Rura kwarcowa. Elektryczne promienniki podczerwieni
Ogrzewacz kwarcowo-halogenowy jest to prosta rura kwarcowa z włóknem wolframowym wypełniona gazem halogenowym. Włókno rozgrzewając się do temperatury 1500 – 2200°C, daje w efekcie białe światło oraz skoncentrowaną wiązkę promieniowania podczerwonego stanowiącą źródło energii cieplnej promienistej. Do ogrzewania pomieszczeń lampy wyposażone są w różnego rodzaju filtry zatrzymujące nadmiar światła.
W przypadku ogrzewaczy kwarcowo-halogenowych temperatura lampy grzewczej wynosi ok. 2200°C przy czym 85-90% energii wypromienio-wana jest w postaci użytecznej energii grzewczej, a tylko 10-20% „tracona" jest w promieniowaniu konwekcyjnym (bezpośrednie ogrzewanie powietrza wokół lampy).
Rodzaje
Ogrzewacze kwarcowe posiadają długowieczne reflektory aluminiowe o wysokim współczynniku odbicia, które bezpośrednio skupiają promień cieplny na żądanym obszarze. Możliwość dowolnego skierowania promienia cieplnego (ustawianie reflektora) daje specjalne korzyści intensywnego ogrzewania powierzchni przypodłogowych nawet przy wysoko umieszczonych promiennikach. Promienniki kwarcowe wykonywane są najczęściej jako promienniki ze skrętką (żarnikiem) chromonikielinową lub wolframową. W pierwszym z nich skrętka chromoniklowa nawinięta jest na cienkim pręcie kwarcowym, a całość otoczona rurą kwarcową i w zależności od rodzaju szkła rura taka może byç wykonana jako przezroczysta lub nieprzezroczysta. Temperatura żarnika (skrętki) wynosi ok. 1300-1350°C, a więc maksimum promieniowania przypada dla fal o długości 1,8 µm. Znaczna część energii promieniowania (fale o energii 4 (jm) pochłania rura kwarcowa, przez to nagrzewa się ona na powierzchni zewnętrznej do ok. 800°C i sama z kolei staje się źródłem promieniowania, przy czym maksimum promieniowania podczerwonego w tym przypadku wypada dla długości fal nieco większych od 4 µm. Widmo promieniowania tych ogrzewaczy kwarcowych ma dwa maksima: dla fal o długości 1,8 µm i dla fal 4 µm.
W drugim rodzaju promienników kwarcowych, skrętka wolframowa opiera się tylko na wspornikach. Ponieważ wolfram ma punkt topliwości wyższy niż chromonikielina, dlatego tutaj maksymalna temperatura żarnika może osiągać nawet 2400°C. Maksimum promieniowania przypada dla fal o długości nieco większej niż 1µm, jednak dzięki możliwości regulacji temperatury żarnika (od 1000 do 2400°C) można otrzymywać inne maksima promieniowania. Moc tych promienników wynosi od kilkuset do kilku tysięcy watów. Najczęściej oba rodzaje promienników kwarcowych zaopatrzone są w podłużne zewnętrzne odbłyśniki aluminiowe. Ogrzewacz kwarcowo-halogenowy jest to prosta rura kwarcowa z włóknem wolframowym wypełniona gazem halogenowym. Włókno wolframowe rozgrzewając się do temperatury 1500°C (lampy DNA) – 2200°C (lampy Gold, Ruby), daje w efekcie białe światło oraz skoncentrowaną wiązkę promieniowania podczerwonego stanowiącą źródło energii cieplnej promienistej. Do ogrzewania pomieszczeń lampy wyposażone są w filtry zatrzymujące nadmiar światła. Szczyt emitowanej cieplnej energii radiacyjnej wypada dla długości fali 1,2 µm (lampy-Gold, Ruby ) i 1,69 µm (lampa DNA-- bezfiltrowa). Około 90% (Gold, Ruby) - 96% (DNA-bezfiltrowa) mocy wyjściowej stanowi energia promieniowania (energia cieplna).
Intensywność promieniowania pozostaje taka sama przez cały czas użytkowania. Halogenowy grzejnik ma wysoko odbłyskowy reflektor, który kieruje zogniskowaną wiązkę energii na wymaganą przestrzeń. Paraboliczny kształt reflektora umożliwia przesyłanie energii na znaczną odległość. Współczynnik odbicia promieni podczerwonych w reflektorach pokrytych wzmacniającą warstwą tlenkową jest rzędu 97%. Ogrzewacze silitowe (globary) są to promienniki wykonane najczęściej z węglika krzemu, sprasowane w postaci rur lub prętów, a dla swojej pracy nie wymagają żadnych szklanych osłon. Są to promienniki zaliczane do promienników o średniej długości fal, pozwalające na ich stosowanie wszędzie tam, gdzie chodzi o uzyskanie dużego napromieniowania w większej długości fal. Osiągają one maksymalną temperaturę ok. 1100°C, ponieważ w wyższej temperaturze węglik krzemu gwałtownie się utlenia w atmosferze powietrza, w której najczęściej pracuje.
