Sidebar

13
st, pro

BLOGEE
Typography

Zabývám se už bezmála rok myšlenkou volby topného systému jednoho pro mne zcela atypického bytu. Promyslel jsem veškerá dosud známá řešení, která by se dala či nedala realizovat a to jak z pohledu provozních nákladů, času, servisů, investičních nákladů, komplikovanosti až do detailů někdy zcela absurdních souvisejících se skladbami stěn, podlah a stropů. 

 

Mohu se bavit o tepelných čerpadlech, radiátorech, krbových kamnech, výměnících, elektrických podlahových systémech, teplovodních s čímkoli co ohřeje vodu, stěnových systémech, kapilárních systémech. Vše jsem promýšlel, kombinoval a řešil, než se výsledkem rozhodnutí stala infračervená sauna zvětšená na celý byt. Jednoduše řešeno. Jedná se o panely, které prostor ohřívají svou infračervenou složkou a energii získávají ze zásuvky. 

Je potřeba se ale podívat co to vše obnáší a přináší. Na marketingové kecy výrobců, dodavatelů, prodejců nedám, jsou krásně vyumělkované a samozřejmě jejich produkty "nemají chyby". Pomlouvají se navzájem a co obchoďák to světonázor, to zkušenost. Nejlepší jsou prodejci tepelných čerpadel co doma topí uhlím. To jsem si užil v dětství, takže tuto variantu jsem zavrhl i přes pokrok kotlů v prvopočátku. Dnes topí uhlím jen blbci

Infračervené záření je často považováno za „tepelné záření“, avšak faktem je, že povrchy těles zahřívá absorpce libovolného elektromagnetického záření. Záření pro člověka neviditelné může pomáhat, ale i škodit. Každé těleso, jehož teplota je vyšší než absolutní nula (-273 °C), je teoreticky zdrojem infračerveného záření.

infrapanely gamee 2 COLLAGE

Podívejme se na to co to je infračervené záření. Ve vědě je časté, že k objevu nových zajímavých jevů dojde buď zcela, nebo aspoň částečně náhodou. Podobně tomu bylo i s objevem infračerveného záření. V roce 1800 zkoumal William Herschel tepelné účinky slunečního světla v jednotlivých částech spektra. K rozkladu použil skleněný hranol, do jednotlivých částí spektra vkládal teploměr a porovnával změnu teploty. 

Zjistil, že směrem od fialového konce k červenému teplota stoupala, zajímavé však bylo, že se růst nezastavil na hranici viditelného červeného konce spektra a maxima dosáhla dokonce v neviditelné oblasti. Prostřednictvím svých tepelných účinků tak bylo objeveno nové, dosud neznámé záření. Pro své tepelné účinky dostalo název tepelné záření, který se dnes už neužívá. Po objevu tohoto nového záření zkoumal Herschel jeho podstatu. Zjistil, ze pro něj platí obdobné zákony jako pro známé viditelné světlo, zejména zákon odrazu a lomu, jen se lišil index lomu oproti viditelnému světlu. Poměrně velké rozdíly objevil mezi propustností, odrazivostí a absorbcí různých materiálů vůči infračervenému a viditelnému záření.

Logicky se objevily snahy nově objevené záření nějak zviditelnit. Protože byl znám jeho tepelný účinek, směřovaly snahy právě tudy. V roce 1840 navrhl John Frederick William Herschel, syn objevitele Williama Herschela, metodu, která se ukázala jako úspěšná. Spočívala v použití sazemi obarveného listu papíru navlhčeného v lihu. Když na takový papír promítl sluneční spektrum, líh se vypařoval nejvíce tam, kde se saze nejvíce ohřívaly. Různě vlhká místa na papíru byla již rozlišitelná přímo okem. Další možností, jak infračervené záření zviditelnit, bylo použití fotografických emulzí citlivých na příslušné vlnové délky.


Elektromagnetické záření a světlo

Infračervené záření a světlo jsou součástí elektromagnetického spektra, obsahují svůj rozsah vlnových délek a tvoří spektrum elektromagnetického záření. Podle vlnové délky nebo frekvence elektromagnetického záření rozlišujeme několik druhů elektromagnetického vlnění. Mezi jednotlivými druhy není ostrá hranice, přechody jsou plynulé nebo se oblasti jednotlivých druhů záření i překrývají.

