Magnetyzery na gazie. Alternatywne ogrzewanie obiektów wielkokubaturowych

Magnetyzery, zwane też niekiedy aktywatorami są urządzeniami montowanymi na przewodach gazowych instalacji zasilającej, np. promienniki podczerwieni, pozwalającymi na uzyskanie dość znacznych oszczędności w spalaniu tego nośnika energetycznego. Stosowane są głównie w samochodach napędzanych paliwem tradycyjnym (benzyna) oraz w pojazdach napędzanych gazem dla zwiększenia mocy silników (do 10%) i zmniejszenia zużycia paliwa (do 15%).

Działanie ich polega (w uproszczeniu) na „namagnesowaniu" paliwa (benzyna, gaz) poprzez stworzenie specjalnie ukierunkowanego pola magnetycznego, sprawiającego, że chemiczne struktury węglowodorów zostają niejako ułożone w taki sposób, aby zapewnić jak najlepsze wymieszanie paliwa z powietrzem, co jak wiadomo sprzyja lepszemu spalaniu i pozwala zmniejszyć jednocześnie toksyczność wydalanych związków chemicznych.

Przepływ uporządkowany

Pierwsze próby związane z praktycznym zastosowaniem magnetyzerów przeprowadzono w zakładach Messerschmitt, gdzie próbowano zmniejszyć zadymienie spalin w silnikach samolotowych, a w efekcie niejako ubocznie uzyskano ciekawe efekty polegające na zmniejszeniu zużycia paliwa przy jednoczesnym zwiększeniu mocy silników. Kolejne próby nad tym urządzeniem prowadzone były przez zakłady produkujące paliwa rakietowe w Związku Radzieckim i w Stanach Zjednoczonych. Ale całkowicie tego zagadnienia do końca nie wyjaśniono. Jak wiadomo, przed samym procesem spalania paliwa zachodzi kilka istotnych procesów, z których jednym z ważniejszych jest rozdrobnienie cząstek paliwa i zmieszanie go z powietrzem. Zastosowanie magnetyzera powoduje, że przepływające przez przewód paliwo, a raczej mieszanka paliwowo-powietrzna jest namagnesowana, tak że węglowodory zmieniają swoje właściwości fizykochemiczne i otrzymują ładunek dodatni, przez co nie tworzą one już zwartych, pozlepianych cząstek węglowodorów, a także łatwiej łączą się z tlenem (jonizacja). Obserwowano też, że praca silnika, palnika przebiega na niższym poziomie zapotrzebowania powietrza do spalania paliwa (mniejsze lambda). Badaniem wpływu pola magnetycznego na cząsteczki paliwa węglowodorowego zajmowali się wybitni uczeni, z których aż jedenastu otrzymało za prace nad tym tematem Nagrodę Nobla (I. I. Rabi, F. Bloch i E. Ourcell, W. Lambb i P. Kusch, S. To-monaga, I. Schwinger i R. Feznman, R. LaLaughlin, H. Stoermer, D. Tsiu). Sugeruje się, że przyłożone pole magnetyczne zwiększa powierzchnię cząsteczek węglowodorów i pomaga w dokładniejszym wymieszaniu cząsteczek powietrza z paliwem węglowodorowym, ułatwiając jego pełniejsze spalanie.

Cząsteczki węglowodorowe są w porównaniu z cząsteczkami powietrza cięższe i mają tendencje do łączenia się w łańcuchy, a dalej w wyniku działania sił van der Waalsa łańcuchy te mają inklinacje do zwijania się w grupy. Grupy te dostają się do komory spalania silnika (palnika), gdzie następuje zapłon pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze - zostaje wykonana praca. Niestety współcześnie budowane silniki emitują w wyniku niepełnego spalania paliwa znaczące ilości węglowodorów i innych toksycznych substancji. W paliwie przepływającym przez magnetyzer działanie sił van der Waalsa zostaje przezwyciężone, powodując rozdzielenie grup i łańcuchów, a w rezultacie zwiększenie powierzchni cząstek. To z kolei prowadzi do dokładniejszego wymieszania ich z cząstkami tlenu. Pełniejsze spalanie przekłada się bezpośrednio na zwiększenie ilości energii, niższą emisję substancji toksycznych oraz wyższą sprawność uzyskiwaną ze spalania paliwa węglowodorowego niż ma się to przy analogicznym spalaniu bez magne-tyzera. Zastosowanie magnetyzerów w palnikach starszej generacji lub opalanych innymi niż podałem wyżej „lekkimi" nośnikami energetycznymi, np. mazutem lub olejem opałowym, pozwala na znaczną redukcję ilości tlenku węgla (czadu) i zmniejszenia się ilości niespalonych cząstek paliwa „ciężkiego". Stosując magnetyzery przy eksploatacji instalacji gazowych zasilających promienniki podczerwieni, można uzyskać od 6 do 8% oszczędności przy gazie ziemnym GZ50 i 10-12% przy gazie płynnym (propan techniczny).

Magnetyzery charakteryzują się bezgłośną i bezpieczną pracą oraz bardzo prostym montażem, bez konieczności rozcinania rurociągu lub instalacji wewnętrznej dla wprowadzenia magnetyzera. Montowane są one bowiem bezpośrednio na przewodzie gazowym. Magnetyzery, które posiadają magnesy ceramiczne o asymetrycznej gęstości energii między biegunami są urządzeniami nowej generacji i dzięki nowej technologii uzyskano w nich asymetrię energii w samym magnesie. Asymetria energii po stronie bieguna „S" jest znacznie większa niż na biegunie „N", a celem jest uzyskanie większej skuteczności działania magnetyzerów gazowych i innych.

