سیستم های گرمایش تابشی

گرمایش تابشی چیست

سیستم های گرمایش تابشی تجهیزاتی با درجه حرارت بالا هستند که گرما و انرژی را به بدن و اجسام با دمای پایین تر از طریق تابش الکترومغناطیسی منتقل می کند. این تجهیزات گرمایشی با تبدیل برق یا گاز به گرمای تابشی کار می کنند.

عملکرد امواج مادون قرمز در گرمایش

امواج مادون قرمز بخشی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد و شامل یک محدوده از امواج تابشی با طول موج ها در سطوح فرکانس مختلف است. برای انتقال انرژی تابشی نیازی به وجود هوا و تماس بین تجهیز تولید کننده بار گرمایی و جسم یا بدن انسان نیست. این سیستم ها می توانند در فضاهایی مانند خلا و بدون چرخش هوا کار کنند. طول موج تابش گرمایش مادون قرمز از 780 نانومتر تا 1 میلی متر، وابسته به دمای بدنه دستگاه گرمایشی متغیر است.

طبقه بندی گرمایش مادون قرمز بر اساس طول موج :

• موج کوتاه یا نزدیک؛ برای محدودهطول موج 780 نانومتر تا 1.4 میکرومتر
• امواج مادون قرمز متوسط ؛ برای دامنه طول موج بین 1.4 و 3 میکرومتر
• امواج مادون قرمز دور یا تاریک ؛ طول موج بالاتر از 3 میکرومتر

در فیلم زیر عملکرد سیستم گرمایش تابشی با استفاده از امواج مادون قرمز در گرمایش بهینه نمایش داده شده است.

سیستم های گرمایش تابشی چگونه کار می کنند

گرماتاب های مادون قرمز با تبدیل برق یا گاز به گرمای تابشی کار می کنند. گرما شکلی از انرژیست که از خورشید یا آتش زغال سنگ و… روی صورت شما احساس می شود. این اساسی ترین شکل گرمایش است که برای انسان شناخته شده است. مادون قرمز می تواند انتقال مستقیم گرما ازگرماتاب به جسم (شما و اتاق اطراف شما)را بدون اینکه هوا بین آن ها گرم شود انجام دهد. این همان گرمایی است که از محیطی که خورشید گرم می کند احساس می کنیم و طول موج به طور موثر توسط بدن جذب می شود. 100٪ بی خطر و طبیعی است.(اشعه ماوراء بنفش خورشید مضر است ، مادون قرمز مضر نیست). امروزه ، فناوری جدید ، در قالب انرژی 100٪ کارآمد به ما این امکان را می دهد تا از سیستم های گرمایش تابشی به روشی شیک ، راحت و بسیار کنترل پذیر استفاده کنیم.

 

انواع گرماتاب براساس نوع انرژی مصرفی

عموما سیستم های گرمایش تابشی با استفاده از گاز پروپان یا گاز طبیعی و گاهی اوقات برق کار می کنند. حرارت ایجاد شده ناشی از مصرف انرژی (سوخت یا برق) لوله استیل (گرماتاب لوله ای) یا سطوح سرامیکی و کوارتزی درون هیتر را گرم می کند. گرمای حاصل از این سطح به صورت انرژی تابشی مادون قرمز منتشر می شود ؛ گرماتاب ها بدون توجه به نوع انرژی یا سوخت، عملکرد بهینه ای در مصرف انرژی دارند.

گرماتاب برقی

تجهیزات گرمایش تابشی برقی برای تولید حرارت تابشی از انرژ ی برق استفاده می کنند. این تجهیزات با ایجاد مقاومت در مسیر انتقال الکتریسته گرما در در طول موج مادون قرمز تولید و ساطع می کنند.

بعضی از گاراژها و مراکز صنعتی در صورت عدم دسترسی به گاز می توانند از گرماتاب های برقی استفاده کنند. این تجهیزات از لحاظ استراتژیکی در جایی قرار می گیرند که میزان حرارت بالایی مورد نیاز است و برای گرم کردن مناطق بزرگ مانند انبارها می توان از آنها استفاده نمود.

