Grzejnik na podczerwień foliowy: budowa, zasada działania, przegląd typów systemów IR

Systemy ogrzewania dla pomieszczeń niemieszkalnych i mieszkalnych są dostępne na rynku w ogromnej ilości. I wśród całej tej różnorodności foliowy ogrzewacz na podczerwień wyróżnia się wysoką sprawnością, długą żywotnością i podwyższonym bezpieczeństwem eksploatacji.

W prezentowanym przez nas artykule szczegółowo opisano zasadę działania urządzeń stosowanych do tworzenia ogrzewania promiennikowego. Wymieniono zalety i wady, podano parametry techniczne. Przedstawimy opcje zastosowań i sposoby urządzenia popularnych systemów foliowych.

Urządzenia elektryczne do ogrzewania IR

Skrót PLEN oznacza «foliowy promiennikowy grzejnik elektryczny» lub po prostu «foliowy grzejnik elektryczny». Używanie grzewczej folii IR jest dopuszczalne zarówno jako dodatkowe, jak i podstawowe źródło ciepła.

W rzeczywistości jest to folia z wewnętrznymi elementami grzewczymi, emitującymi fale podczerwone w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego.

Zalety zasady podczerwieni

Ogrzewanie mas powietrza w pomieszczeniu z danego źródła może odbywać się poprzez:

• przewodność cieplną;
• konwekcję;
• promieniowanie cieplne.

Pierwsze dwie zasady wymiany ciepła są stosowane w grzejnikach wodnych i olejowych, a także w wentylatorach ze spiralnymi elementami grzewczymi.

W nich najpierw za pomocą czynnika grzewczego lub TEN-a nagrzewa się pewna powierzchnia robocza, od której następnie następuje ogrzewanie powietrza w pomieszczeniu w jej bezpośrednim sąsiedztwie. Potem za pomocą naturalnej lub wymuszonej konwekcji następuje wymiana powietrza już w całym pomieszczeniu.

Foliowe ogrzewacze IR należą do systemów grzewczych, które ogrzewają nie bezpośrednio powietrze w pomieszczeniu, ale najpierw powierzchnie ścian, mebli, podłogi i sufitu w nim

Promieniowanie cieplne polega na przekazywaniu ciepła ze źródła za pomocą promieniowania elektromagnetycznego w spektrum podczerwieni. Powietrze bezpośrednio od promieni IR nie może się nagrzać.

Są w stanie ogrzać tylko powierzchnie z materiałów stałych. To znaczy, że najpierw w wyniku działania systemu ogrzewania PLEN nagrzewają się meble i wykończenie w pomieszczeniu, a następnie oddają one ciepło powietrzu.

Promienie IR często nazywane są «promieniowaniem cieplnym», ponieważ człowiek odbiera efekt działania urządzeń na podczerwień dotykowo jako uczucie ciepła, które nie powoduje żadnego dyskomfortu.

Ciepło na podczerwień to fale elektromagnetyczne w zakresie 0,74–2000 µm. Jeśli spojrzeć na Słońce, to około 40% jego promieniowania docierającego do Ziemi przypada na światło widzialne, a około 10% i 50% odpowiednio na promienie UV i IR.

Folie grzejne na podczerwień generują energię cieplną o długości fali około 9,2 µm. Dla człowieka takie promienie są całkowicie bezpieczne i naturalne, ponieważ najbardziej przypominają «światło słoneczne». Same ludzkie ciało emituje ciepło w widmie podczerwieni o długości fali 9,6 µm.

Budowa foliowego systemu ogrzewania

Folie grzejne IR zawierają trzy główne elementy:

• grzejny;
• przekazujący;
• emitujący.

Pierwszy przekształca energię elektryczną w cieplną. Drugi rozprowadza powstałe ciepło po całej powierzchni PLEN-u, a trzeci emituje promienie podczerwone.

