Sálavé vytápění. Teplo ihned a tam, kde ho potřebujeme

Elektrické sálavé vytápění je přirozený, nejrychlejší a nejúčinnější způsob, jak zajistit příjemnou teplotu. Ihned po jeho spuštění zaznamenáme zvýšení teploty. Sálavá topidla se hodí do novostaveb, starších domů či bytů, ale i chalup a chat s občasným provozem. Nebo ven do zahradní restaurace, pod pergolu, přístřešek, na balkon ap. Ukažme si možnosti tohoto pokrokového vytápění.

Elektrická sálavá topidla představují dosud nepřekonaný koncept. Prvotně jsou ohřívány stěny, předměty, případně lidé a až následně od nich se ohřívá vzduch. Sálavým topidlem vytápíme jen požadovaný prostor, žádné teplo ani jiná energie neutíká ven, výjimkou jsou samozřejmě venkovní aplikace.

V uzavřených místnostech má sálavé vytápění stoprocentní účinnost. To znamená, že veškerá dodaná energie se přemění na teplo. Žádná „neutíká” komínem a neztrácí se v trubkách mimo vytápěný prostor.

Je důležité, že příjemnou teplotu docílíme u sálavého vytápění při nižší teplotě vzduchu, než u běžného vytápění. To hraje roli i v energetických úsporách. Sálavým topidlem totiž prvotně nastavíme správnou teplotu prostorového tepelného záření, od něhož se následně ohřívá vzduch. A hlavně, teplotu tepelného záření vnímáme 2 až 3 krát intenzivněji, než teplý nebo chladný vzduch. Je proto logické prvně ustavit vhodnou teplotu prostorového tepelného záření a nepřetápět zbytečně vzduch.

Sálavé vytápění je inspirováno přírodou. Slunce, nejznámější sálavé topidlo, má povrch ohřátý na 5 505 °C a dodává na Zemi světlo a sálavé teplo, které sem dorazí za 8 minut. Jeho paprsky cítíme okamžitě a po chladné noci jsou nám velmi příjemné, přestože k nám teplo „padá” shora.

Poznámka

Teplo, které klesá dolů, zní mnoha lidem absurdně. Myslí si, že jediným nositelem tepla je teplý vzduch, který vždy stoupá. Ve skutečnosti je hlavním nositelem tepla v místnostech, halách a také venkovním prostředí tepelné záření. Jenže to je za běžných teplot neviditelné.

Kdybychom mohli nahlédnout do dutiny v nějakém materiálu, ohřátém na teplotu 650 °C, viděli bychom jasně červené tepelné záření – světlo. Po vychladnutí dutiny na 0 °C záření nezmizí, jen zchladne a stane se neviditelným. Sice se sníží jeho intenzita (asi na pouhé procento), přesto dokáže transportovat mnohem větší energie, než proudící vzduch.

Jak sálavá topidla fungují

Rozlišíme dva případy, jednak uvnitř místností a jednak venku – na balkoně, pod pergolou, v altánu nebo ve volné přírodě.

1) Sálavá topidla v místnosti

Fáze start. Veškerá dodaná elektrická energie se v sálavém topidle využije na ohřátí sálavého zářiče na jmenovitou teplotu podle typu topidla a jeho výkonu. Zářič sálá teplo na stěny místnosti, podlahu, strop a další plochy, ty sálání pohlcují a ohřívají se. Tyto plochy, ohřáté již na úroveň dotykových teplot do cca 40 °C, také sálají do místnosti a zároveň pohlcují sálání od ostatních ploch. V prostoru se – podobně jako v uvedené dutině – ustálí prostorové tepelné záření na úrovni teploty stěn. Dodejme pro úplnost, že ohřáté povrchy ohřívají i vzduch, který je s nimi v kontaktu, a který získané teplo roznáší vedením a prouděním.

Fáze ustálení teploty. S tím, jak rostou teploty stěn a prostorového záření, můžeme snižovat výkon sálavých topidel, případně lze některé vypnout. Jak už bylo řečeno, sálavou tepelnou energii člověk intenzivněji vnímá, a tak lze při zajištění optimální tepelné pohody vytápět na nižší teplotu, než jsme zvyklí u běžných vytápění, založených na ohřevu vzduchu.

2) Sálavá topidla venku

Princip je v zásadě stejný. Sálavé topidlo ohřívá okolní plochy, stěny a konstrukce venkovní stavby. Např. strop altánu, stěny, stoly, židle a podobně. Ty pak sálají do prostředí příjemné sálavé teplo, které se mísí s okolním tepelným zářením. Venku do hry vstupuje i proudění vzduchu, tzn. vítr. Sálavé topidlo by proto mělo mít podporu ve zmíněných plochách, které osálává. Nemělo by sálat jen do volného chladného prostoru. Je také vhodné omezit možnost vzniku průvanu.