Rozdělení záření:

  • I) rozhlasové vlny - dlouhé, střední, krátké
  • II) mikrovlny - mikrovlnné záření
  • III) infračervené vlny - infračervené záření
  • IV) ultrafialové vlny - ultrafialové záření
  • V) paprsky X - rentgenové záření
  • VI) paprsky γ - kosmické a radioaktivní záření

screenshot sun of hope topne panely.sunofhope.cz 2016 12 06 10 59 30

Optika je věda, která studuje zákonitosti světelných jevů, děje vzájemného působení světla a látky. V některých oblastech vědy a techniky může být světlem nesprávně chápáno i elektromagnetické záření libovolné vlnové délky. Světelnou vlnu můžeme popsat pomocí třech základních charakteristik (a elektromagnetického vlnění vůbec) amplituda, frekvence a polarizace.

Sluneční světlo je podmínkou života. Bez světla nevidíme nic, ale naopak při nadměrném množství světla může dojít ke sníženému vidění a dokonce až k nevratnému poškození oka. Střídání světla a tmy má vliv na mnohé fyziologické funkce člověka. I zelené rostliny využívají energii fotonů viditelné části slunečního spektra k přeměně jednoduchých minerálních látek (H2O a CO2) na složitější organické látky. Základní proces ke vzniku organických látek je fotosyntéza. Pro zrak je velice významná i intenzita osvětlení. Proces vidění je umožněn světločivými elementy, které se nacházejí na sítnici oka. Citlivost lidského oka na vlnové délce se pohybuje v rozmezí od 0,1×10-6 luxů do 105 luxů, jeho schopnost adaptace na různou intenzitu osvětlení je velmi rozsáhlá.

Na fyzikální podstatu světla se snažili vědci odpovědět už od pradávna. Samozřejmě se naskýtá otázka: jak vlastně vidíme? Spor o povaze světla spolu soupeřily dvě teorie v druhé polovině 17. století. První teorie popisuje světlo jako souhrn drobných částic, které se v pohybují prostoru. Druhá teorie vyznává přesvědčení, že světlo tvoří vlny. Spor dvou velkých badatelů, Christiana Huygense a Isaaca Newtona, zda světlo sestává z vln či částic, vychází z přijaté interpretace o dualismu vlna-částice.

Nakonec tedy rozhodujícím krokem bylo rozpoznání elektromagnetické podstaty světla. Tuto novou teorii vytvořil v letech 1855 – 1865 Skot James Clark Maxwell (1831-1879). Čtyřmi diferenciálními rovnicemi určil základní vlastnosti elektromagnetických jevů. Studiem těchto rovnic dospěl k závěru, že „světlo a magnetismus jsou jevy téže podstaty a světlo je elektromagnetický vzruch, který se šíří polem podle elektromagnetických zákonů“. Tak to doslova stojí v Maxwellově Dynamické teorii elektromagnetického pole (1864).

Maxwellova teorie naprosto uspokojivě vysvětluje všechny optické jevy vlnové povahy - zákon přímočarého šíření světla, lom, odraz i ohyb světla, interferenci i disperzi = rozklad světla. Vytváří předpoklady i pro objev nových úkazů, jako třeba rádiových vln. Existence éteru byla vyvrácena Michelsonovým - Morleyovým pokusem.

V mechanické teorii světelných vln byl éter nevyhnutelný, jelikož bez hmotného prostředí by vlny nemohly existovat. Situace se zcela změnila, když bylo prokázáno, že světlo je elektromagnetické vlnění. Kolem těles elektricky nabitých existuje elektromagnetické pole vždy nezávisle na tom, zda éter existuje, nebo ne. A pokud se elektrický náboj začne pohybovat, změny elektromagnetického pole vyvolají elektromagnetické vlny.

Maxwell éter nezavrhl – on jej prostě nepoužil, protože éter nepotřeboval, ale mnoho fyziků ještě dlouho nedokázalo přijmout fakt, že světelné vlny nevyžadují ke svému šíření žádné prostředí. Spolehlivě to prokázal až teprve roku 1887 americký fyzik Albert Abraham Michelson (1852 - 1931). Za pomocí přístroje zvaného interferometr se pokusil změřit rychlost světla „zbržděného“ éterem a porovnal ji s rychlostí světla ve vakuu. Zjistil, že rychlost světla je vždy táž : 300 000 kilometrů za sekundu, nezávisle na směru pohybu světla vzhledem k hypotetickému éteru.

