گرمایش تابشی تکنولوژیی برای گرم کردن فضاهای داخلی و خارجی است. گرم شدن از طریق گرمایش تابشی را هر روز شاهد هستیم، که همان گرم شدن از طریق نور خورشید می باشد. سیستم گرمایش تابشی برگرفته از بطن طبیعت و نحوه گرمایش زمین توسط خورشید می باشد. انرژی خورشید پس از طی مسافت زیاد در برخورد با زمین به گرما تبدیل شده ولی فضای بین خورشید تا زمین به دلیل ضریب جذب پایین، این انرژی را جذب نمی کند. سابقه استفاده از سیستم های گرمایش تابشی (Radiant Heating) یعنی روشی که در آن گرما بدون نیاز به واسط های مانند هوا انتقال می یابد- به دهه ۱۹۵۰ میلادی باز می گردد.
در این روش دستگاه مولد گرما، یک مشعل گازسوز یا گازوئیل سوز است که با گرم کردن (افزایش دما) لوله ها، آنها را به تابش وا میدارد. به کمک یک بازتاب دهنده (رفلکتور) پرتوهای تابش به سمت مکان مورد نظر گسیل داده میشوند تا پس از جذب بار دیگر به گرما تبدیل شوند. در این روش با پرهیز از گرم کردن جرم هوا (هوای محیط) در مصرف انرژی صرفه جویی شده و با حذف سرمایه گذاری برای موتورخانه های متداول در سیستم های گرمایشی سنتی (حرارت مرکزی) و کاهش هزینه تعمیر و نگهداری مربوطه، در هزینه ها صرفه جویی می گردد.
سیستم گرمایش تابشی چیست؟
گرمایش تابشی متدی است که از طریق قوانین گرمایش تابشی برای انتقال انرژی تابشی از منبع گرمایش به جسم مورد نظر استفاده میکند. سیستم گرمایش تابشی به عنوان جایگزینی برای تولید گرما به روش مرسوم و کنونی است و راهی برای تامین گرما برای فضاهای خارجی بصورت محدود شده و کنترل شده می باشد. در سیستم گرمایش تابشی کنونی و رایج که عموما گرما از منبع گرمایشی در کف تولید می شود، با جابه جایی گرما، این انرژی تولید شده به سمت بالا منتقل می شود و در صورت عایق نبودن سقف، مقدار زیادی انرژی گرمایشی به هدر خواهد رفت. از طرفی در سیستم گرمایشی از کف و از طریق جابجایی، گرما به مناطقی که نیاز به این انرژی ندارند نیز منتقل شده و باعث هر چه بیشتر شدن هدر رفت انرژی می شود. ولی در سیستم گرمایشی تابشی از سقف، گرمای تابشی فضای محدودی را گرم می کند و تا حد قابل توجهی از اتلاف انرژی بخصوص در فضاهای باز، سالنها، کارگاه ها،… که نیازمند گرما در یک بخش متمرکزی از فضا یا سالن هستیم، جلوگیری میکند.
از انواع محصولات مرتبط به سیستم گرمایش تابشی میتوان به گرمایش تابشی از سقف و هیتر های تابشی یا هیتر سقفی فضای باز اشاره کرد.
عملکرد گرمایش تابشی
سیستم گرمایش تابشی (گرماتاب) از طریق گرمایش تابشی، ساختمان و محیط اطرافش را گرم میکند و مانند روش های گرمایشی متداول و سنتی مانند رادیاتورها عمل نمیکند. این تکنولوژی از زمان روم باستان وجود داشته است. زمانی که در ساخت ساختمانها، یک فضای خالی را در کف باقی میگذاشتند و از طریق گرم کردن این فضا موجب گرم شدن محیط و ساختمان مورد نظر میشدند. گرمایش از کف بصورت گسترده در چین و کره گسترش یافته است. نوع دیگر آن در استرالیا و آلمان استفاده میشده، که بصورت بخاری سنگی بوده، که انرژی گرمایی را از طریق یک جسم گرم مثل کف، دیوار و پنل های سقفی منتشر میکرده و افراد و اجسام را گرم میکرده. در این حالت هوا گرم نمیشود و بیشتر بر اثر گرمایشی روی اجسام و افراد، تاکید دارد که خود منجر به مصرف کمتر انرژی شده و از هدر رفت انرژی گرمایشی می کاهد.