Oprócz folii grzejnej IR, w skład systemu ogrzewania foliowego wchodzą również termoregulator z jednym lub kilkoma czujnikami temperatury oraz kable do podłączenia grzejnika do sieci elektrycznej.

Element grzejny w PLEN-ie wykonany jest z przewodnika o wysokiej rezystancji. Zazwyczaj jest to cienki pasek nichromu (z niego wykonuje się spirale w TEN-ach) lub węgla. Przy czym praktycznie wszyscy producenci foliowych grzejników IR przeszli obecnie na drugą opcję. Karbon jest bardziej ekonomiczny, tani i efektywny.

Element przekazujący to warstwa folii aluminiowej, która charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną. Umieszczona jest po jednej lub obu stronach folii IR. Niektórzy producenci w ogóle nie używają aluminium, polegając wyłącznie na materiale emitującym.

Górna warstwa omawianego grzejnika foliowego po obu stronach wykonana jest z PET (politereftalanu etylenu). Folia z tego termoplastu charakteryzuje się wysokim współczynnikiem emisyjności IR, spokojnie wytrzymuje temperatury do +200⁰C i jest doskonałym dielektrykiem.

Folia zabezpiecza wewnętrzne elementy grzejne przed kondensatem i wilgocią, tworzy z rozproszonych komponentów jednolity system grzewczy, a także redukuje ryzyko porażenia prądem praktycznie do zera.

Folia na podczerwień jest zaprojektowana tak, aby elementy grzejne wewnątrz niej mogły nagrzewać się tylko do +55°C. Temperatury wyższe są praktycznie wykluczone; podobne nagrzewanie jest możliwe tylko krótkotrwale w sytuacji awaryjnej przy gwałtownym skoku napięcia w sieci.

Obliczenia i montaż foliowego grzejnika na podczerwień wykonuje się z uwzględnieniem, że folia będzie pracować nie stale, ale w krótkich odstępach czasu od kilku sekund do kilku minut.

To znaczy, że taki grzejnik na podczerwień szybko podnosi temperaturę powierzchni w pomieszczeniu do wymaganych wartości, a następnie jest wyłączany przez termostat. I potem ponownie zasilany jest z sieci elektrycznej tylko od czasu do czasu w miarę ochładzania się powietrza w pomieszczeniu.

Zakres zastosowania podczerwieni PLEN

Folie promiennikowe najczęściej stosowane są jako uzupełnienie ogrzewania wodnego. W regionach południowych mogą służyć jako główny system ogrzewania. Trzeba tylko prawidłowo obliczyć potrzebną dla danej sytuacji powierzchnię folii na podczerwień.

Za pomocą foliowego grzejnika na podczerwień można ogrzewać podłogę całkowicie lub strefowo. Montuje się go na suficie i połaciach poddasza, ścianach w zwykłych pomieszczeniach mieszkalnych, a nawet w łaźniach, ponieważ folie o IP 54 spokojnie znoszą podwyższoną wilgotność.

Dopuszcza się instalowanie foliowych grzejników na podczerwień w:

• domach mieszkalnych poza miastem;
• mieszkaniach w miastach;
• łaźniach i saunach;
• pomieszczeniach produkcyjnych i magazynowych;
• podwórzach dla zwierząt;
• garażach z ogrzewaniem i bez;
• szklarniach itp.

Nie ma zasadniczych ograniczeń w stosowaniu omawianych niskotemperaturowych grzejników elektrycznych. Jedynym ograniczeniem dla urządzenia ogrzewania na podczerwień jest to, że pomieszczenie musi mieć wysokość do 3 metrów. Jeśli sufity są wyższe, konieczne będzie zainstalowanie wysokotemperaturowych i droższych modeli grzejników na podczerwień.

Charakterystyka i rodzaje folii IR

Elektryczne grzejniki na podczerwień dzielą się na dwa rodzaje – niskotemperaturowe i wysokotemperaturowe. Pierwsze są w stanie nagrzać się tylko do +50 ⁰C, a drugie nawet do 200 ⁰C. W gospodarstwie domowym stosuje się tylko warianty pierwszego typu w postaci PLEN lub lampowych czy panelowych urządzeń przeznaczonych do pracy z sieci elektrycznej 220 V.

