Ogrzewacze mikatermiczne: budowa, zasada działania, zalety i wady

Problem oszczędzania zasobów stopniowo dotyka wszystkich dziedzin życia człowieka. Jeśli dziś nie oszczędzamy ciepła i energii, jutro będziemy musieli zmierzyć się z niedoborem zasobów naturalnych. Współczesna nauka ukierunkowana jest na opracowywanie energooszczędnych „inteligentnych” urządzeń, z których jednym jest mikatermiczny grzejnik z promieniowaniem podczerwonym.

Wszystko o budowie i zasadach działania nowatorskiego rodzaju urządzeń grzewczych dowiecie się Państwo z przedstawionego przez nas artykułu. Opowiemy o jego odmianach, charakterystycznych różnicach i zasadach wyboru. A także przeanalizujemy, czy promieniowanie cieplne na podczerwień jest w życiu codziennym szkodliwe czy pożyteczne.

Ogólne informacje o mikatermicznym grzejniku

Mikatermiczny grzejnik – to urządzenie elektryczne emitujące fale cieplne w podczerwieni. Ciepło na podczerwień to promieniowanie elektromagnetyczne zajmujące obszar widma między czerwonym krańcem światła widzialnego dla ludzkiego oka (długość fali λ = 0,74 µm) a promieniowaniem mikrofalowym (długość fali około 1–2 mm).

Grzejnik charakteryzuje się wielowarstwową konstrukcją. Każda z warstw niemetali i metali pełni ściśle określoną funkcję. Jedne izolują, inne koncentrują i odbijają fale cieplne. Zasada działania jest niezwykle prosta, a budowa mikatermicznego grzejnika na podczerwień jest w pełni zrozumiała.

Budowa mikatermicznego urządzenia grzewczego

Podstawą opracowania grzejnika MK są osiągnięcia technologii kosmicznych. Jednak zewnętrznie przypomina zwykły konwektor.

Urządzenie IR składa się z:

• elementu grzewczego – płytki mikowej, z zatopionymi w niej płaskimi elementami rezystancyjnymi lub drutowymi zwojami nichromowymi;
• izolatora zapobiegającego nadmiernemu nagrzewaniu się urządzenia (najczęściej wykonanego z użyciem bazaltu);
• metalowej obudowy urządzenia;
• ochronnej metalowej kratki, przez którą przechodzi promieniowanie podczerwone;
• podstawki podpór i rolek do przemieszczania.

Do sterowania i kontroli pracy urządzenie grzewcze jest wyposażone w:

• pilot zdalnego sterowania;
• panel dotykowy lub przyciskowy;
• regulator temperatury;
• tablica wskaźników, która pomaga zrozumieć, w jakim stanie znajduje się urządzenie;
• regulator mocy (większość dostępnych w sprzedaży modeli grzejników ma moc 1-2 kW).

Głównymi elementami roboczymi grzejników MK są grzejniki mikanitowe. Są one produkowane w technologii Micathermik (Mikatermik). Technologia ta polega na warstwowym nakładaniu miki na metalowe elementy grzejne.

Grzejnik mikanitowy umieszcza się w obudowie wykonanej z miki. Transportuje on energię cieplną otrzymaną z grzejnika do ogrzewanego pomieszczenia. Ciepło podczerwone kierowane jest na otaczające przedmioty, a od nich przekazywane do obsługiwanego pomieszczenia. Nie są przy tym wykorzystywane ani wodne, ani olejowe nośniki ciepła.

Grzejnik mikanitowy można zobaczyć tylko po demontażu urządzenia elektrycznego. Podczas demontażu ważne jest, aby nie uszkodzić grzejnika i nie zmienić jego położenia wewnątrz aparatu. Jeśli gęstość styku zostanie naruszona, efekt ogrzewania się zmniejszy.

Mikanit to papier sprasowany z najdrobniejszych płatków miki. Ten minerał o łuszczastej strukturze jest dość kruchy, jego warstwy są cienkie do ułamków milimetra. Mika ma dobre właściwości elektroizolacyjne, przewodzące ciepło i termoodporne. Jest często używana w elementach radiowych i kondensatorach.

Rozgrzewanie minerału następuje w bardzo krótkim czasie, osiągając 200 stopni i więcej. Dzięki syntetycznej produkcji miki zwiększa się długość fali podczerwonej, przy jednoczesnym zmniejszeniu intensywności promieniowania.

Po zmieszaniu mikanitu z termoodpornym spoiwem i ich sprasowaniu powstają odporne na ciepło płyty o dobrych właściwościach dielektrycznych, które można stosować w grzejnikach. Ponadto mika nie wydziela toksycznych składników podczas ogrzewania.