Kwarcowe ogrzewacze liniowe
Charakterystyka kwarcowego ogrzewacza liniowego jest różna od charakterystyk innych systemów grzewczych. Podstawowym elementem ogrzewacza jest kwarcowa prosta rura wypełniona halogenem, wewnątrz której umieszczony jest żarnik wolframowy. Rozgrzany żarnik osiąga temperaturę ok. 2200°C dając intensywne białe światło i krótkofalowe podczerwone (nie mające nic wspólnego z promieniowaniem kuchenek mikrofalowych) czyli promieniowanie cieplne. mPrzy zastosowaniach czysto grzewczych stosowany jest czerwony filtr do wytłumienia białej barwy świecenia lampy ogrzewacza. Maksimum energii promieniowania przypada dla fali o długości 1,2 µm. Dla porównania, elementy o niższej temperaturze np. grzejniki elektryczne czy inne o zbliżonej temperaturze (400-600°C) dają promieniowanie o długości fali ok. 3 µm, nie mówiąc już o ogrzewaczach wodnych (np. centralne ogrzewanie) dające dłuższe promieniowanie podczerwone. Właśnie ta cecha ogrzewaczy kwarcowych, wysyłania promieniowania podczerwonego o długości fali 1,2 µm, daje możliwość dokładnego ukierunkowania i „oświetlenia ciepłem" żądanej, dowolne wybranej wielkości, obszaru - stanowi też o właściwościach tego typu ogrzewania (specyfika ogrzewania promiennikowego), nieosiągalnych w żadnych innych systemach grzewczych. Także inne cechy tego systemu, jak natychmiastowa gotowość do pracy i natychmiastowe dostarczenie ciepła bez konieczności wcześniejszego włączenia dla podgrzania wstępnego, łatwość instalowania oraz praktycznie bezob-sługowość w eksploatacji, czynią ten system znakomicie konkurencyjny w stosunku do innych, szczególnie przy ogrzewaniu dużych budynków, hal, a nawet wydzielonych powierzchni na otwartej przestrzeni.
Ogrzewacz kwarcowy normalnie wyposażony jest w jedną lub więcej lamp grzewczych oraz reflektor, wszystko umieszczone w jednej obudowie. Dostępne są ogrzewacze wielolampowe z niezależną regulacją położenia i niezależnym załączaniem. Zazwyczaj każda lampa umieszczona jest w ognisku reflektora dla generacji wąskiego strumienia cieplnego wysokiej gęstości. Rozwartość wiązki promieniowania zależy od konstrukcji ogrzewacza, ale przy efektywnym reflektorze parabolicznym rozwartość ta jest ograniczona. Szerokość wiązki można regulować przez zmianę ustawienia lampa - reflektor - ale nie jest to często stosowane, gdyż mimo że emisja pozostaje niezmienna, to intensywność jest mocno zredukowana. Szerokokątne ogrzewacze kwarcowe mogą być stosowane do niskich pomieszczeń oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest niska intensywność promieniowania. Wytwórca promienników zawsze dostarcza informacji na temat geometrii strumienia cieplnego oraz powierzchni ogrzewanej w zależności od pozycji montażu i wysokości zawieszenia. Kwarcowe ogrzewacze liniowe ogrzewają obszar na trzy sposoby:
- przez bezpośrednie promieniowanie na osoby przebywające na danej powierzchni („ogrzewanie ciepłem"),
- przez absorpcję promieniowania bezpośredniego i odbitego przez elementy na danej powierzchni, co powoduje przyrost ich temperatury,
- przez unoszenie ciepła z nagrzanych elementów oświetlonej powierzchni (konwekcja) oraz nagrzewanie powietrza od obudowy ogrzewacza.
- poprzez „łagodny" nawiew powietrza wynikający z istnienia stratyfikacji (uwarstwienia) powietrza w obiekcie.
Te efekty prowadzą zatem do stanu, w którym temperatura powierzchni napromieniowanej jest wyższa niż temperatura powietrza, co wykorzystuje się w procesach suszenia, a z kolei temperatura powietrza jest mniejsza od temperatury wynikowej (skutecznej).