Dvanáct let po vyslovení Maxwellovy teorie ji německý fyzik Heinrich Hertz (1857-1894) experimentálně prokázal. „Světlo je elektrický jev“, prohlásil roku 1899 výkvětu německé vědy shromážděnému v přednáškovém sále polytechniky v Karlsruhe, kde předvedl svůj pokus s dipólem.

„Všechno světlo – sluneční jas, záře svíčky i světélko, které vydává světluška. Kdyby ze světa zmizela elektřina, bude všude tma.“

A teď bylo konečně jasné, co to vlastně je světlo: elektromagnetické vlnění. Světlo je tedy elektromagnetické vlnění, jenže elektromagnetické vlnění není zdaleka jen světlo. Existují ještě další vlny, které mají stejné vlastnosti – šíří se stejnou rychlostí, odrážejí se, lámou se a ohýbají – ale nejsou vidět. Z toho vysvětlení musíme tedy zdůraznit, že světlo je vlna, ale také částice. Vlna nebo částice jsou jen různé pohledy na tentýž jev, a proto jsou to představy, které potřebujeme, abychom mohli vlastnosti světla úplně popsat.

Slunce a umělé zdroje světla

V případě rozeznání barevných odstínů, jasu a kontrastu předmětu je potřeba osvětlení blízké bílému světlu a vysoká osvětlenost předmětu. Pokud neodpovídá intenzita osvětlení barvě bílého světla, je vnímáno jako nepříjemné a nepřirozené, což je jednou z příčin stížností na výbojkové a zářivkové osvětlení.

Přirozené osvětlení - zdrojem je Slunce, obloha, záření odražené od předmětů a ploch. Denní venkovní světlo je s denní a roční dobou velmi proměnné a pohybuje se v rozsahu od 1000 až do 100000 luxů. Denní světlo je zejména pro své příznivé vlastnosti – dokonale se rozptyluje v prostoru. Umělé osvětlení se používá tehdy, když hodnota přirozeného osvětlení klesne pod stanovenou mez. Požadavky na dobré osvětlení: optimální intenzita, rovnoměrnost, směr, plastické osvětlení, stálost, estetika, barva světla, místní osvětlení, kombinované osvětlení (zářivky, halogeny aj.), celkové osvětlení.

Zářivky jsou např. rtuťové výbojky s poměrně malým rtuťovým tlakem. Svítí velkou plochou, ale relativně malým jasem a nejsou zdrojem tepelné energie. V zorném poli člověka nemají být zářivky bez krytu ve směru pohledu, ale měly by být opatřeny stínidly nebo zakrytou mřížkou. Protože spektrum jejich světla není spojité, rychle se střídá rozsvícení, zhasnutí a toto přerušování vede ke vzniku stroboskopického efektu pohybujících se předmětů. U modernějších zářivek by ke stroboskopickému efektu nemělo docházet. Zářivkové osvětlení vyvolává u některých lidí subjektivní potíže (únava, podráždění očí a bolesti hlavy) - příčinou může být fotochemický smog způsobený UV zářením, které denní zářivky emitují na nečistoty přítomné v ovzduší např. prach, smog a cigaretový kouř.

Žárovky jsou nejvyužívanějším zdrojem světla pro práci člověka. Světlo zde vzniká jako součást teplotního režimu, který ovlivňuje mikroklima místnosti. Světlený tok je nepřetržitý a plynulý. Nepřetržitý tok může být slabší nebo silnější, ale pořad vydává světlo. Pro snížení povrchového jasu zdroje a oslnění se skleněná baňka matuje. Vlákno žárovky má teplotu přibližně 2700°C. Energetická křivka záření žárovky má počátek až na hranici UV a viditelného záření na hodnotě 380 nm a dosahuje svého vrcholu ve vlnových délkách okolo 1100 nm v oblasti IR-A infračerveného záření. Viditelná jen asi dvacetina záření, které žárovka vydává, devadesát pět procent záření spadá do infračerveného oboru ( má větší vlnovou délku než 0,8 μm ).