سیستم گرمایش تابشی متشکل از مشعل مخصوص، لوله های آتش خوار، فن مکنده و رفلکتور می باشد. عملکرد سیستم گرمایش تابشی به این صورت می باشد که شعله توسط مشعل تشکیل شده و به واسطه فن در طول مسیر لوله هدایت می شود.
حرارت ایجاد شده توسط رفلکتور به نقاط مورد نظر می تابد و امواج حرارتی پس از برخورد با اجسام انرژی گرمایی خود را آزاد می کنند، در نتیجه این سیستم نیازی به هوا برای انتقال دما ندارد که این امر نمایانگر کارایی این سیستم حتی در گرمایش فضای باز می باشد.
دمای داخلی ساختمان هایی که توسط سیستم گرمایش تابشی گرم میشوند نسبت به دمای داخلی ساختمان های گرم شده توسط وسایل گرمایشی سنتی مثل رادیاتور کمتر می باشد. ولی با این حال میزان گرمای درک شده توسط افراد یکسان بوده است. به عبارت دیگر در دو ساختمان، میزان گرمایش درک شده توسط افراد یکسان بوده و هر دو گروه احساس گرمای مطبوعی میکردند ولی دمای داخلی ساختمانی که توسط سیستم گرمایش تابشی گرم شده بود، کمتر گزارش شده و این به جهت آن است که سیستم گرمایش تابشی هوا را گرم نمی کند، ولی در سیستم های سنتی به جهت گرم شدن هوا و انتقال گرما توسط جابجایی هوای سرد و گرم، میزان انرژی مصرفی بسیار بالا میرود. به بیان دیگر از مزایای سیستم گرمایش تابشی کاهش جریان و چرخش داخلی هوا در ساختمان می باشد.
سیستم گرمایشی تابشی به سه دسته قابل تقسیم است:
سیستم گرمایش از کف
سیستم گرمایش از دیوارها
سیستم گرمایش از کف و دیوارها به سیستم دما-پایین معروف است. به جهت اینکه فضایی که توسط این سیستم ها برای گرم کردن استفاده میشود، بزرگتر است (کل کف ساختمان و یا کل دیوارها) دمای پایین تری برای رسیدن به سطوح یکسان انتقال گرما نیاز است. که این دما منجر به سطوح رطوبت سالم تری در هوای ساختمان یا اتاق میشود. ماکسیمم دمای سطح در این روش بین ۲۹ تا ۳۵ درجه سانتیگراد است و بسته به نوع اتاق قابل تغییر است.
سیستم گرمایش تابشی از سقف
سیستم گرمایش تابشی از سقف بیشتر در سالن های ورزشی، رستوران ها، فضاهای باز، ورودی سالن ها، سالن های تولید و انبار و گلخانه ها و مرغداری ها و … استفاده میگردد. در این سیستم دمای سطح نسبت به دو سیستم قبلی بیشتر است.
مزایای سیستم گرمایش تابشی
امکان گرمایش یک منطقه خاص
متمرکز کردن حرارت بر روی سطح زمین (کف سالن و محل کار پرسنل)
بینیازی از دمنده برای چرخش و جابجایی هوا
کاهش شیب تغییرات دما از سقف تا کف زمین
عدم ایجاد گرد و غبار در زمان گرمایش
گرمایش محیطهای سر باز و ورود هوای تازه به منطقه گرمایشی
عدم نیاز به موتورخانه
عدم نیاز به تاسیسات مانند بویلر ها، مشعل، لوله کشی، سیالات واسط (آب ،روغن و بخار)، گرم کننده ها، یونیت هیترها، پمپ های سیرکولاسیون، شیرآلات کنترل، کانال عبور لوله ها، تابلوهای برق و غیره
اینرسی حرارتی کمتر در کل سیستم
امکان گرمایش یا منطقه خاص به دماهای مختلف
حداقل سرویس سالیانه
کاهش مصرف انرژی
بازگشت سرمایه در کمتر از یک سال
قرار گرفتن در بازه مشتریان کم مصرف سوخت و استفاده از سیاستهای تشویقی دولت
عدم اشغال فضای مفید کاری
ایجاد دمای مورد نظر در کمترین زمان
امکان گرم کردن فضاهایی با ارتفاع بلند و دهانه باز با کمترین هزینه
راندمان بالای احتراق (بیشتر از ۹۰%) و رعایت مسائل زیست محیطی
استفاده از سیستمهای پایش (مونیتورینگ) و برنامهپذیری بر حسب ساعات کار کارخانه
کاهش آلودگی هوا در اثر چرخش هوا
تامین گرمایش مطلوب با توجه به باز بودن دربها
احساس شادابی بیشتر در اثر تهویه بهتر
از آنجا که در سیستم گرمایش تابشی حرارت از طریق امواج مادون قرمز منتقل میشود، امکان جهت دادن به مسیر گرمایش وجود داشته و حرارت بیشتر در فضای نزدیک به کف و سایر مکانهای مورد نیاز متمرکز میگردد.