گرمایش تابشی با گاز پروپان

گرماتاب های با گاز پروپان بدلیل استفاده از مخزن برای تامین سوخت از منظر قابلیت حمل برای گرمایش مکان هایی که نیاز به حرارت موقت  دارند یک پیشنهاد ویژه است. استفاده از این تجهیزات برای گرمایش محیط های نیمه باز و بیرونی بسیار حائز اهمیت می باشد.

استفاده از گاز طبیعی در گرماتاب

گرماتاب ها با گاز طبیعی معمولاً در فضای باز مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا برای پخش گرما در محیط های باز بسیار مناسب هستند. ویژگی هایی از قبیل امکان استفاده از مشعل های متعدد، حرارت قابل تنظیم، استفاده از پایه ی سقفی یا دیواری و احتراق خودکار باعث می شود تجهیزات تابشی گاز سوز یک راه حل کاربردی برای فضاهای رو باز خانگی مانند استخر، باغچه و پاسیو باشند همچنین رستوران ها و کافی شاپ ها در فضاهای روباز خود از این تجهیزات گرمایشی استفاده می کنند. در استفاده از گاز طبیعی و گاز پروپان به عنوان سوخت تجهیزات تابشی بدلیل وجود خطرات ناشی از نشت گاز، یک تکنسین مجرب باید دستگاه را نصب کند.

انواع سیستم های گرمایشی بر اساس شدت تابش

سیستم های گرمایش تابشی بر اساس شدت تابش گرمای تولید شده در دستگاه به دو دسته تقسیم می شوند که هر یک برای موارد خاصی مورد استفاده قرار می گیرند.

• گرمایش تابشی با شدت بالا
• گرماتاب های لوله ای با شدت کم

سیستم گرمایش تابشی با شدت بالا

در تجهیزات گرمایشی تابشی با شدت بالا سطح تابش در دمای 1350 درجه فارنهایت گرم می شود و مقدار زیادی از انرژی مادون قرمز به محیط مقابل می تاباند. در گرماتاب های گازسوز شدت بالا، معمولاً از یک سطح سرامیکی متخلخل به عنوان مشعل دستگاه  استفاده می شود و این سطح تابش به رنگ نارنجی در می آید. در این تجهیزات بدلیل عدم وجود سیستم تخلیه گازهای حاصل از احتراق امکان پخش آنها در محیط وجود دارد بنابراین فضایی که دستگاه در آن مستقر شده است به تهویه مناسب برای گازهای احتراقی نیاز دارد.

عملکرد تجهیزات گرمایش تابشی برقی با شدت بالا نیز مشابه گرماتاب های گاز سوز است. اگر این سیستم از “صفحات کوارتز” تشکیل شده باشد در هنگام استفاده از برق، این صفحه نارنجی می شود. از مزایای استفاده از این دستگاه  این است که به تهویه گاز حاصل از احتراق نیاز ندارد. این سیستم پاکترین روش گرمایش است. هیچ چیزی از هوا گرفته نمی شود و چیزی به آن افزوده نمی شود. گرماتاب برقی با عبور جریان الکتریکی ازیک عنصر با مقاومت بالا، گرما تولید می کند.

سیستم های گرمایش تابشی با شدت بالا معمولاً نصب آسان و برای شرایط گرمایشی هزینه کمتری دارند. آنها به ویژه در ساختمان هایی که عایق بندی ضعیف یا سقفی با مساحت زیاد و در ارتفاع بالا دارند یا گرمای زیادی در هر فوت مربع از دست می دهند مناسب هستند.

گرمایش تابشی های لوله ای با شدت کم

در گرماتاب لوله ای گازهای خروجی داغ از داخل لوله عبور می کنند و در نتیجه دمای سطح لوله تا 1100 درجه فارنهایت بالا می رود که این میزان حرارت تابشی در دسته تابش با شدت کم در نظر گرفته می شود.

عموماً این سیستم های گرمایشی تهویه داشته و قابلیت استفاده از هوای تازه برای احتراق را دارند. استفاده از این تجهیزات یک راه حل مقرون به صرفه برای گرم کردن طیف گسترده ای از فضاهای با کاربری متعدد است.

