Jak funguje infračervené záření
Aby bylo možné správně rozhodnout o použití vysokointenzivních nebo nízkointenzivních infračervených ohřívačů pro vytápění prostor, je užitečné mít základní znalosti o elektromagnetické energii. Všechna energie, kterou přijímáme ze slunce, je široce označována jako elektromagnetické (e.m.) vlny, jimž fyzici přisuzují vlastnosti jako vlnová délka a frekvence.
Bylo zjištěno, že součin vlnové délky a frekvence se rovná konstantě, což je 3 x 10^8 m/s, tedy rychlost světla.
Přibližně 3 % sluneční e.m. energie má kratší vlnovou délku než ultrafialové záření, přibližně 50 % se nachází v pásmu viditelného světla a asi 47 % energie má infračervenou vlnovou délku a delší. Pouze infračervená pásma poskytují Zemi teplo.
Všechny fyzické objekty jsou schopny absorbovat a vyzařovat elektromagnetickou energii a existuje vztah mezi teplotou (která měří teplotní náboj těla, podobně jako napětí v elektřině) a vlnovou délkou energie, kterou těleso vyzařuje. Jakmile se teplota vysílače zvýší, dominantní vlnové délky se zkracují a frekvence roste.
Infračervené kamery mohou zachytit a zaznamenat e.m. energii a na obrazovce přiřadit určité barvy každé vlnové délce. Intenzita a barva viditelná lidským okem na obrazovce je převodem množství e.m. energie konkrétní vlnové délky, které kamera zachytí.
U infračervených sálavých ohřívačů platí všechny výše uvedené fyzikální principy. Vysokointenzivní ohřívače, nazývané tak, protože pásmo frekvence jejich vyzařované energie je obecně vyšší než u nízkointenzivních ohřívačů, pracují při nomálních teplotách vysílače 1600–1900 °F. Výsledkem je, že 80 % vyzařované e.m. energie se nachází ve vlnových délkách od přibližně 1 do 6 mikrometrů (10^-6 metrů). V praxi to znamená, že toto pásmo energie se nachází poměrně blízko k pásmu viditelného světla, a proto vidíme vysílač jako červeně zbarvený. Čím jasnější je barva, tedy blížící se k oranžové a žluté, tím kratší je průměrná vlnová délka energie vysílače.
Nízkointenzivní ohřívače pracují v teplotním rozsahu od asi 600 °F do 1100 °F s odpovídajícími e.m. vlnovými délkami 2 až 10 mikronů. Tyto vlnové délky se nacházejí dále od spektra viditelného světla, a proto není viditelné světlo emitováno, tj. nedochází k žádnému záření.
Příklad: při 1800 °F (vysokointenzivní ohřívač) představuje 25 % celkové emise hodnotu 2,8 mikronů; při 900 °F (nízkointenzivní ohřívač) představuje 15 % celkové emise hodnotu 4,5 mikronů.
Při rozhodování o vhodném topném zařízení pro určitý prostor je první zřejmá otázka: Který ohřívač, vysokointenzivní nebo nízkointenzivní, bude pro mě nejlepší? K dosažení závěru je nutné tuto obecnou otázku rozdělit na několik jednodušších, které můžeme zodpovědět na základě jednoduchých fyzikálních principů.
1. Poskytuje vyšší sálavá účinnost u vysokointenzivního ohřívače automaticky lepší vytápění prostoru? Odpověď zní ne!
Z fyzikálních principů víme, že jakmile do určitého vysílače dodáme více tepelné energie, teplota stoupne a také stoupne průměrná frekvence vyzařované e.m. energie. Například při zvyšování sálavé účinnosti vysokointenzivního ohřívače dochází k posunu barvy do jasnější bílé. Víme také, že bílé světlo má malou tepelnou hodnotu.
2. Pohlcují všechny materiály stejné vlnové délky e.m. energie stejným způsobem? Odpověď je ne!
Zaměříme se zde na beton a vodu jako přijímače infračervené energie, protože tyto dvě složky jsou hlavními pohlcovači tepla v aplikaci vytápění prostorů. Beton reprezentuje podlahu konstrukce a voda reprezentuje lidské tělo. Všechny prvky mají jedinečnou schopnost absorbovat určité vlnové délky e.m. energie.
3. Je vzdálenost mezi nainstalovaným zařízením faktorem pro upřednostnění vysokointenzivního nebo nízkointenzivního vytápění? Prakticky vzato, odpověď je ne!
Intenzita výstupu infračerveného ohřívače je z velké části funkcí teploty, která je měřítkem tepla na jednotku plochy vysílače. 100 000 BTU/h přes vysílač o ploše 3 čtverečních stop bude působit mnohem intenzivněji než stejný výkon pro plochu vysílače o ploše 30 čtverečních stop.
4. Poskytuje tepelná účinnost dobré kritérium pro volbu mezi oběma možnostmi ohřívačů? Odpověď zní ne!
Tepelná účinnost je technický parametr, který lze použít pouze u větraných zařízení.