Grubość samych folii na podczerwień nie przekracza 1 mm, ale są jeszcze metalowe zaciski do podłączenia ich do okablowania, które są nieco grubsze.

Niskotemperaturowe foliowe grzejniki na podczerwień mają następujące parametry techniczne:

1. Napięcie znamionowe – 220 woltów.
2. Maksymalna temperatura nagrzewania folii – 40–55⁰C w zależności od modelu i producenta.
3. Stopień ochrony IP – od «22» do «67».
4. Waga maty grzewczej – około 500 gramów/m².
5. Moc jednostkowa – 150–300 W/m².
6. Obciążenie prądowe – 0,68–1,4 A/m².
7. Długość – 0,25–7 m.
8. Szerokość – 0,5–1 m.

Producenci udzielają gwarancji na folię na podczerwień na 10–15 lat. Jednak w rzeczywistości takie systemy grzewcze służą nawet do pół wieku.

Ze względu na sposób montażu foliowe promienniki IR dzielą się na:

• ścienne – «obrazy grzewcze» (do dodatkowego lokalnego ogrzewania);
• sufitowe – za sufitami napinanymi i podwieszanymi;
• podłogowe – «podłogi grzewcze».

Analog podłogowy pod względem efektywności nieco ustępuje sufitowemu. Foliowej podłogi grzewczej nie można układać pod szafami, łóżkami i sofami. A meble w pomieszczeniu mieszkalnym zawsze zajmują sporo miejsca. «Obrazy» i zwykłe folie za dekoracją na ścianie – to najgorszy sposób wykorzystania foliowych promienników IR.

Najbardziej efektywny jest wariant sufitowy, promienie podczerwone z sufitu obejmują maksymalną możliwą powierzchnię w pomieszczeniu.

Folie grzewcze na podczerwień są produkowane w postaci:

• modeli o zadanych wymiarach (np. «ZEBRA» lub «NIRWANA»);
• płatów do indywidualnego przycięcia na wymiary projektowe, produkowane są o szerokości od 50 do 100 cm.

Pierwszego wariantu nie można ciąć na miejscu montażu. Takie systemy są produkowane w gotowej postaci, wystarczy podłączyć przewody za pomocą zacisków. Należy je bardzo starannie dobierać z dostępnego u producenta asortymentu wymiarowego, aby późniejszy montaż nie sprawiał problemów.

Drugi wariant folii sprzedawany jest w rolkach o długości do 7 metrów. Ten wariant podłogi grzewczej na podczerwień można przyciąć pod wymagane rozmiary bezpośrednio w pomieszczeniu zwykłymi nożyczkami.

Zalety i wady ogrzewaczy foliowych

Zalety folii grzewczych na podczerwień są następujące:

1. Wysokie bezpieczeństwo i niezawodność.
2. Minimalny czas montażu systemu ogrzewania elektrycznego.
3. Maksymalnie szybkie i komfortowe dla człowieka nagrzewanie pomieszczenia.
4. Estetyczny wygląd systemu grzewczego, który jest całkowicie ukryty za dekoracją.
5. Pełna automatyzacja pracy grzejnika, a w konsekwencji brak konieczności konserwacji.
6. Wysoka efektywność.
7. Zerowe ryzyko wycieków wody (czynnika grzewczego) z grzejników.
8. Brak problemów z wysuszaniem i wypalaniem tlenu w powietrzu w pomieszczeniu.
9. Absolutna cisza pracy.
10. Brak konwekcji – brak osiadającego wszędzie kurzu.
11. Możliwość ustawienia w każdym pokoju w domu własnego mikroklimatu zgodnie z zadanymi parametrami.
12. Brak gwałtownych wahań temperatury na wysokości (różnica między podłogą a sufitem będzie w granicach 2–3 stopni).