Světelné zdroje mohou mít vliv na náš život již od prvních dětských let. Je pravděpodobné, že jedna z příčin myopie v předškolním věku spočívá ve zvýšení teploty v oblasti jeho ohniska na sítnici způsobeném rozsvíceným světlem v místnosti, kde dítě spí.

Luminiscenční zdroje: světlo vzniká jako přímá přeměna elektrické energie na světelnou. 

Halogenové světlomety vydávají kromě světelného toku i infračervené záření. Existuje určitá „bezpečná vzdálenost“ od halogenového světlometu, která je přímo úměrná době expozice např. při expozici po dobu 10 s je tato vzdálenost 0,55 m. Při krátké expozici může dojít k poškození oka pouze u extrémně krátké vzdálenosti od světlometu. Bezpečná vzdálenost při expozici delší než 1000 s by měla být 5 metrů.

Na sítnici nedopadá pouze světelné záření ve viditelné oblasti spektra, ale také neviditelné složky krátkovlnného UV záření a dlouhovlnného IR záření, které jsou přilehlé viditelnému spektru. Energie tohoto záření se v ohnisku z velké části transformuje na energii tepelnou, která je potřebná k iniciaci řady fotochemických a fotoelektrických dějů, které umožňují předávání informací do mozku, kde si uvědomujeme zrakový vjem.

Viditelné záření a přilehlá oblast infračerveného záření dopadá přímo na sítnici. Tam je absorbováno hlavně pigmentovým epitelem sítnice a sekundárně absorpčními místy ve fotoreceptorech, makulárním (žluté skvrny) pigmentem a hemoglobinem. Energie zde přijatá je přímo vedená jako teplo do přilehlých fotoreceptorů. Právě toto působení může oku uškodit. I při použití UV filtrů v korekčních nebo slunečních brýlí dopadá do oka IR záření.


Infračervené záření

Infračervené záření se dělí na jednotlivá pásma. Toto dělení ovšem není jednoznačně dané a v různých pramenech bývá uváděno různě. Zaujímá oblast mezi nejkratšími radiovými vlnami (λ < 10-3 m) a viditelným světlem (λ > 780 nm, což odpovídá červenému konci viditelného spektra).

V současné době se infračervené IR (tak bylo nazváno po původním označení jako ultračervené) dělí z technologického hlediska podle vlnového rozsahu na pásma A, B, C.

Jedno schéma je například toto:

Blízké (near) infračervené záření neboli NIR
• IR-A, vlnová délka 0,76-1,4 μm, definováno podle vodní absorpce (často používané v telekomunikacích u optických vláken)
• IR krátké vlnové délky - short wave - neboli SWIR
• IR-B, vlnová délka 1,4-3 μm, při 1450 nm značně roste vodní absorpce
• IR střední vlnové délky - medium wave – nebo-li MWIR
• IR-C, též prostřední - intermediate-IR nebo-li IIR, 3-8 μm
• IR dlouhé vlnové délky - long wave – nebo-li LWIR
• IR-C 8-15 μm
Vzdálené - far - infračervené záření nebo- li FIR 15-1000 μm

Další často používané rozdělení je toto:
• blízké - 0,7-5 μm
• střední - 5-30 μm
• dlouhé - 30-1000 μm

Tvoří součást záření laserů a slunečního záření. Zdrojem jsou také sklářské a vysoké pece, oblouková lampa, rtuťová křemenná výbojka a žárovka s wolframovým vláknem. Zdrojem infračerveného záření jsou tělesa zahřátá na vyšší teplotu. Při pohlcování infračerveného záření probíhá tepelná výměna a ozářené těleso se zahřívá např. u infrazářiče topné těleso hřeje, ale nesvítí.

Infračervené záření vyzařují prakticky všechna tělesa. Infračervené záření také mnohem lépe proniká zkaleným prostředím (např. mlhou) než světlo - snímky povrchu Země meteorologickými družicemi.

