DESPRE INCALZIREA CASEI CU RADIATII INFRAROSII
Ce este incalzirea cu radiatii infrarosii, cum functioneaza, avantaje si dezavantaje.
Case study & Busting the Myths
Q: Ce incalzitor cu infrarosii s-a nascut acum 7 miliarde de ani?
Ati ghicit: SOARELE. Fara caldura data de el nu ar exista viata. Pamantul, planeta norocoasa, primeste de la Soarele sau, exact atata caldura cat ii trebuie pentru ca minunea vietii sa se nasca, sa persiste si sa prolifereze.
Soarele incalzeste pamantul, aruncand continuu asupra lui un flux de radiatii infrarosii.
Un pic de fizica
Stim ca transferul de caldura se face de la un corp mai cald la unul mai rece. Dar practic, cum se realizeaza acest transfer?
Transferul de caldura se poate realiza in mai multe feluri: prin CONDUCTIE, prin CONVECTIE sau prin RADIATIE.
CONDUCTIA este atunci cand caldura ”curge” printr-un corp solid, incalzindu-l. Putem observa acest lucru daca tinem o bara de metal deasupra unei flacari si vedem cum metalul se incinge devenind rosu si apoi aproape alb, iar capatul de care tinem bara incepe sa ne friga.
CONVECTIA se produce atunci cand particulele incalzite incalzesc un alt corp. Spre exemplu, incalzirea cu calorifere este o incalzire preponderent prin convectie, agentul termic incalzind metalul caloriferelor, care incalzesc aerul, care la randul sau incalzeste obiectele din camera.
In fine, cea de-a treia forma de transfer termic, cea pe care o vom dezvolta in acest articol, incalzirea prin RADIATII, se produce atunci cand un corp care emite radiatii calorice (infrarosii) incalzeste in mod direct un alt corp. In afara de soare, soba de terracotta a bunicilor este un incalzitor preponderent prin radiatii.
Radiatiile care transmit caldura au fost pentru prima data descoperite in 11 februarie anul 1800 de catre William Herschel, un astronom si cercetator germano-britanic. Mr. Herschel, a observant ca atunci cand folosea un filtru de sticla rosie, lumina care trecea prin filtru incalzea suprafata pe care cadea. A folosit atunci un termometru pe care l-a tinut in lumina colorata in culorile curcubeului, descompusa de o prisma de cristal si a vazut ca temperatura crestea puternic atunci cand termometrul era tinut imediat dincolo de lumina rosie din spectrul vizibil, descoperind astfel, pentru prima data, radiatiile infrarosii
Radiatia infrarosie are lungimea de unda de la 700 nanometri pana la 1 mm. Din aceasta gama, cea despre care vom vorbi in acest articol este cea numita Far Infrared Radiation (FIR) si este emisa de corpuri incalzite la circa 100 de grade.
CUM FUNCTIONEAZA INCALZITOARELE CU INFRAROSU SI CARE SUNT DEOSEBIRILE FATA DE INCALZIREA CONVECTIVA?
Cele la care ne referim aici sunt panouri radiante, de diverse dimensiuni si cu diverse forme, cu grosime in general de 20-25 mm. In interiorul lor, o rezistenta electrica se incinge si incalzeste un mediu din grafit, silicon, tuf vulcanic, etc. la o temperatura de circa 100 de grade, care apoi radiaza caldura catre obiectele din camera.
Deosebirea fundamentala intre incalzirea radianta (panouri radiante cu infrarosii) si incalzirea convectiva (calorifere cu un agent termic) este faptul ca cea radianta nu incalzeste aerul ci incalzeste direct obiectele intalnite in calea radiatiei (care intra in raza panoului radiant).
Ati experimentat cu siguranta acest lucru, iarna la munte cand, in ciuda temperaturilor negative, daca este senin si nu bate vantul, senzatia de caldura data de lumina soarelui este asa de placuta incat putem sta la bronzat fara sa ne fie frig.