Rozdělení sálavých topidel

Liberecká společnost Able Electric s.r.o. má pro český trh připraven široký sortiment sálavých topidel nejlepších světových výrobců a značek, jmenujme zejména TANSUN (Spojené Království), BURDA (Německo), HEATSTRIP (Německo) nebo SMARTHEATER (Čína).

Rozsah použití těchto sálavých topidla je velmi široký, od bytových aplikací až po rozlehlé sály, historické budovy, průmyslové haly nebo již zmíněné venkovní aplikace. Jde vesměs o technologicky a designově vysoce vyspělá zařízení, konkrétním aplikacím je podřízen návrh počtu a typu sálavých topidel.

Sálavá topidla lze rozdělit do tří základních skupin.

1) Nízkoteplotní sálavá topidla

Jde o tmavá topidla ohřátá na teploty kolem 100 °C. Vyzařované spektrum má energetickou intenzitu kolem 1 100 W/m2 s nejsilněji zastoupenou vlnovou délkou kolem 7,7 mikrometrů.

Nízkoteplotním sálavým topidlem je také lidské tělo: člověk při teplotě pokožky 30 °C vyzařuje tepelné záření s nejsilněji zastoupenou vlnovou délkou 9,55 mikrometrů a intenzitou 480 W/m2. Okolí o teplotě 20 °C mu ale vrací zářivou energii přibližně 420 W/m2. Rozdíl 60 W/m2 znamená při ploše povrchu těla 1,7 m2 celkovou tepelnou ztrátu lehce přes 100 W. Není tedy náhodou, že při výpočtu potřeby energie na vytápění při navrhování domu se každý obyvatel považuje za zdroj tepla o výkonu 100 W.

2) Středněteplotní sálavá topidla

Tato infračervená topidla pracují při teplotách od 600 °C až 900 °C, což představuje zářivý energetický tok o intenzitě od 32 960 W/m2 do 110 000 W/m2 (z každého 1 m2 zářivé plochy). Nejvíce zastoupené vlnové délky jsou 3,3 mikrometru (pro teplotu 600 °C), resp. 2,5 mikrometru (900 °C).

3) Vysokoteplotní sálavá topidla

Povrchové teploty (a intenzity vyzařování) bývají v tomto případě od 2 000 °C (1 513 900 W/m2), 2 300 °C (2 485 700 W/m2) nebo až 2 600 °C (3 863 800 W/ m2). Odpovídající nejvíce zastoupené vlnové délky jsou 1,27 mikrometru, resp. 1,13 mikrometru, resp. 1,01 mikrometru. Všechny září velmi vydatně, a proto mají velmi malé plochy. Vyzařují i velkou část světelného (viditelného) záření, ale to se po pohlcení stěnami mění v teplo a počítá se s ním jako s teplem. (Všechny výše uvedené vlnové délky sálání a sálavé intenzity byly spočteny podle Planckova zákona a Stefanova-Boltzmannova zákona.)

Všechna sálavá topidla, která dodává společnost Able Electric, mají 100% účinnost. Vysokoteplotní sálavá topidla mají pak nejvyšší sálavé výkony.

Studie: vytápění venkovských chalup

Jde o zařízení, které občas a jen na několik dní hostí návštěvu. Ta obvykle zatopí v kamnech a trvá den či více, než se prohřejí vlhké stěny místností tak, aby se pobyt stal příjemným. Sotva se tak stane. Návštěva odjíždí a zanechává po sobě – jen z dýchání – desítky litrů vody, tedy další vlhkost. Chalupa vychladne, vlhkost zkondenzuje ve stěnách a za pár měsíců se vše opakuje. Sálavá topidla jsou v tomto případě ideální. Po jejich zapnutí se velmi rychle (v řádu minut) prohřejí stěny a ustaví se příjemná prostorová teplota, kterou vytváří zejména prostorové tepelné záření. Stěny začínají vysychat a my můžeme vlhkost odvětrávat otevřenými okny. Přitom zjistíme, že chladivý vzduch z venku nám téměř nevadí, protože teplota prostorového záření, kterou pociťujeme nejvíc, zůstává stejná. Po prohřátí stěn můžeme snížit příkon sálavých topidel, spouštět je jen občas nebo vypnout. Stylová původní kamna mohou sloužit dál a dokreslovat pohodu.

Více informací naleznete na stránkách www.salava-topidla.cz.

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek, Jiří: Tepelné záření a navrhování reflexních fólií do staveb. Vydala Vega společnost s ručením omezeným v roce 2014.

¹) Zpracováno z technické dokumentace podkladů Able Electric a poznatků autora
Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Archiv firmy