سیستم های گرمایش تابشی با شدت کم به انواع زیر دسته بندی می شوند:

•  سیستم های پیش تخلیه اجباری (PUSH)
•  تجهیزات تابشی تخلیه القایی (PULL)
•  گرمایش تابشی خلاء چند مشعل

 

 

سیستم های پیش تخلیه اجباری (PUSH)

سیستم پیش تخلیه اجباری تحت فشار مثبت عمل می کند و محصولات احتراق را به درون طول لوله های مبدل منتقل می نماید. این نوع گرماتاب به راحتی قابل نصب است و تعمیر و نگهداری آن بسیار آسان می باشد زیرا همه اجزا در یک محفظه قرار دارند. در مقایسه با سایر گرماتاب های لوله ای، این سیستم ها دارای مزایایی در مراحل تولید و نصب و راه اندازی هستند.

تجهیزات تابشی تخلیه القایی (PULL)

یک سیستم تابشی تخلیه القایی تحت فشار منفی عمل می کند و محصولات احتراق را به درون طول لوله های مبدل می کشد. این نوع گرماتاب عملکرد قابل اطمینانی را در باد شدید دارد و نوع تهویه گاز های حاصل از احتراق امکان بالا بردن طول سیستم را فراهم می کند.

گرمایش تابشی خلاء چند مشعل

سیستم های خلاء چند مشعل تحت فشار منفی کار می کنند. یک پمپ قدرتمند خلاء، محصولات احتراق را از طریق انواع مختلف لوله های مبدل تابشی به سمت خود می کشد. این نوع سیستم در جایی مورد استفاده قرار می گیرد که به حداقل نفوذ هوا در ساختمان نیاز داشته باشد یا در صورت لزوم ازدریچه های طولانی استفاده کند.

انواع سیستم های تابشی بر اساس مکان نصب

گرم کردن فضاهایی که امکان گرم کردن آنها با گرمایش همرفتی وجود ندارد بوسیله سیستم های گرمایش تابشی امکانپذیر است. گرمایش تابشی در کلیه فضاهای مسکونی و تجاری باز و محیط های صنعتی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیزات در مقایسه با سایر سیستم های گرمایشی بدلیل اینکه برای انتقال گرما نیاز به گرم کردن هوای محیط ندارند از نظر مصرف انرژی به صرفه تر می باشند. مراکز خرید، سوله های صنعتی، سالن بدنسازی و … چند نمونه از مواردی هستند که این تحهیزات برای گرمایش فضای داخلی در آنها نصب شده اند. از کاربردهای دیگر تجهیزات تابشی گرم نگه داشتن مواد خوراکی، به ویژه محصولات گوشتی در رستورانها می باشد.

هیتر های تابشی را می توان بر اساس مکانی که مورد استفاده قرار می گیرند طبقه بندی کرد:

• گرماتاب خانگی
• شومینه و اجاق گاز مادون قرمز
• گرمایش تابشی صنعتی
• گرماتاب فضای باز
• هیتر تابشی حمام
• سیستم های گرمایش تابشی قابل حمل

گرماتاب خانگی

انواع خانگی این تجهیزات در گرمایش فضاهایی کوچک از جمله اتاق های نشیمن ، اتاق خواب ، دفاتر اداری و … بکار گرفته می شوند. تجهیزات گرمایش تابشی خانگی بر حسب نوع تجهیز در بخش های مختلف ساختمان امکان نصب دارند مانند کف فضا ، دیوار و سقف، همچنین برخی از این دستگاههای گرمایشی بر روی میز قرار می گیرند.

شومینه مادون قرمز

شومینه های مادون قرمز برای گرم کردن فضاهایی با مساحت کمتر از 1000 فوت مربع طراحی شده است ، برخلاف شومینه های گازی و چوبی این سیستم ها، دود یا دوده ایجاد نمی کنند بنابراین برای تهویه هوا نیاز به دودکش ندارند و به راحتی در هر فضایی قابل نصب هستند؛ و این باعث می شود که آنها نسبت به شومینه های سنتی ایمن تر شوند هم چنین شعله های آتش آنها به طرز چشمگیری واقعی است؛ این تجهیزات از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه هستند.