Kryteria montażu

Podejmując decyzję o wyborze systemu ogrzewania czyli o wyborze źródła ciepła, bierzemy przede wszystkim pod uwagę koszty zakupu urządzenia, koszty eksploatacji i ceny energii. Dodatkowe elementy brane pod uwagę to takie, aby urządzenie spełniało właściwe warunki bezpieczeństwa użytkowania i ochrony środowiska oraz nie stwarzało dodatkowych „kłopotów" związanych z jego konserwacją. Chodzi więc o to, aby dawało maksimum komfortu cieplnego i użytkowego. Tradycyjnym systemem, używanym do ogrzewania obiektów budowlanych, wielkokubaturowych, jest system ogrzewania poprzez powietrzną konwekcję ciepła. Wszelkie straty ciepła obiektu są uzupełnione cyrkulującym ogrzewanym powietrzem. W wyniku unoszenia się gorącego powietrza do góry dochodzi jednak w przypadku tych systemów ogrzewania do powstania różnicy temperatury powietrza na całej wysokości obiektu, a więc w celu osiągnięcia wymaganej temperatury w strefie pracy temperatura pod dachem musi być o wiele wyższa. Podnoszą się tym samym również straty ciepła w tej części budynku. Drugą cechą charakterystyczną jest brak lub odwrotne skierowanie składnika promieniowania podczas wymiany ciepła między człowiekiem i otoczeniem, co w przypadku źle izolowanych hal o niskiej temperaturze powierzchni wywołuje konieczność podniesienia temperatury powietrza na tyle, aby uzyskaç komfort cieplny, co z kolei powoduje podniesienie wymagań energetycznych urządzenia i wzrost kosztów eksploatacyjnych. System, który eliminuje te problemy, to system ogrzewania przy pomocy promienników podczerwieni, gdzie dzięki stosunkowo silnemu składnikowi promieniowania cieplnego w procesie transferu ciepła do uzyskania komfortu cieplnego (temperatury docelowej) wystarcza niższa temperatura powietrza, co powoduje także obniżenie strat ciepła w obiekcie. Promienniki emitują fale podczerwone, które są pochłaniane przez powietrze tylko w małej części (ok. 15%) - w zależności od jego zanieczyszczenia - i ogrzewają zarówno osoby, poruszające się w nagrzewanej strefie, jak i np. podłogę, ściany, materiały, wyposażenie obiektu itp. Dzięki dużej zdolności pochłaniania przez powierzchnię ciała ludzkiego oraz podłogę większości fal człowiek odczuwa ciepło, a w przypadku konstrukcji podłogowych podnosi się temperatura. Nagrzewana podłoga ma zatem wyższą temperaturę niż pozostałe ściany i stanowi niejako wtórne źródło ogrzewania, które ogrzewa powietrze w hali na zasadzie konwekcji.

Przy wyborze przez projektanta lub inwestora konkretnego promiennika kierować się raczej należy jego możliwościami technicznymi, będącymi podstawą do zainstalowania takiego właśnie, a nie innego promiennika z uwagi na wysokość obiektu, stopień jego zapylenia, możliwość zainstalowania bocznego lub na wysięgnikach itp. niż wyborem konkretnej firmy albo warunkami ograniczenia ich stosowania. Instrukcja Robocza Niemieckiego Związku Gazownictwa wymienia obszary, w których nie mogą być instalowane promienniki podczerwieni, nie podając przy tym jednoznacznie jakie przesłanki powodowały te ograniczenia.

Dla przykładu:

w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych,
w pomieszczeniach, których wysokość jest mniejsza od wymienionych wyżej minimalnych wysokości montażu promienników,
w pomieszczeniach łatwo palnych lub w których przechowuje się, produkuje lub
sprzedaje materiały łatwo palne stałe, ciekłe lub gazowe albo materiały wybuchowe z powietrzem,
w pomieszczeniach w których występują połączenia drzwiowe lub okienne z wymienionymi wyżej pomieszczeniami zagrożenia, chyba że bezpieczeństwo tych pomieszczeń zostało zapewnione w inny sposób.

Innym kryterium do stosowania konkretnego rodzaju, typu czy modelu promiennika mogą być np. sytuacje, że jasne ceramiczne promienniki podczerwieni posiadają bardzo wysoką sprawność, sięgającą nawet 93%, pracują najczęściej w temperaturach 800-1000°C, a maksimum promieniowania uzyskuje się przy długości fali od 2 do 4 µm. Ciemne źródła promieniowania (promienniki rurowe) pracujące w temperaturze 400-600°C wysyłają nieznaczną część energii (mniej niż 10%) w postaci promieniowania o długości fali 0,75-1,5 µm, około 30% w obszarze 1,5-3 µm, około 50% w obszarze 3-6 µm i mniej niż 20% w obszarze fal o długości 6-12 µm. Biorąc pod uwagę przedstawiane cechy i zalety ceramicznych i rurowych promienników podczerwieni zasilanych gazami, można z całą odpowiedzialnością stwierdzić, że przy ogrzewaniu obiektów budowlanych - wielkokubaturowych - lub obiektów otwartych niekubaturowych nie ma na obecnym poziomie techniki grzewczej bardziej efektywnego i oszczędniejszego, a także i bardziej ekologicznego sposobu ogrzewania niż gazowe ogrzewania promiennikowe. Ogrzewanie to bywa coraz częściej nazywane ogrzewaniem XXI wieku.

Ator: Marek Kowalczyk

Źródło: www.instalator.pl