In cazul incalzirii cu panouri radiante cu infrarosii, faptul ca radiatia infrarosie incalzeste direct obiectele si nu aerul, are mai multe implicatii, printre care:
– nu se creaza circulatia aerului precum in cazul caloriferelor care incalzesc aerul cald, acesta se ridica spre tavan, se raceste si devine mai greu, coboara, iar se incalzeste si tot asa. Panourile radiante nu creaza curenti de aer in incaperi, iar cei care sunt sensibili la praf se simt mai bine;
– aerul din camera se incalzeste de la obiectele incalzite de radiatia infrarosie. Acestea absorb caldura pana devin mai calde ca mediul in care se afla si apoi o redau mai departe;
– obiectele de culoare inchisa se incalzesc mai mult, cele de culoare mai deschisa mai putin, iar cele transparente (de ex. sticla sau acrylul) nu se incalzesc mai mult decat aerul din camera;
– confortul termic se obtine la o temperature a aerului mai scazuta decat in cazul incalzirii prin convectie.
Din punct de vedere energetic panourile radiante au o eficienta energetica apropiata de 100% deoarece aproape intreaga cantitate de energie electrica este transformata in energie termica. De asemenea, panourile radiante se incalzesc imediat (in cateva minute) si dau caldura imediat. Remanenta termica este relativ mica, ele produc in continuare caldura dupa ce au fost oprite tot cateva minute, mai avantajate fiind cele cu miez din tuf vulcanic care pastreaza ceva mai mult timp caldura.
DAR, PRACTIC, CUM SE SIMTE CALDURA RADIANTA?
Cand stai in fata unui panou radiant, senzatia este extrem de placuta. Este ca atunci cand stai in fata sobei sau a semineului si unda de caldura te inveleste si te incalzeste.
Radiatia infrarosie mai are o particularitate importanta: penetreaza tesuturile, incalzind in profunzime, fata de incalzirea convectiva care se produce la suprafata. Acest lucru face ca senzatia perceputa sa fie mult mai placuta.
Tot datorita acestei particularitati, incalzirea cu infrarosii, mai inainte de a fi folosita la incalzirea imobilelor de locuit, a fost (si inca este) folosita in domeniul medical, deoarece caldura are un rol vindecator si ameliorator intr-o multitudine de afectiuni.
Chiar daca panourile radiante in general incalzesc corpurile aflate pana la 3 metri, caldura de la panourile radiante se simte bine la o distanta de cel mult 1-1,5 metri. Acest lucru face ca amplasarea panourilor in incapere trebuie sa fie foarte bine gandita.
Datorita faptului ca panourile, imediat ce primesc curent electric incep sa emita caldura, le face foarte pretabile pentru automatizare. Putem avea mai multe termostate, care sa comande mai multe grupuri de panouri si putem stabili diverse programe de incalzire pentru diverse incaperi sau zone ale casei pentru a reduce consumul de electricitate.
MYTHS BUSTED
MITH 1 – Panourile radiante emit radiatii nocive si pot cauza cancere.
Radiatiile emise de panourile radiante, radiatii numite FIR (Far Infrared Radiation) nu sunt nocive si nu provoaca cancer. De fapt, organismul uman este foarte tolerant cu radiatiile infrarosii, pentru simplul motiv ca acest mod de incalzire este acelasi cu cel al Soarelui, care ne-a incalzit si acum milioane de ani in Marele Rift african!
Radiatia infrarosie este o radiatie electromagnetica cu o frecventa si o energie mai mica decat lumina – partea vizibila a spectrului radiatiei electromagnetice. Nu numai ca panourile radiante nu emit radiatii nocive, dar incalzirea cu radiatii infrarosii FIR este mai sanatoasa.
MITH 1 – BUSTED
MITH 2 – Incalzirea cu panouri radiante este prietenoasa cu mediul inconjurator.