گرمایش تابشی صنعتی

این دستگاه ها می توانند در محیط های کاری از جمله گاراژها و اماکن صنعتی استفاده شوند. تولید گرما با شدت زیاد و امکان استفاده از تجهیزات در اندازه های بزرگ باعث می شود تا تجهیزات تابشی بتوانند به عنوان یکی از راه حل های مناسب در گرمایش فضاهای بزرگ به حساب بیایند. از این تجهیزات گرمایش صنعتی عموما در مراکز بارگیری، سوله های صنعتی و دامداری و مرغداری همچنین انبارها و آشیانه های هواپیما استفاده می شود.

از سیستم های گرمایش تابشی لوله ای معمولا به عنوان گرماتاب صنعتی در محیط های تجاری و انبار های نگهداری مواد غذایی به ویژه محصولات گوشتی و لبنیاتی مورد استفاده قرار می گیرند.

صنایع نفت و گاز یکی از صنایعی است که بیشترین استفاده را از گرمایش تابشی مادون قرمز داشته است. استفاده از این سیستم های گرمایی به صنایع اجازه می دهد تا گرمای مایکروویو را با گرمای مادون قرمز ترکیب کنند ، این باعث می شود آنها بتوانند ماسه هایی را که مخازن عظیم نفت خام را پوشانده اند تمیز کنند.

استفاده از گرماتاب ها در مرغداری

نصب گرمایش تابشی لوله ای با فشار متوسط و گاز سوز در یک مرغداری می تواند موجب صرفه جویی در مصرف سوخت تا 50٪ نسبت به نوع سنتی (نوع کوره)برای گرمای هوا شود. با گرمایش تابشی هوا ، برای گرم کردن کف ، ابتدا باید هوا تا دمای بسیار زیاد گرم شود. از آنجا که هوا گرم می شود، باید دوباره به سمت زمین هدایت شود تا بتواند گرم شدن سطح را آغاز کند. این باعث می شود زمان گرمایش پرندگان در حدود 36 ساعت یا بیشتر باشد. گرمکن های کوچک جوجه ها و سیستم های گرم کننده با شدت بالا 40٪ گرمای مادون قرمز و 60٪ گرمای همرفت را تولید می کنند. در حالی که این روش در مقایسه با سیستم های گرمایش مفیداست اما اکثر گرما همچنان در نتیجه همرفت است .

گرمایش تابشی لوله ای گازسوز با فشار کم (در صورت نصب و نگهداری مناسب) 90٪ گرمای مادون قرمز را به سمت کف منتقل می کند که منجر به افزایش درجه حرارت کف در حداقل 3 ساعت می شود؛ هم چنین قادر به گرم کردن کف و بستر به طور مستقیم و کاهش زمان گرم شدن مرغ ها کمک می کند و همچنین امکان کار در دمای محیط پایین تر را فراهم می کند ، که می تواند موجب صرفه جویی بیشتر در انرژی شود. گرمای بهینه ، زمان گرم شدن مرغ ها مهم است زیرا محیطی گرم ، راحت و سالم را برای پرندگان فراهم می کند.

استفاده از سیستم های گرمایش تابشی در گلخانه ها

استفاده از سیستم تابشی برای گرمایش فضای گلخانه با توجه به نکات زیر بسیار مفبد است.

• گرما از منبع به یک جسم منتقل می شود. در مورد گلخانه ، گرما از لوله مادون قرمز به گیاه یا اشیاء دیگر منتقل می شود. به عبارت دیگر ، هوا گرما را منتقل نمی کند و دمای هوا افزایش نمی یابد یا دمای هوا را تحت تأثیر قرار نمی دهد.
• یک لوله مادون قرمز یا دو لوله Uشکل به طور موازی با جوی آب در طول گلخانه نصب می شوند.
• این سیستم از یک مشعل تکی یا یک سری مشعل در طول لوله تشکیل شده است.