مقایسه روش رایج گرمایش (هیتر یونیت) و گرمایش تابشی
در سیستم گرمایش سنتی از طریق جابجایی هوای گرم، حرارت بیشتر در زیر سقف متمرکز شده و سطوح نزدیک به کف و محل فعالیت کارکنان از دمای مناسب برخوردار نخواهد شد. در نتیجه اتلاف انرژی از طریق سقف بسیار زیاد است. حرارت از طریق گرمایش تابشی ، جذب هوای محیط نمی شود و اتلاف حرارتی در اثر تعویض هوا بسیار ناچیز است. در صورتی که اتلاف حرارتی به علت حرکت هوای گرم و خروج آن از جداره‌ها، درها، پنجره‌ها و هواکش‌ها در سیستم جابجایی بسیار زیاد است.
امکان زون بندی و کنترل منطقه‌ای در سیستم گرمایش تابشی و قابلیت انعطاف زیاد این سیستم، امکان گرمایش در مناطق انتخابی طبق نیاز طراحی شده را ایجاد می‌نماید. در سیستم گرمایش جابجایی، امکان کنترل و جهت دهی به حرکت هوا وجود ندارد، در نتیجه هوای گرم به فضاهای ناخواسته نیز وارد شده و موجب افزایش مصرف و هزینه سوخت میگردد. سیستم گرمایش تابشی باعث چرخش هوا نمیشود، در نتیجه آلودگی مواد معلق و غبار موجود در هوا به شدت کاهش یافته و در بهبود وضعیت بهداشتی مجموعه موثر است. اما گرمایش به روش جابجایی بستگی به حرکت هوای گرم داشته و در نتیجه در کارگاه های رنگ، صنایع غذایی و بسیاری از صنایع دیگر که حرکت هوا، گرد و غبار ناخواسته را موجب میگردد، از کیفیت شرایط محیط کار و محصول کاسته می شود.
حرارت منتقل شده از طریق سیستم گرمایش تابشی مستقیما کف، اشیاء و افراد واقع شده در مسیر را گرم میکند، بدون اینکه نیازی به گرم شدن کل محیط باشد. در نتیجه حرارت تابشی محیط را سریعتر گرم میکند. کوتاه شدن زمان گرمایش، صرفه جویی زیادی در انرژی و وقت دربر دارد. تسریع در آماده شدن محیط کار (Recovery Time) و عدم نیاز به روشن بودن سیستم گرمایش قبل و بعد از ساعت مفید کاری، از دیگر مزایای این سیستم است.
در صورتی که گرم شدن محیط به روش جابجایی به کندی و پس از گرم شدن کل هوای موجود در محیط صورت می‌گیرد. علاوه بر این، امکان خاموش نمودن سیستم گرمایش در ساعات غیر کاری وجود نداشته و با وجود مصرف سوخت زیاد، مناطق نزدیک به محل کار (کف) دیرتر گرم میشود.
در سامانه های گرمایش تابشی، مشکلات متداول مرتبط با تأسیسات جانبی سامانه های گرمایش حرارت مرکزی مانند سختی آب، یخزدگی لوله ها، نشتی لوله ها و کانالها، عایقکاری و غیره وجود نداشته و از این نظر نیز خسارتی متوجه سامانه ی گرمایش تابشی نمیشود. (مانند ترکیدگی لوله ها و انواع نشتی ها)
کاهش اثرات زیست محیطی
سامانه های گرمایش تابشی به سه دلیل عمده اثرات منفی کمتری روی محیط زیست دارند:
۱- مصرف کمتر سوخت به ازای واحد سطح تحت گرمایش NOx و …
۲- راندمان احتراق بالاتر نسبت به سایر سامانه ها که منجر به کاهش آلودگی CO می گردد.
۳- تخلیه ی هوا و محصولات احتراق با دمای کمتر در جو کره زمین که در نتیجه تأثیر کمتری بر افزایش آنتروپی کره ی زمین خواهد داشت.
جهت آشنایی بیشتر می توانید مطالب زیر را مطالعه نمایید.