Země jako vysílač infračerveného záření

Zemský povrch absorbuje viditelné záření ze Slunce a vyzařuje mnoho energie jako infračervené záření přes atmosféru zpět do vesmíru. Některé plyny v atmosféře, zejména vodní pára, absorbují toto infračervené záření a vyzařují je zpět ve všech směrech včetně zpět k povrchu Země. Podle Wienova zákona (viz kap.4.3) Slunce, které má povrchovou teplotu 6000 K, vyzařuje v rozmezí kratších vlnových délek (UV, viditelné a začátek IR asi do 500 nm), kdežto Země (teplota -18°C, pokud by nebylo skleníkového efektu) vyzařuje jen v IR oblasti (maximum nad 10 µm). Tento skleníkový efekt udržuje atmosféru a zemský povrch mnohem teplejší, než kdyby plyny pohlcující infračervené záření nebyly v atmosféře přítomny. Pohlcená energie je vyzařována na jiných vlnových délkách (IR záření). Skleníkové plyny v atmosféře nepohlcují krátkovlnné záření - přicházející od Slunce, ale pohlcují dlouhovlnné (IR) záření. Některé plyny jsou téměř propustné pro sluneční radiaci, silně absorbují dlouhovlnnou radiaci vyzařovanou zemským povrchem a vyzařující jí zpět, jak k zemskému povrchu - čímž přispívají k jeho oteplovaní, tak do kosmického prostoru.

Země by měla průměrnou teplotu jen -18°C. Se skleníkovým efektem má průměrnou teplotu 288K (+15°C). Skleníkový efekt je potřebný pro existenci života na Zemi.

 

Infračervené záření jako tepelné záření

Je to podoba energie, která zahřívá předměty přímo, bez toho, aby mezitím byl ohříván vzduch.

Lidské tělo je zdroj IR záření. Lidské tělo se téměř chová jako dokonalé černé těleso. Na teplotním obrazu lidského těla se projevuje termoregulace v podobě proudění krve, vedení ve tkáních, odpařovaní potu, záření IR spektra a lidského metabolismu.

Projev infračervené vidění pozorujeme v přírodě. U některého druhu hadů existují vedle „obyčejných“ očí i detektory infračerveného záření. Uvádí se, že tyto detektory jsou citlivější než jakékoliv jiné detektory IR záření vyrobené člověkem. Citlivost zasahuje až do vlnové délky 10 μm a princip jejich činnosti není dosud zcela jasný. V žádném případě se však tyto druhé oči ani nepřibližují schopnostem očí pracujících ve viditelném světle. Infračervené oči hada nevytváří obraz na sítnici jako komorové oko, ale poskytují omezené prostorové rozlišení podobným způsobem jako složené oko hmyzu. Infračervených detektorů je na hlavě hada několik a každé vidí jen v omezeném prostorovém úhlu. Tak had získá velmi přibližnou představu o zdrojích IR záření v jeho blízkosti. Těmito zdroji mohou být teplokrevní živočichové – hadem lovená kořist. Had je schopen odlišit živé (tj. teplé) tělo od mrtvého na vzdálenost 5 – 10 cm.

Vliv infračerveného záření na lidské tělo

Infračerveného záření nám umožňuje přínosy pro lidské tělo formou tzv.saunování. Tepelné záření se nejlépe šíří ve vakuu-bez zprostředkování přenosu látkovým prostředím. Právě pro tuto infraregeneraci existuje určitý typ obleku, který částečně toto vakuu umožní.

Systém infračerveného záření zajišťuje průnik paprsků do kůže do hloubky cca 5 mm a tím vzniká zahřívací efekt, při kterém teplo proniká hluboko do svalové tkáně a do vnitřních orgánů. Zvyšuje se tepová frekvence, výdej potu a tělo se zbavuje částečně toxických látek. Například v infrasauně se během jednoho cyklu spálí tolik kalorií jako při běhu od 10 do 15 km.

Toto vyzařování IR záření je spjato s nejrůznějšími druhy ozdravných tělesných reakcí. Infračervený tepelný systém se může také podílet na péči o pokožku, kterou zvláčňuje. Pomáhá při léčbě akné, popálenin, celulitidy. Pro sportovce je ideální k urychlenému doplnění nedostatku kyslíku ve svalech po fyzické zátěži. Urychluje hojení vymknutých kloubů, podvrtnutí a drobných ran. Infračervená energie záření je potřebná k dosažení nejlepší možné ozdravné odezvy u tkání, které se nacházejí v ozdravném procesu. Tento fenomén se nazývá resonanční absorpce.