Warstwy miki izolują element grzejny od pozostałych części konstrukcji i przekazują ciepło. Grubość płytek miki jest starannie dobierana w zależności od ogólnych wymiarów urządzenia. Zwykle wynosi nie więcej niż 0,03–0,025 mm.

Rozszerzalność cieplna miki zawsze odpowiada rozszerzalności cieplnej rdzenia. Dzięki temu osiąga się maksymalną bezgłośność pracy, ponieważ eliminowane są wszelkie trzaski i stuknięcia wewnątrz urządzenia.

Pomiędzy elementem grzejnym a płytkami z miki znajdują się 2 dodatkowe warstwy: wewnętrzna i zewnętrzna. Warstwa wewnętrzna odbija ciepło, dzięki czemu następuje pełne oddawanie promieniowania podczerwonego do wybranej przestrzeni do ogrzewania. Warstwa zewnętrzna odpowiada za wzmocnienie przepływów temperatury.

Mikanitowy element grzejny umieszczany jest w metalowej obudowie z siatkowymi wkładkami. Przez perforowaną “powłokę” swobodnie przechodzi promieniujące ciepło podczerwieni. Konstrukcja jest przemyślana tak, że energia cieplna dostarczana przez urządzenie rozprowadza się po pomieszczeniu z maksymalną równomiernością.

Największe promieniowanie podczerwone z urządzenia mikatermicznego obserwuje się bezpośrednio przed nim, co należy uwzględnić przy rozmieszczaniu przedmiotów. Nie zaleca się instalowania urządzenia naprzeciwko łóżka lub w bezpośrednim sąsiedztwie biurka.

Oprócz promieniowania cieplnego podczerwieni z uruchomionego grzejnika MK rozchodzi się odczuwalny strumień ciepłego powietrza unoszącego się przez górną część kratki (metoda konwekcji), chociaż sama obudowa urządzenia się nie nagrzewa.

Podczas pracy urządzenie emituje fale podczerwone i elektromagnetyczne, które znajdują się w bezpiecznym dla istot żywych zakresie. Dzięki temu grzejniki mikatermiczne można stosować w przedszkolach lub szpitalach.

Zasada działania grzejnika MK

Działanie każdego grzejnika mikatermicznego opiera się na przekazywaniu ciepła przez promieniowanie podczerwone (80% całkowitej wydajności) oraz metodą ogrzewania konwekcyjnego dzięki tworzeniu ruchu powietrza spowodowanego różnicą temperatur (20%). Dzięki połączeniu dwóch metod ogrzewania osiąga się maksymalną możliwą efektywność.

To znaczy, że ogrzewa on objętość powietrza i przedmioty za pomocą promieniowania podczerwonego na odległość. Dzięki temu przekazywanie ciepła następuje znacznie szybciej w porównaniu z grzejnikiem wodnym lub olejowym. Zwykły grzejnik wodny, gazowy lub konwektor elektryczny ogrzewa tylko to powietrze, które styka się z jego żebrami.

Grzejnik MK przekazuje energię do obiektu przy minimalnym rozpraszaniu. Obiektem mogą być przedmioty, zwierzęta i ludzie. Co więcej, rzeczy i ściany po oddziaływaniu fal podczerwonych same stają się źródłami ciepła i ogrzewają powietrze.

Poza zasięgiem działania promiennika podczerwieni pomieszczenie praktycznie się nie nagrzewa. Przy czym gęstość strumienia cieplnego maleje wraz ze wzrostem odległości między grzejnikiem a przedmiotem.

Jednak promiennik podczerwieni jest niezastąpiony, jeśli trzeba szybko ogrzać jakiś jeden przedmiot w pomieszczeniu. Sama obudowa urządzenia, izolowana masą z zastosowaniem bazaltu, nie osiąga wysokich temperatur (powyżej 60 stopni), co eliminuje możliwość poparzenia przy przypadkowym kontakcie z urządzeniem.

Najlepiej kupować grzejniki mikatermiczne w stalowej obudowie. Takie konstrukcje nie boją się zewnętrznych oddziaływań mechanicznych od uderzeń i upadków. Ponadto nagrzewają się bardzo szybko.

Nie można jednak suszyć ubrań na grzejniku, ponieważ istnieje ryzyko zapłonu. Niektóre materiały syntetyczne, które dostaną się na obudowę urządzenia, mogą się stopić lub zapalić. Wyjątkiem są specjalne ulepszone modele wyposażone w półki na buty lub składane suszarki do czystej bielizny.