• لوله های عایق از لوله های بدون عایق کارآمدتر هستند. این به دلیل مساحت سطح بزرگتر لوله عایق برای تابش گرما است.
• این نوع سیستم گرمایشی هنگامی که گرما با زاویه 90 درجه (رو به روی گیاهان) منعکس شود ، گرما را با کارایی بیشتری تحویل می دهد زیرا می تواند کل سطح گلخانه را پوشش دهد.
• گرماتاب ها با شدت کم نسبت به گرماتاب های با شدت بالا از ایمنی بیشتری برخوردار هستند زیرا در گرماتاب با شدت کم لوله ها تا 1100 درجه فارنهایت (594 درجه سانتیگراد) گرم می شوند اما لوله های گرماتاب با شدت بالا قابل گرم شدن تا 1800 درجه فارنهایت (982 درجه سانتیگراد) هستند.
• اختلاف گرمای تابش شده به کف بین منبع و انتهای لوله را می توان با افزایش ارتفاع لوله به حداقل رساند.

گرماتاب فضای باز

گرماتاب فضای باز برای گرمایش فضای بیرونی اماکن مسکونی و تجاری کاربردی و بی خطر است. این دستگاه ها بیرون از منزل مسکونی و برای محوطه رستوران ها و فضای باز مقدار قابل توجهی گرما را برای یک منطقه متراکم ایجاد می کنند وگرمای مورد نیاز در هوای سرد را تأمین می کند بنابراین تجهیزات تابشی برای گرمایش موضعی داخل و خارج از منزل و پاسیو رستوران ها استفاده می شوند که براساس محل نصب به دو نوع زمینی و دیواری قابل طبقه بندی هستند.

ویژگی ها و اجزای تشکیل دهنده این سستم های گرمایش تابشی به صورت زیر است:

• دارای مشعل اختصاصی سرامیک که حداکثر تابش مادون قرمز را فراهم می کند.
• میله های فولادی ضد زنگ که باعث افزایش دما و راندمان گرما می شوند.
• دارای طراحی بازتابنده آلومینیومی بسیار براق.
• طراحی ویژه به منظور حفاظت از باد و باران.
• 31000 و 34000 BTU  ورودی گاز طبیعی یا پروپان(در صورت استفاده از گاز)
•  طراحی بدون فن.
• فولاد ضد زنگ تزئینی.

هیتر تابشی حمام

این دستگاه ها می توانند روی سقف و دیوار حمام نصب شوند، تا افراد بتوانند گرمای ابشی بر روی بدن خود احساس نمایند.

گرمایش تابشی قابل حمل

گرمایش تابشی قابل حمل معمولاً در فاصله 10تا 20 اینچی پایه مخزن LP نصب می شوند. آنها برای گرمایش فضاهای خارجی یا سرپوشیده در حال ساخت طراحی شده اند و گزینه ای ایده آل برای گرم کردن محیط به صورت موقت هستند.

ویژگی ها و اجزای تشکیل دهنده این سستم های گرمایش تابشی به صورت زیر است:

• دارای شیلنگ
• ترموستات قابل تنظیم
• گرمای زیاد
• مونتاژ سریع
• گرمایش کارآمد
• براکت نصب قابل تنظیم
• کنترل ایمنی و ترموکوپل

اجزای تشکیل دهنده تجهیزات گرمایش تابشی

تجهیزاتی که به صورت تابشی، گرما ایجاد می کنند براساس نوع عملکرد و روش تولید گرما دارای اجزای مختلفی از منابع تولید گرما و تجهیزات پخش آن هستند.

اجزای گرمایش تابشی برقی

در دستگاه های تابشی برقی ، سیم تنگستن معمولاً به عنوان یک رشته مورد استفاده قرار می گیرد که به شکل سیم پیچ بوده و سطح تابش بیشتری را ایجاد می کند. گزینه های کم کیفیت برای تنگستن عبارتند از کربن ، آلیاژ آهن ، آلومینیوم و کروم(کربن نسبت به سایر مواد رشته ای بیشتر گرم می شود).

اجزای گرماتاب کوارتز

گرمایش تابشی کوارتز طول موج کوتاه ایجاد می کند و دمایی تا 2400 درجه سانتیگراد تأمین می نمابد. این دستگاه ها را را می توان حتی در خلا  هم استفاده نمود.