Výhodou tohoto typu procedury je přizpůsobování se prostředí. V infrasauně se lidské tělo rychleji aklimatizuje na ovzduší i teplotu, narozdíl od klasických saun.

Lidská těla vyzařuje infračervenou energii skrze kůži v rozsahu 3 - 50 µm, kdy většina je kolem 9,4 µm. Dlaně vyzařují infračervenou energii mezi 8 - 14 µm . Reiki, uzdravování vyzařováním energie skrze dlaně, má v Číně tradici dlouhou 3000 let a je postavena na uzdravovacích vlastnostech přírodního infračerveného záření. Indičtí jogíni také doporučují uzdravování skrze dlaně, a to hlavně ve spojitosti s úlevou unavených, namáhaných očí.

Působení IR záření není jen blahodárné, může i uškodit

Při vysokých intenzitách má infračervené záření tepelný efekt, který může vést až ke vzniku popálenin. Dlouhovlnné IR záření proniká do větší hloubky tkání. Průnik tkáněmi, popř. vyzařování IR teplejšími místy, je použitelné v medicíně k diagnostickým úkonům. Akutní celkové postižení zářením se nazývají úžeh a úpal.

Úžeh vzniká celkovým přehřátím organismu slunečního i IR zářením na jeho vzniku se podílí rovněž teplota vzduchu, relativní vlhkost a proudění vzduchu, tedy celý tzv. termický komplex. Vzniká celkové přehřátí organismu, doprovázené nevolností a zvracením.

Úpal je zapříčiněn především přehřátím hlavy, přičemž dlouhovlnná složka IR-B může pronikat skrze povrchové struktury a dráždit mozkové obaly. Příznaky jsou podobné úžehu, více v popředí je však nevolnost a silné bolesti hlavy. Oba stavy mohou u disponovaných jedinců vyvolat epileptické nebo epileptiformní křeče. Prevencí obou je vyhýbání se otevřenému prostranství na slunci a dostatečný pitný režim, prevencí úpalu pak navíc nošení pokrývky hlavy. V 19. století nosili evropští návštěvníci tropických zemí tzv. tropické helmy, vybavené mezivrstvou, pohlcující infračervené záření.

Je diskutováno o vlivu extrémní dlouhodobých expozic IR záření na kůži, kdy byly popsány (spíše jako rarita) případy vzniku nádorů na takto ozařovaných místech. Např. u budhistických mnichů, nosících ve vysokohorských podmínkách pod oděvem košík se žhavými uhlíky (zde byla možnost současného působení chemických látek) nebo u osob, které dlouhá léta spávaly na zapnuté elektrické podušce a měly změny od hyperpigmentace až po nádorové bujení rozmístěny na kůži jako „fotografii“ odporových drátů v přístroji. Rozhodně je však riziko takovýchto poruch zdraví velice nízké. 


Působení infračerveného záření na zrak

Za normálních podmínek proniká záření nejvýše 5 mm hluboko. Toto záření proniká do hlubších vrstev oka, kde dochází k jeho absorpci a poškození nitroočních struktur. Infračervené záření je částečně pohlcováno komorovou vodou a částečně sklivcem, kde je přeměněno na teplo a snadno odvedeno.

Absorpcí dlouhovlnného záření pigmentovým epitelem sítnice dochází k tepelnému poškození. Pro stupeň poškození je důležitá hloubka, do které záření proniká. Působí na zevní orgány jako je čočka a spojivka.

Poškození oka je také závislé na vlnové délce záření – infračervené světlo vlnové délky větší než 1,4 μm k sítnici nepronikne. Oko může být poškozeno infračervenými paprsky do 1,4 μm. Při velké intenzitě záření může být poškozen přední segment oka (rohovka), po delší expozici čočka a při velké intenzitě záření zadní segment (sítnice).

V rozmezí 750 – 2500 nm se infračervené paprsky označují jako penetrující – pronikavé. Zdrojem jsou rozžhavené roztavené kovy a sklo. Na čočce se projeví poškození jejím kalením a odlupováním předního pouzdra čočky. U afakických - po vyjmutí oční čočky - očí může toto záření způsobit i poškození sítnice.

 

Joomla SEF URLs by Artio