Technicznie zasada działania elementów grzejnika mikatermicznego jest dość prosta. Po podłączeniu urządzenia do sieci zaczyna nagrzewać się płyta. Nagrzewa się do 200-400 stopni Celsjusza i przekazuje ciepło warstwom mikowym.

Dostarczona płytom mikowym energia elektryczna przekształca się w promieniowanie podczerwone skierowane na przedmioty wokół urządzenia. Cały ten proces trwa kilka minut, a w pomieszczeniu robi się ciepło niemal natychmiast po włączeniu urządzenia.

Niewielkie pomieszczenie (do 20 m²) może zostać ogrzane urządzeniem mikatermicznym w 10 minut. Gdy powietrze w pokoju osiągnie wymaganą temperaturę, w urządzeniu zadziała termostat wyłączający grzejnik. Sprzęt można ustawić na automatyczne utrzymywanie komfortowej temperatury w pomieszczeniu.

Wysoka efektywność energetyczna i oszczędność to główne cechy grzejników mikatermicznych. Charakteryzują się dużą mocą, więc zużywają mniej energii elektrycznej o około jedną trzecią w porównaniu ze zwykłymi konwektorami. Sprawność grzejnika na podczerwień wynosi około 90%.

Przydatne opcje dodatkowe

Standardowe grzejniki MK mają minimalną liczbę ustawień, ale niektóre z nich posiadają różne dodatkowe elementy w zależności od modyfikacji.

Do takich elementów należą:

• wbudowane termoregulatory umożliwiające kontrolowanie kilku strumieni powietrza;
• wyświetlacze ciekłokrystaliczne z funkcjami ochronnymi;
• jonizatory i nawilżacze powietrza;
• timery itp.

Wiele grzejników mikatermicznych ma funkcję ochrony pomieszczenia przed zamarzaniem. Jeśli aktywuje się tę opcję i zainstaluje urządzenie w nieogrzewanym pomieszczeniu, będzie ono automatycznie włączać się, gdy temperatura w pomieszczeniu zbliży się do zera.

Ponadto niektóre grzejniki są wyposażone w stopień ochrony IP24, który chroni przed wilgocią i zapobiega ryzyku uszkodzenia urządzenia lub zwarcia w przypadku zalania urządzenia wodą.

Wszystkie dodatkowe urządzenia są początkowo wbudowane w konstrukcję grzejnika mikatermicznego. Dokładne wyposażenie zależy od parametrów technicznych grzejnika: jego mocy, sposobu montażu i wymiarów.

Klasyfikacja według kierunku promieniowania

Wszystkie mikatermiczne promienniki dzielą się na:

• urządzenia jednostronne, w których promienie podczerwone skierowane są tylko w jedną stronę;
• urządzenia dwustronne, emitujące ciepło w obie strony po bokach urządzenia;
• agregaty cylindryczne, posiadające okrągłą strefę promieniowania podczerwonego.

Promienniki jednostronne mogą być ścienne lub podłogowe. Mają przednią siatkową stronę i tylną. Tylna strona posiada małe otwory wentylacyjne w dolnej części.

Promienniki dwustronne montuje się na podłodze. Mają dwie płyty robocze, które wytwarzają promienie podczerwone. Płyty grzejne wyposażone są w metalowe siatki. Promienniki jednostronne i dwustronne kierują promienie podczerwone poziomo wzdłuż podłogi.

Poziome podawanie promieni IR sprzyja nierównomiernemu rozkładowi ciepła w pomieszczeniu. Przy promieniowaniu podczerwonym najcieplejsze powietrze znajduje się bliżej podłogi, co pozwala utrzymać stopy w cieple. Wyżej w kierunku sufitu jest zazwyczaj chłodniej.

Promienniki należy instalować w najzimniejszych częściach pomieszczenia. Nie zaleca się jednak ich używania w pomieszczeniach o wysokiej wilgotności (łazienki, pralnie, prysznice). W takich miejscach instaluje się urządzenia elektryczne z ochroną przed działaniem wilgoci zawieszonej w powietrzu.

W promiennikach cylindrycznych lub owalnych znajdują się emitory o niestandardowej konfiguracji (półkoliste lub rurkowe). Można je mocować do sufitu lub ścian w zależności od specyfiki konstrukcji. Promienniki cylindryczne wyróżniają się okrągłą strefą kierunkową promieniowania podczerwonego.

