Wraz z transformacją energetyczną rośnie zainteresowanie technologiami grzewczymi o niskiej lub zerowej emisji lokalnej. Zaliczają się do nich systemy na podczerwień, w tym elektryczne ogrzewanie podłogowe oparte na foliach i matach grzewczych. Zwolennicy tej technologii wskazują na jej potencjalne przewagi nad klasycznymi systemami konwekcyjnymi, w tym korzystny wpływ na komfort i mikroklimat wnętrz. Czy podłogówka na podczerwień rzeczywiście może być uznana za rozwiązanie zdrowsze? W niniejszym artykule analizujemy dostępne dane i publikacje naukowe na ten temat.
Podczerwień w ogrzewaniu podłogowym
Podczerwień to zakres fal elektromagnetycznych o długości od ok. 0,78 μm do 1 mm. Energię w takim zakresie oddaje każde ciało o temperaturze wyższej niż zero bezwzględne (-273 st. C) – także powierzchnie w budynkach mieszkalnych. Zgodnie z prawem Wiena długość fali o największym natężeniu zależy od temperatury powierzchni [1].
Dla temperatur rzędu 25-30 st. C maksimum przypada w zakresie tzw. dalekiej podczerwieni. Elektryczne ogrzewanie podłogowe, które tworzą folie grzewcze lub maty grzewcze, działa jako niskotemperaturowa powierzchnia grzewcza. Temperatura podłogi ogrzewanej taką technologią zwykle nie przekracza 29 st. C. Co oznacza, że dominuje w nich daleka podczerwień (IR-C). Energia ta jest pochłaniana głównie przez podłogę, ściany i wyposażenie, a dopiero wtórnie ogrzewa powietrze.
Z fizycznego punktu widzenia podczerwień nie jest cechą unikalną dla tego system, ponieważ energię w tym zakresie oddaje każda ogrzewana powierzchnia [1]. Różnica między systemami grzewczymi dotyczy przede wszystkim proporcji pomiędzy konwekcją a bezpośrednim przekazywaniem ciepła do otaczających powierzchni. Sam mechanizm przekazywania energii nie przesądza jeszcze o jego wpływie na zdrowie.
Podłogówka na podczerwień a wodne ogrzewanie podłogowe
Zarówno elektryczne ogrzewanie podłogowe, jak i klasyczna, wodna podłogówka należą do systemów niskotemperaturowych. W obu przypadkach temperatura powierzchni podłogi mieści się zwykle w przedziale 26-29 st. C. Zatem z punktu widzenia fizyki przekazywania ciepła oba systemy działają w bardzo zbliżonych warunkach temperaturowych i oddają znaczną część energii w postaci dalekiej podczerwieni [1]. Różnica dotyczy przede wszystkim sposobu wytwarzania i dostarczania ciepła.
W systemie wodnym energia pochodzi z kotła lub pompy ciepła i przekazywana jest do podłogi przez wodę krążącą w rurach. W systemie elektrycznym ciepło powstaje bezpośrednio w elemencie grzewczym pod wpływem przepływu prądu (matrycy węglowej w folii grzewczej lub kablu grzejnym w macie). Po osiągnięciu zadanej temperatury powierzchni podłogi sposób oddziaływania na pomieszczenie jest zbliżony.
W przestrzeni publicznej pojawia się teza, że podłogówka „na podczerwień” jest zdrowsza, ponieważ ogrzewa „bezpośrednio ciało, a nie powietrze”. W praktyce jednak każde ogrzewanie podłogowe – niezależnie od źródła energii – podnosi temperaturę powierzchni, co wpływa na średnią temperaturę promieniowania w pomieszczeniu. To właśnie ta wielkość, obok temperatury powietrza, decyduje o odczuwanym komforcie cieplnym [6].
Zasadnicze pytanie brzmi więc nie tyle, czy system „emituje podczerwień”, lecz czy istnieją wiarygodne dowody na to, że sposób przekazywania ciepła przekłada się na mierzalne korzyści zdrowotne. Odpowiedź wymaga przyjrzenia się badaniom dotyczącym oddziaływania różnych zakresów podczerwieni na organizm człowieka.