روکش طلا در کوارتز در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود، که مستقیماً گرما را به سمت محصول مورد نظر ساطع می کند. طلا به دلیل اینکه از ویژگی انعکاسی مادون قرمز بالا و سازگاری با اکسیداسیون برخوردار است مورد استفاده قرار می گیرد.

اجزای گرماتاب سرامیکی

این گرماتاب ها از سرامیک ساخته شده اند. آنها دارای سیم  (NiCr) نیکروم هستند که مستقیماً درون سرامیک ریخته می شوند و دمایی از 300 درجه فارنهایت تا 750 درجه فارنهایت تولید می کنند. طول موج تولید شده در این دما بین 3 تا 6 میکرون است. در آنها از روکش لعاب دار برای جلوگیری در برابر اکسیداسیون و محافظت از خوردگی استفاده می کنند. معمولا آنها برای رسیدن به دمای کامل 10 تا 15 دقیقه زمان نیاز دارند. یک ترموکوپل را می توان به طور مستقیم در سرامیک قرار داد. گرماتاب های سرامیکی در رنگ های مختلفی تابش می کنند که ممکن است دامنه دما را نشان دهد. برخی از این گرماتاب ها همچنین به هنگام گرم شدن، رنگ سطح تابش آنها تغییر می کند تا به راحتی عناصر خراب شده را در یک فضای گرمایشی تشخیص دهید. آنها به اشکال مختلفی در می آیند.سطح صاف این هیتر تابشی انرژی را بر روی یک محیط وسیع پخش می کند ، در حالی که یک سطح مقعر انرژی را بیشتر روی یک نقطه متمرکز می کند.

گرماتاب های سرامیکی برای گرم کردن راحت محیط هایی مانند سونا و برای کاربردهای گرمایشی صنعتی که نیاز به دمای پایین دارند مورد استفاده قرار می گیرد.

اجزای تجهیزات تابشی لوله ای

این سیستم های گرمایشی لوله ای از جنس فولاد نورد گرم دارد که بصورت یکپارچه جوش داده شده و با استیل آلومینیوم روکش شده است، همچنین از بازتابنده های آلومینیومی برای افزایش بازده تابشی در این تجهیزات استفاده می شود.

جعبه مشعل (کنترل) از فولاد گالوانیزه با روکش پودری ساخته شده است. در بعضی مدل ها بعد از جعبه کنترل یک محفظه شیشه ای برای بازرسی مشعل قرار داده شده است. معمولا از دو قلاف متصل کننده برای اتصال بخش های لوله در هر 10 اینچ به کار می رود. کل دستگاه توسط نگهدارنده هایی با روکش کروم که معمولا 10 فوت از هم فاصله دارند از سقف با زنجیر نصب می شود.

فواید گرمایش تابشی ار نظر سلامت و بهداشتی

سیستم های گرمایش تابشی مادون قرمز کاری بیش از گرم کردن خانه یا محل کار شما انجام می دهند. به دلیل گرمای نامرئی که این سیستم ها ایجاد می کنند اشیاء رابه جای هوا گرم می کنند، در حفظ سطح رطوبت نسبی در خانه ها فوق العاده کارآمد هستند. این امر نیاز شما به یک مرطوب کننده خانگی در طول زمستان را کاهش می دهد. همچنین این دستگاه ها بدون استفاده از دمنده(در بعضی مدل ها) گرمای تمیز ایجاد می کنند، بنابراین خاک و ذرات در اطراف خانه پراکنده نمی شوند.

از فواید دیگر این تجهیزات می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• گرما تجمع رطوبت را در اتاق هایی مانند حمام متوقف می کند و تشکیل  کپک قارچی را کاهش می دهد.
• گرمای تابشی، شبیه به خورشید ، برای بهبود گردش خون ، سفتی مفاصل ، سیستم ایمنی بدن و ترشح سموم از سلول های چربی فوق العاده موثر است، به همین دلیل در سالن های ورزشی مانند یوگا و سونا استفاده می شود.

گرماتاب (سیستم گرمایش تابشی )

منبع : reverberray , tansun , robertsgordon

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”