Popularne zastosowania

Promienniki podczerwone mogą być używane w pomieszczeniach zamkniętych i otwartych. Za ich pomocą można ogrzać taras, balkon, pokój dziecięcy lub salon. Również mikatermiczne urządzenia z możliwością ogrzewania konwekcyjnego nadają się do zapobiegania powstawaniu lodu na klatce schodowej.

Ponieważ podczas ogrzewania pomieszczenia promieniami podczerwonymi w powietrzu nie ubywa tlenu (i nie wysusza się ono), zaleca się stosowanie urządzeń IR w pomieszczeniach, w których mieszkają małe dzieci, astmatycy lub alergicy.

Ale mikatermiczne systemy służą nie tylko osobom prywatnym, są one poszukiwane w:

• medycynie do terapii pacjentów z zaburzeniami przepływu krwi, patologiami sercowo-naczyniowymi, migrenami oraz częstymi ostrymi infekcjami dróg oddechowych;
• weterynarii do leczenia zwierząt;
• gabinetach masażu (masaż pod wpływem promieniowania podczerwonego sprzyja redukcji wagi);
• biurach do niszczenia wirusów i bakterii.

Za pomocą mikatermicznych promienników można tworzyć kurtyny cieplne nad oknami panoramicznymi oraz innymi przeszkleniami, które charakteryzują się słabymi właściwościami izolacyjnymi.

Aby zniszczyć bakterie, mikatermiczny grzejnik należy pozostawić włączony na kilka godzin. Nie zaleca się jednak używania tego urządzenia wyłącznie do dezynfekcji, ponieważ nie zabija ono wszystkich wirusów, grzybów i pleśni znajdujących się w pomieszczeniu.

Zalety i wady mikatermicznych grzejników

Zalety i wady mikatermicznego grzejnika wynikają z zasady działania i konstrukcji urządzenia.

Urządzenie posiada imponującą liczbę zalet, do których należą:

• energooszczędność;
• wysoka szybkość nagrzewania;
• kompaktowość obudowy;
• stylowy wygląd;
• niewielka waga (w zależności od typu urządzenia waha się w zakresie 3-4 kg);
• bezpieczeństwo;
• utrzymanie zdrowego mikroklimatu w pomieszczeniu;
• minimalny hałas podczas pracy itp.

Ponadto mikatermiczny grzejnik zapobiega rozwojowi mikroflory bakteryjnej i wirusowej, a także zabija grzyby w pomieszczeniu. Jednak to urządzenie nie ma działania bakteriobójczego i nie może być używane na równi z lampami ultrafioletowymi do kwarcyzacji.

Podczas pracy urządzenia na podczerwień pod sufitem nie tworzy się nagromadzenie masy powietrza. Dzięki temu sprzęt IR doskonale nadaje się do pomieszczeń z wysokimi sufitami, ponieważ ciepło nie będzie rozpraszać się po całej powierzchni. Przez otwory w obudowie urządzenia dostaje się jednak dużo kurzu, którego praktycznie nie można stamtąd usunąć.

Po włączeniu urządzenia kurz i brud nagrzewają się i nieprzyjemnie pachną. Zapach zniknie dopiero, gdy kurz całkowicie się wypali. Warto zauważyć, że taki smród mikatermiczny grzejnik będzie wydzielać za każdym razem, gdy przez dłuższy czas pozostanie wyłączony.

Jak prawidłowo wybrać odpowiedni model?

Przy zakupie mikatermicznego grzejnika należy kierować się charakterystyką pomieszczenia, w którym będzie on umieszczony. Orientacyjnie na każde 10 mkw. mieszkania należy przyjąć 1 kW mocy bez uwzględnienia strat ciepła.

Jeśli będzie to jedyne źródło ciepła, należy wybrać urządzenie o większej mocy. Jeśli natomiast grzejnik na podczerwień jest kupowany do małego domku letniskowego, można wybrać urządzenie o mocy nie większej niż 70 W na 1 mkw.

W rzeczywistości ogrzanie pomieszczenia tylko jednym mikatermicznym grzejnikiem jest trudne, ponieważ trzeba bardzo dobrze przemyśleć umiejscowienie urządzenia. Maksymalne nagrzanie powietrza i przedmiotów będzie obserwowane tylko w odległości kilku metrów od panelu przedniego.

Przed zakupem grzejnika MK należy poprosić sprzedawcę o wszystkie niezbędne dokumenty towarzyszące, w tym świadectwo higieniczne dla izolatora. Lepiej kupować sprzęt z izolatorem bazaltowym, który można stosować nawet w przemyśle spożywczym (informacje na ten temat zazwyczaj znajdują się w świadectwie higienicznym).