Co podczerwień robi z ciałem?
Podczerwień dzieli się na trzy podstawowe zakresy długości fal:
- IR-A (krótkofalową),
- IR-B (średnią)
- IR-C (daleką podczerwień).
Każda z nich w inny sposób oddziałuje na powierzchnię, ale i tkanki żywych organizmów. Fale krótsze (IR-A) mogą wnikać głębiej w skórę. Fale dłuższe są w dużej mierze pochłaniane powierzchniowo. Niskotemperaturowe ogrzewanie podłogowe pracuje w zakresie IR-C, ponieważ temperatura jego powierzchni jest zbliżona do temperatury ciała i typowych warunków wewnętrznych [1].
Badania dermatologiczne pokazują, że intensywna ekspozycja na IR-A może prowadzić do wzrostu stresu oksydacyjnego w skórze oraz aktywacji enzymów odpowiedzialnych za degradację kolagenu [2]. Dotyczy to jednak źródeł o wysokiej mocy i krótszej długości fali. Daleka podczerwień (IR-C) oddziałuje głównie poprzez efekt cieplny i nie wykazuje takiej głębokości penetracji.
W literaturze medycznej analizowano również potencjalne biologiczne efekty dalekiej podczerwieni w warunkach terapeutycznych. W przeglądzie Vatansever i Hamblin wskazano, że kontrolowana ekspozycja na FIR może wpływać na mikrokrążenie, zwiększać biodostępność tlenku azotu oraz modulować niektóre procesy zapalne [3]. Autorzy podkreślają jednak, że były to badania prowadzone przy określonych parametrach ekspozycji – czasie, intensywności i długości fali – typowych dla terapii, a nie dla ogrzewania budynków.
Z dostępnych danych wynika, że daleka podczerwień może wywoływać mierzalne reakcje biologiczne, ale ich charakter i skala zależą od warunków ekspozycji. W przypadku ogrzewania podłogowego mamy do czynienia z niską intensywnością i równomiernym, rozproszonym oddziaływaniem powierzchniowym. To istotne rozróżnienie, gdy analizuje się twierdzenia o „zdrowotności” takiego systemu.
Czy ogrzewanie na podczerwień poprawia krążenie?
W tekstach marketingowych pojawia się często argument, że „ogrzewanie na podczerwień poprawia krążenie”. Z fizjologicznego punktu widzenia wzrost temperatury skóry prowadzi do rozszerzenia naczyń krwionośnych, co stanowi naturalny mechanizm termoregulacyjny organizmu. W ten sposób nasze ciało chroni się przed przegrzaniem i jego skutkami. Rozszerzenie naczyń zwiększa przepływ krwi w ogrzewanym obszarze i ułatwia oddawanie ciepła.
W eksperymentalnym badaniu z 2023 roku wykazano, że ekspozycja na ogrzewanie powierzchniowe powodowała wzrost temperatury skóry oraz zwiększenie przepływu krwi w naczyniach obwodowych [4]. Mechanizm ten nie był specyficzny dla podczerwieni jako takiej, lecz wynikał z samego działania ciepła. Podobny efekt obserwuje się w przypadku ciepłej kąpieli czy lokalnego ogrzewania kończyn.
W przeglądzie dotyczącym dalekiej podczerwieni wskazano również, że w warunkach terapeutycznych może ona wpływać na produkcję tlenku azotu (NO), co sprzyja rozszerzeniu naczyń [3]. Należy jednak pamiętać, że badania te dotyczyły kontrolowanych parametrów ekspozycji i często kontekstu klinicznego, np. pacjentów z określonymi schorzeniami. Nie analizowały one typowych warunków mieszkaniowych.
Można twierdzić, że kontakt z ciepłą podłogą może wywoływać miejscową reakcję naczyniową i subiektywne odczucie „lepszego krążenia”. Brakuje jednak danych, które w sposób precyzyjny określałyby skutki takiego zjawiska. W tym kontekście decydujące jest bowiem rozróżnienie między fizjologiczną odpowiedzią na ciepło a efektem terapeutycznym.
