskovského výrobcu, je absencia snímačov bezpečnostných systémov. Z tohto dôvodu ich možno používať v domácnosti, ale s dodržiavaním bezpečnostných opatrení.
V popularite nezaostávajú výrobky od spoločnosti Sledopyt. Avšak v ponúkanom obchodnom rade pre kupujúcich prevažujú výrobky na domáce použitie a turistické varianty.
Dôvodne obľúbené sú platničky používané na vykurovanie aj na prípravu jednoduchých jedál a minihoráky na fľašku.
Vynikajúce hodnotenia od spotrebiteľov získali plynové ohrievače s logom Aeroheat. Toto zariadenie láka svojou spoľahlivosťou, ktorá je založená na použití vysoko kvalitných komponentov, a dostupnou cenou. Dobre sa osvedčili plynové platničky a horáky od spoločností Dikson a Sibiriačka.
Zoznam kvalitných plynových ohrievačov od zahraničných dodávateľov vedú plynové horáky a platničky od juhokórejskej firmy Kovea. Výrobky tejto značky sú aktívne používané v malých dielňach, na miestach vykonávania maliarskych a stavebných prác, na turistických výletoch a pri rybolove.

Na vybavenie dielní sa častejšie používajú plynové ohrievače od talianskej spoločnosti Sistema. Aktívne sú dopytované modely od juhokórejčanov Hyundai, talianske plynové piecky Bartolini, ktoré možno používať v domácnosti aj v kancelárii. Spoľahlivosťou a stabilnou prevádzkou sa vyznačujú švédske piecky Timberk, čínske zariadenia Ballu.
Závery a užitočné video k téme
Podrobne o princípe práce a výhodách infračervených plynových horákov porozpráva autor nasledujúceho videa:
Detaily organizácie infračerveného vykurovania sú uvedené v nasledujúcom videu:
Etapy inštalácie plynového vykurovacieho zariadenia stropného typu sú demonštrované tu:
V Ruskej federácii vyrábajú rôzne druhy infračervených horákov, medzi ktorými sú aj vetruodolné modely. Ponúkaný sortiment od podniku umožňuje vybrať zariadenie na vykurovanie otvorených aj uzavretých priestorov.
Je dôležité pred kúpou rozhodnúť, na aký účel a v akých podmienkach sa bude zariadenie používať, a potom vybrať buď výkonnejší, alebo odolný model, ktorý sa nebojí opakovaných presunov.