Przewody i elementy grzejne w nagrzewnicy podczerwieni są niezawodnie zalutowane w folię PET w warunkach fabrycznych. Ponadto w takim systemie grzewczym nie ma w ogóle części ruchomych. Nie ma się co zużywać, psuć ani korodować.

W domu o powierzchni 100 metrów kwadratowych, system folii IR wraz z okablowaniem i zabezpieczeniami w rozdzielnicy montuje się w ciągu 2–3 dni. Najważniejsze, aby sieć była zaprojektowana na wymagane obciążenia.

Włączanie/wyłączanie grzejnika elektrycznego odbywa się za pomocą termostatu, który monitoruje temperaturę w pomieszczeniu za pomocą wbudowanych czujników i samodzielnie podaje zasilanie do elementów grzejnych. Istnieją również programowalne termostaty, które umożliwiają ustawienie różnych trybów dla różnych pomieszczeń i pór dnia.

Wysoka oszczędność użytkowania grzejników IR wynika z krótkotrwałości ich pracy; termostat włącza je łącznie tylko na 10–20 minut w ciągu godziny.

Z wad foliowych grzejników elektrycznych na podczerwień warto wspomnieć:

1. Wysokie rachunki za energię elektryczną.
2. Konieczność posiadania wystarczającej mocy na wejściu instalacji elektrycznej do domu.

Przy tej samej powierzchni domu lub mieszkania koszty energii elektrycznej będą 1,5–2 razy wyższe niż wydatki na ogrzewanie gazowe z sieci głównej. Ale kocioł gazowy, jego podłączenie do sieci lub zbiornika gazu oraz montaż grzejników z rurami to również znaczne koszty.

Montaż systemu ogrzewania promiennikowego będzie kosztował wielokrotnie mniej niż taki wariant. A w porównaniu z kotłami na paliwo stałe wypada jeszcze korzystniej zarówno pod względem zużycia paliwa, jak i kosztów instalacji.

Cechy montażu foliowego ogrzewania IR

Elastyczne grzejniki foliowe można bez większych trudności zamontować samodzielnie. Najważniejsze, aby podczas transportu i przycinania nie zginać folii pod kątem większym niż 60 stopni. Cięcie należy wykonywać w miejscach wskazanych przez producenta na arkuszu.

Jako izolację najlepiej pod folię podłożyć Izolon lub Penofol z foliowaną warstwą odbijającą promienie IR. Natomiast termostat należy instalować z dala od bezpośredniego światła słonecznego, grzejników i przeciągów.

Jeśli zainstaluje się programowalny termostat, możliwe będzie ogrzewanie różnych pomieszczeń w domu sekwencyjnie, jedno po drugim. Pozwoli to znacznie zmniejszyć szczyty obciążenia prądowego i mocy na wejściu instalacji elektrycznej do domu.

Aby osiągnąć maksymalny efekt, powierzchnia foliowego grzejnika powinna stanowić 60–70% powierzchni ogrzewanego pomieszczenia. Nie wolno kłaść folii IR pod meblami na podłodze ani nad wysokimi szafami pod sufitem. Taki ogrzew nie przyniesie żadnych korzyści ludziom, a pojawią się miejscowe punkty przegrzania w pomieszczeniu.

Pasy elastycznego grzejnika elektrycznego na podczerwień należy również odsunąć od ścian o 15–20 cm. Aby prawidłowo obliczyć i rozłożyć folię, należy wcześniej sporządzić plan pomieszczenia ze wszystkimi wymaganymi odstępami i miejscami ustawienia mebli.

Każdy materiał wykończeniowy jest ekranem dla promieniowania podczerwonego. Kwestia polega jedynie na stopniu jego przezroczystości, osłabieniu promieni podczerwonych i nagrzewaniu się danego wykończenia lub okładziny. Niektóre warianty okładzin przepuszczają więcej ciepła promieniowania, a inne mniej.