Da si Nu. Panourile radiante folosesc energie electrica pentru a incalzi. Daca energia electrica se obtine in zona unde locuiti din surse regenerabile (hidro, eolian, solar) atunci da, putem spune ca este o energie verde sau in orice caz mai verde decat cea care foloseste gazul natural, lemnul sau carbunele. Insa daca energia electrica se obtine, spre exemplu, prin arderea carbunelui in termo-centrale, atunci in mod sigur incalzirea cu radiatii infrarosii nu este in niciun caz ”verde”.
MITH 2 – Depinde…
MITH 3 – Daca opresti panourile radiante, imediat se face frig.
Nu este asa. Daca panourile radiante au fost folosite iarna cel putin cateva zile, obiectele din incaperi, peretii, pardoseala, au acumulat suficienta caldura ca sa o emane mai departe, astfel pastrand un confort termic pentru o anume perioada. In functie de cat de bine este izolata casa, caldura se va mentine mai mult sau mai putin, intocmai ca si in cazul unui alt mod de incalzire.
MITH 3 – BUSTED
MITH 4 – Incalzirea cu panouri radiante este scumpa.
Da si Nu. Depinde foarte mult de raportul intre pretul energiei electrice si cel al gazului. In Romania, tara in care cea mai mare parte a energiei electrice se produce prin hidrocentrale – cea mai ieftina energie – ar trebui ca pretul kilowatt-ului sa fie mai mic. In realitate, pretul pe care il platim in facturi este de cel putin 3 ori mai mare decat pretul mediu de productie al energiei electrice. In afara de pretul energiei electrice si al transportului sau mai platim accize, certificate verzi, etc. Astfel ca, pentru aceeasi energie consumata, factura la energie electrica este mai mare decat cea la gaz.
MITH 4 – Costurile cu incalzirea depind de mai multi factori, dar considerand doar costul energiei, este adevarat, incalzirea electrica (si implicit si cea cu panouri radiante) este mai scumpa decat cea cu gaz (centrale de apartament).
CASE STUDY
Am montat panouri radiante cu infrarosii la un apartament amenajat de noi si situat la parterul unei case interbelice din centrul capitalei. Aceasta este cea de-a doua iarna in care panourile incalzesc casa, asa ca putem trage niste concluzii.
Motivul principal care ne-a determinat sa ne gandim la incalzirea radianta a fost inaltimea deosebit de mare a camerelor – aproape 4,5 metri. Daca am fi optat pentru incalzire convectiva, problema ar fi fost volumul mare de aer care trebuia incalzit, mai ales in conditiile in care spatiul de deasupra apartamentului nu era incalzit, prin tavan pierzandu-se caldura. Oricum, am studiat si varianta in care s-ar fi montat centrala termica, pentru a putea face si o comparatie a costurilor de instalare intre cele doua sisteme. Un alt considerent care ne-a facut sa decidem in favoarea panourilor a fost cel estetic.
Instalare:
Pentru suprafata de aproximativ 125 mp, costul de instalare al panourilor a fost de circa 6.500 de euro, ceva mai mult decat estimarea facuta pentru incalzirea cu centrala termica si calorifere care era de circa 5.500 euro. Panourile radiante folosite au fost cu tuf vulcanic si printre cele mai scumpe de pe piata (mai mul decat dublu fata de cele facute in Corea sau Romania) insa si centrala, caloriferele si instalatia in cazul incalzirii cu gaz au fost considerate de calitate si pret mediu-inalt. Putem spune ca d.p.d.v. al costului de instalare, panourile radiante sunt ceva mai scumpe.
D.p.d.v. al timpului de instalare si al usurintei, avantajul este de partea panourilor. Insa au fost cateva dificultati legate de instalatia electrica pe care nu le-am anticipat la inceput si a caror rezolvare a luat ceva timp (si foarte multe telefoane la Enel).