Każde urządzenie elektryczne wymaga terminowej i pełnej opieki. Ze względu na specyfikę budowy mikatermiczne grzejniki należy regularnie odkurzać i przecierać wilgotną szmatką, aby oczyścić je z nagromadzonego kurzu. Przed czyszczeniem urządzenia należy odłączyć je od zasilania.

Szkodliwość fal podczerwonych dla organizmu – mit?

Fale podczerwone to tradycyjne promieniowanie elektromagnetyczne, podobne w strukturze do promieni słonecznych. Szkodliwość i korzyści promieniowania IR zależą od głębokości penetracji tych fal w skórę.

Istnieją 3 rodzaje urządzeń grzewczych w zależności od długości fal i temperatury żarzenia elementu grzejnego:

• urządzenia z maksymalnym nagrzewem do 300 stopni i długością fali 50-200 mikronów;
• aparaty nagrzewające się do 600 stopni, z długością fali 2,5-50 mikronów;
• grzejniki z nagrzewem do 800 stopni i długością fali 0,7-2,5 mikrona.

Czyli im wyższa temperatura żarzenia urządzenia, tym więcej krótkich fal będzie emitowanych. Dla zdrowego człowieka bezpieczne są fale cieplne o długości około 9,6 mikrona. Producenci w paszporcie technicznym urządzenia podają zakres promieniowania podczerwonego.

Informacje o zakresie promieniowania podczerwonego można znaleźć w dokumentacji towarzyszącej grzejników lub na pudełku produktu. Brak tych informacji świadczy o poważnych naruszeniach ze strony producenta.

Zazwyczaj waha się w granicach 2-10 mikronów. Intensywność promieniowania IR zależy od właściwości nagrzanej powierzchni (zwłaszcza jej współczynnika emisyjności). Najsilniejsze promieniowanie pochodzi z nagrzanego czarnego obiektu.

Każde długotrwałe, ukierunkowane promieniowanie podczerwone wywiera negatywny wpływ na organizm człowieka, który objawia się:

• wysuszaniem skóry;
• pogorszeniem wzroku (przy długotrwałym naświetlaniu wzrasta ryzyko rozwoju zaćmy);
• zaburzeniem struktury błon komórkowych (charakterystyczne dla krótkich fal podczerwonych) itd.

Szczególnie niebezpieczne jest instalowanie mocnego grzejnika sufitu w pomieszczeniu z niskimi sufitami. W takim przypadku promienie podczerwone będą stale ogrzewać głowę człowieka i mogą prowadzić do rozwoju wszelkiego rodzaju chorób.

Jednak rzeczywistą szkodę te grzejniki na podczerwień mogą wyrządzić tylko w przypadku stałego, ukierunkowanego strumienia na człowieka. Idealnie urządzenia należy instalować tak, aby grzejniki oddawały ciepło ścianom lub meblom, ale nie były skierowane na człowieka.

Grzejnik nie powinien być cały czas skierowany na człowieka. Promieniowanie podczerwone jest korzystne tylko w małych ilościach.

Jednak w Japonii i Europie całe instytuty opracowują metody walki z rakiem oparte na wpływie promieniowania podczerwonego. W trakcie badań naukowych udowodniono, że fale podczerwone, sięgając do 14-20 cm w głąb skóry, przeprowadzają skuteczną detoksykację komórek.

Dzieje się to poprzez selektywną hipertermię, zwiększenie cyrkulacji biochemicznej i eliminację zastojów w tkankach. Efekt zastosowania promieniowania zależy od odpowiednio dobranych schematów, a mikatermiczny grzejnik jest całkowicie bezpieczny dla zdrowia, jeśli przy jego instalacji kierujemy się zdrowym rozsądkiem.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

W filmie przedstawiono przegląd grzejnika mikatermicznego MK-1501 – innowacyjnego urządzenia, na przykładzie którego można zrozumieć zasadę działania nagrzewnic podczerwonych:

Grzejnik mikatermiczny to innowacyjne urządzenie elektryczne, używane do ogrzewania pomieszczeń. Jego działanie opiera się na promieniowaniu podczerwonym z elementów mikowych. Urządzenie charakteryzuje się wysoką nieefektywnością i efektywnością energetyczną, kompaktowością i wielofunkcyjnością.

Chcesz podzielić się własnym doświadczeniem w wyborze grzejnika na podczerwień? Masz przydatne informacje na temat artykułu? Proszę, pisz komentarze w bloku poniżej, zamieszczaj zdjęcia, zadawaj pytania.