Zastosowanie podczerwieni jest bardzo szerokie. Promieniowanie IR wykorzystuje się między innymi w lecznictwie, nowych technologiach oraz systemach grzewczych. Aby czerpać z zalet podczerwieni, trzeba przede wszystkim poznać jej właściwości. Czy przenikalność przez szyby do nich należy? Czy szkło przepuszcza podczerwień? Sprawdźmy.
Czym jest promieniowanie podczerwone i skąd się bierze?
Promieniowanie podczerwone (IR) to takie, które występuje pomiędzy światłem widzialnym a falami radiowymi. W zależności od długości fali możemy wyróżnić promieniowanie:
- krótkofalowe (podczerwień bliską);
- średniofalowe (podczerwień średnią);
- długofalowe (podczerwień daleką).
Od długości fali zależy zastosowanie promienników podczerwieni. I tak na przykład krótkofalowe urządzenia grzewcze sprawdzają się w ogrzewaniu punktowym, na przykład na dużych halach produkcyjnych albo w budynkach sakralnych, gdzie nie ma potrzeby ogrzewania całej przestrzeni, a tylko ludzi i obiekty. Z kolei promienniki długofalowe emitują ciepło rozproszone, stąd ich zastosowanie np. w budynkach jedno- i wielorodzinnych.
Naturalnym źródłem promieniowania jest każdy żywy organizm oraz słońce.
Chociaż podczerwieni nie widać gołym okiem, może być rejestrowana przez specjalne czujniki, np. takie umieszczone w kamerze termowizyjnej.
Jak szkło oddziałuje z promieniowaniem IR?
Wśród wielu właściwości fizycznych szkła można wskazać przepuszczalność światła, choć jej stopień różni się w zależności od grubości szyby, jej składu chemicznego i rodzaju obróbki powierzchni (np. szkło matowe będzie mniej przepuszczalne niż przezroczyste).
Szczególnymi rodzajami są szkło optyczne, wykorzystywane między innymi w produkcji soczewek oraz kwarcowe, z którego produkuje się naczynia laboratoryjne ‒ oba o bardzo wysokiej przepuszczalności światła.
W przypadku szkła absorpcyjnego mamy do czynienia z częściowym pochłanianiem światła, a w przypadku refleksyjnego ‒ z jego odbijaniem. Oba znajdują zastosowanie w produkcji szyb przeciwsłonecznych. Montuje się je chociażby w budynkach z dużymi przeszkleniami, aby ograniczyć nagrzewania się pomieszczeń zlokalizowanych np. od południowej strony.
Jak zachowuje się fala podczerwona w zetknięciu ze szkłem? Otóż zostaje pochłonięta, przechodzi przez szybę i uwalniana jest po drugiej stronie.
Różne rodzaje szkła mogą mieć różny stopień przepuszczania IR. Właściwość ta zależy od składu chemicznego szyby oraz jej grubości.
Czy zwykła szyba rzeczywiście przepuszcza podczerwień?
To zależy. Przede wszystkim od rodzaju podczerwieni, czyli czy mamy do czynienia z promieniowaniem krótko-, średnio- czy długofalowym.
Przykładowo: pilot od telewizora, który wysyła IR w bliskim zakresie, czasem może zadziałać przez szybę (choć to także zależy jeszcze od tej szyby, między innymi jej grubości). Jednak kamera termowizyjna, w której wykorzystuje się fale długie, nie jest w stanie „zobaczyć” obiektów przez standardowe okno, jakie montuje się w budynkach mieszkalnych.
Różne rodzaje szkła a przenikalność promieniowania podczerwonego
Istnieją specjalne rodzaje szkła (np. kwarcowe lub germanowe), które cechują się szczególnie wysoką przepuszczalnością podczerwieni. Stosuje się je w produkcji aparatury naukowej czy kamer termowizyjnych.
Wspomniane już wyżej szkło refleksyjne zaprojektowane zostało w taki sposób, aby odbijać promieniowanie zamiast pozwalać mu na przeniknięcie przez szybę. Materiał ten znajduje zastosowanie w budownictwie. Jeśli widzimy na przykład biurowiec z dużą liczbą przeszkleń od południowej strony, prawdopodobnie zamontowano w nim właśnie szyby refleksyjne.
Przykładowe zastosowania: kiedy ważne jest, czy podczerwień przechodzi przez szybę?
Istnieje całkiem sporo przypadków, kiedy przepuszczalność podczerwieni przez szybę jest zaletą. Oto, gdzie przydaje się ta właściwość i gdzie ze względu na nią podczerwień znajduje zastosowanie:
- szklarnie ‒ promieniowanie słoneczne przenika przez szybę, dostarczając ciepło uprawom;
- kamery termowizyjne ‒ służące do monitorowania ciepła w budynkach i lokalizowania miejsc, którymi ono „ucieka”;
- okna samochodowe z powłoką UR ‒ ochrona wnętrza pojazdu przed nagrzewaniem się w upalne dni;
- czujniki ruchu ‒ np. w systemach alarmowych albo oświetleniu, które wychwytują ruch także przez szybę;
- promienniki podczerwieni ‒ lampy grzewcze, których efektywność jest większa niż tradycyjne ogrzewanie konwekcyjne.
Grzejnik na podczerwień a szkło – czy szybom grozi utrata efektywności ogrzewania?
Promienniki IR emitują ciepło w postaci podczerwieni, która pomija ogrzewanie powietrza, koncentrując energię na ludziach i przedmiotach. Standardowa szyba blokuje promieniowanie długofalowe (a takich promienników najczęściej używa się w domach), więc ciepło nie ucieka na zewnątrz. Analogicznie, jeśli postawisz promiennik IR na tarasie, aby zapewnić sobie komfort w chłodny wieczór, temperatura nie przejdzie do środka.
Fakty i mity o promieniowaniu IR a szybach
A oto najczęściej spotykane mity w kontekście naszego tematu.
- Każda szyba blokuje w 100% całą podczerwień.
Nieprawda, bo zależy to od tego, z jaką falą podczerwieni mamy do czynienia (krótką, średnią czy długą). - Ciepło emitowane przez promienniki IR ucieka przez szybę.
Nieprawda, jeśli szyba posiada powłokę refleksyjną i odbija promienie podczerwieni. Dodatkowo długie fale podczerwone nie przechodzą przez szyby - Fakt, że podczerwień przechodzi przez szkło, to jej wada.
Niekoniecznie. Może być zaletą, jeśli przyjrzymy się szerokiemu zastosowaniu podczerwieni, które omówiliśmy wyżej.
Podczerwień a ochrona przed nadmiernym nagrzewaniem pomieszczeń
Podczerwień można wykorzystać także w domach jednorodzinnych, aby zwiększyć ich energooszczędność ogrzewania. Montaż szyb ze specjalną powłoką chroni pomieszczenia przed nadmiernym nagrzewaniem się w lecie. Z kolei korzystanie z urządzeń grzewczych na podczerwień zimą to redukcja strat ciepła i większy komfort termiczny dla domowników w niższej temperaturze powietrza.