La costurile de instalare s-au adaugat costurile cu automatizarea (circa 700 euro). In cazul panourilor radiante, automatizarea este vitala pentru a tine facturile cu energia in frau. Din fericire, ea este usor de realizat si la fel de simplu de folosit. Am optat pentru un sistem de la SALUS CONTROLS, cu control zonal, programare si comanda de la distanta prin internet. Automatizarea inteligenta permite si monitorizarea consumului aparatelor.
Cel mai dificil lucru in proiectarea incalzirii cu infrarosii a fost de departe alegerea tipurilor de panouri si amplasarea lor in partiul apartamentului. Aceste lucruri sunt absolut critice si influenteaza in asa masura confortul termic al locatarilor incat, pentru acelasi consum, senzatia poate sa difere de la excelent la dezastruos. Cei care doriti un acest fel de incalzire, trebuie sa aveti mare atentie intrucat nu este un lucru simplu.
Noi am montat mai multe tipuri diferite de panouri: 2 tipuri de panouri suspendate de tavan la 3 m inaltime, un tip cilindric montat vertical si panouri plane, de diverse dimensiuni, montate atat vertical cat si orizontal, sau inclinate. Am preferat in general montarea a mai multor panouri de putere mai redusa in loc de cate un panou mai puternic in fiecare camera.
Unele panouri au fost imprimate in fabrica cu fotografii, posibilitatile estetice ale folosirii panourilor cu infrarosii fiind destul de mari, lucru pe care noi l-am speculat cu prisosinta.
In camera copiilor am montat in afara unei sfere suspendate deasupra mijlocului camerei, un panou care este in acelasi timp si tabla de scris.
Modul de amplasare al panourilor cat si a faptul ca infrarosiile incalzesc direct obiectele si nu mai intai aerul, a permis setarea unei temperature mai mica decat in cazul incalzirii cu calorifere. Cu acest sistem, o temperatura in camera de 19 grade pare sa fie suportabila (si foarte buna in timpul somnului), o temperatura de 21 de grade suficienta pentru a avea confort termic imbracat degajat, si 22 de grade daca vrei sa stai iarna in tricou, in casa. Casa in cauza nu avea centrala de ventilatie, asa ca pentru ventilarea incaperilor este necesar sa se deschida ferestrele, lucru care iarna ar putea fi deranjant si costisitor prin pierderea de caldura. Cu panourile radiante insa este mai putin deranjant, se pierde mai putina caldura iar aceasta reface mai repede.
Un lucru interesant si de tinut cont este faptul ca obiectele deschise la culoare se incalzesc foarte putin prin comparatie cu cele de culoare inchisa, iar cele transparente sau puternic reflective aproape de loc. Daca va doriti cumva un design interior minimalist, cu cat mai mult alb, sticla si otel, nu va ganditi la panouri radiante decat daca aveti o casa foarte bine izolata termic, rabdare ca sa se incalzeasca peretii si bani suficienti ca sa platiti facturile la energie.
Din punct de vedere al costurilor cu electricitatea, intr-o luna plina de iarna (luna decembrie 2018), acestea s-au situat, pentru incalzire, intr-o limita rezonabila, la circa 1.000 lei. Temperatura medie noaptea in aceasta luna a fost negativa, in cateva zile coborand sub -12 grade Celsius. Temperatura minima la care sistemul a fost testat (si a facut fata) a fost iarna trecuta, si anume – 18 grade Celsius.
Pentru a obtine acelasi confort termic, in cazul acestei case, sistemul cu radiatie infrarosie s-a dovedit ceva mai economic decat cel prin convectie (comparand cu cheltuielile cu incalzirea pentru un apartament cu suprafata, izolare termica si inaltime echivalenta). Cu toate acestea nu putem generaliza si sa spunem ca sistemul radiant este mai ieftin decat cel prin convectie, fiindca nu este neaparat asa.
Ceea ce insa face cu adevarat diferenta este flexibilitatea incalzirii cu panouri radiante si, mai ales, felul in care se simte caldura. Cine a experimentat acest tip de incalzire o perioada mai lunga, intr-un sistem bine conceput, il prefera fara sa ezite incalzirii convective.