Wariant #1 – na podłodze

Układanie podczerwonego grzejnika na podczerwień w wersji podłogowej wykonuje się na równym podłożu surowym z betonu, płyt drewnianych lub płyty gipsowo-kartonowej. Nie można go kłaść w wylewce betonowej ani w warstwie kleju do płytek, folia polimerowa nie jest przystosowana do działania alkalicznego cementu używanego w tym procesie.

Jako wykończenie wierzchnie dopuszczalne jest układanie:

• laminat (bez podkładu korkowego);
• cienki dywan na podłożu z płyty wiórowej lub sklejki;
• linoleum bez podkładu termoizolacyjnego.

Nie zaleca się kładzenia parkietu na folii IR. Drewno deszczułek parkietowych pod wpływem przegrzania zacznie pękać i skrzypieć.

Zabrania się stawiania mebli na nogach na foliowym grzejniku, może to spowodować jego przeciśnięcie i uszkodzenie, a także doprowadzi do lokalnego przegrzania podłogi.

Zgodnie z normami SanPin podłogę w pomieszczeniach mieszkalnych można ogrzewać tylko do +26 ⁰C. Jednak przy silnym mrozie za oknem podłogowy system ogrzewania na podczerwień będzie trzeba włączyć na pełną moc, aby osiągnąć komfortowe temperatury powietrza w pomieszczeniu.

I w tym przypadku chodzenie po nim boso stanie się niewygodne. To główna wada podłogowej wersji ogrzewania foliowego na podczerwień.

Wariant #2 – na suficie

Folie grzejne na podczerwień w wersji sufitowej można przykrywać:

• boazerią euro, MDF i płytą gipsowo-kartonową o grubości do 12 mm;
• sufitami napinanymi (PVC lub tkaninowymi);
• systemami podwieszanymi typu „Armstrong” lub „Grillato”.

Można również zastosować panele plastikowe, ale tylko pod warunkiem, że ich producent dopuszcza nagrzewanie się swojego dekoru do +50⁰C.

Im bliżej folii na podczerwień znajduje się wykończenie sufitowe, tym lepiej. Maksymalnie można je od siebie oddalić tylko o 20 mm.

Jeśli foliowy grzejnik IR montuje się razem z sufitem podwieszanym, to folię grzewczą należy układać bezpośrednio na stelażu systemu. Nie można jej mocować do stropu, ponieważ będzie zbyt duża przerwa powietrzna pomiędzy PLEN a wykończeniem docelowym.

Nie wolno montować na folii podczerwieni żadnych metalowych, lustrzanych i szklanych konstrukcji wykończeniowych. Należy również unikać stosowania paneli szklano-magnezytowych.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film #1. O zaletach i montażu sufitowego PLEN-u:

Film #2. Rodzaje grzewczych folii na podczerwień:

Film #3. Zalety i wady ogrzewania IR:

Promieniujące ciepło podczerwone w Państwa domu to skuteczny i bezpieczny sposób ogrzewania domu. Instalacja elektrycznych folii IR zwraca się w ciągu 2–3 lat dzięki oszczędnościom na paliwie stałym dla kotłów i kosztom wyposażenia kotłowni.

Nawet w porównaniu z ogrzewaniem gazowym z sieci, rozważane grzejniki ostatecznie wygrywają. Trzeba je tylko odpowiednio obliczyć dla konkretnego pomieszczenia i mieć wystarczające warunki techniczne (TU) dotyczące mocy sieci elektrycznej.

Chcą Państwo opowiedzieć o tym, jak wybierali lub montowali Państwo system promiennikowego ogrzewania foliowego własnoręcznie? Mają Państwo ochotę podzielić się technicznymi niuansami i technologicznymi subtelnościami, które przydadzą się odwiedzającym stronę? Proszę pisać komentarze w znajdującym się poniżej formularzu, zadawać pytania, publikować zdjęcia na temat artykułu.