Podłogówka na podczerwień a skóra i oczy
W badaniu Schroeder i wsp. wykazano, że krótkofalowa podczerwień (IR-A) przy wysokiej intensywności może zwiększać stres oksydacyjny w skórze oraz aktywować enzymy degradujące kolagen [2]. Mechanizm ten wiązano z procesami fotostarzenia. Trzeba jednak podkreślić, że dotyczył on ekspozycji o znacznie większej mocy niż ta, która występuje w warunkach mieszkaniowych.
Inny dokument, raport NIOSH, dotyczy biologicznych skutków podczerwieni koncentruje się głównie na środowisku pracy, w którym występują silne źródła ciepła, takie jak piece przemysłowe czy instalacje hutnicze. W takich warunkach możliwe są uszkodzenia termiczne skóry lub oczu przy długotrwałej i intensywnej ekspozycji. [8] Co istotne, elektryczna podłogówka pracująca w warunkach domowych osiąga temperatury rzędu 26-29 st. C, a więc dalekie od warunków industrialnych. Z dostępnych danych nie wynika, aby takie warunki wiązały się z udokumentowanym ryzykiem dermatologicznym lub okulistycznym. Jednocześnie literatura podkreśla, że większość badań dotyczyła wysokich mocy i specyficznych warunków zawodowych, a nie codziennego użytkowania systemów grzewczych w domu.
Komfort cieplny a „zdrowsze powietrze”
W dyskusjach o ogrzewaniu na podczerwień często pojawia się argument o „zdrowym mikroklimacie”. W literaturze naukowej zagadnienie to analizowane jest jednak przede wszystkim w kategoriach komfortu cieplnego, a nie bezpośredniego wpływu na zdrowie. Zgodnie ze standardem ASHRAE 55 komfort zależy zarówno od temperatury powietrza, jak i od tzw. średniej temperatury promieniowania (MRT), czyli uśrednionej temperatury otaczających powierzchni [6].
Systemy powierzchniowe, takie jak ogrzewanie podłogowe, podnoszą temperaturę przegród budowlanych, co może zwiększać MRT. Użytkownik systemu na podczerwień może odczuwać komfort przy nieco niższej temperaturze powietrza niż w przypadku systemów silnie konwekcyjnych. Zjawisko to opisano również w analizach dotyczących systemów promieniujących [5]. Nie jest to jednak efekt „leczniczy”, lecz wynik bilansu wymiany ciepła między ciałem człowieka a otoczeniem.
Badania Instytutu Hermana-Rietschela na Politechnice Berlińskiej [11] oraz symulacje numeryczne przeprowadzone w Polsce [9] potwierdzają również, że ogrzewanie podłogowe na podczerwień, nie generując ruchu powietrza, ogranicza migrację mikroorganizmów, kurzu oraz alergenów do wdychanego powietrza. Obniża także wilgotność względną podłogi poniżej 45 proc., hamując rozwój grzybów i roztoczy. Mimo iż brak jest bezpośrednich badań specyficznych dla podczerwieni na wilgotnej podłodze, to analiza termograficzna pokazuje, że metabolizujące bakterie emitują ciepło, co pośrednio wspiera tezę o niesprzyjających warunkach. W tym kontekście decydujące jest jednak suszenie jastrychu do wilgotności poniżej 2-3 proc. przed montażem, a także praca systemu w typowych, optymalnych zakresach temperatur (25-29 st. C na powierzchni) [10].
Najnowszy raport rządowy dotyczący ogrzewania na podczerwień podkreśla, że dostępne dowody nie pozwalają jednoznacznie stwierdzić, iż systemy te zapewniają wyraźnie lepszy komfort lub efektywność energetyczną niż inne elektryczne systemy oporowe [7]. Wskazuje natomiast na potrzebę dalszych badań porównawczych w warunkach rzeczywistych. Z punktu widzenia zdrowia istotne jest rozróżnienie między komfortem a efektem terapeutycznym. Wyższa temperatura powierzchni może zmniejszać uczucie chłodu i przeciągów, co bywa interpretowane jako „lepsze samopoczucie”. Literatura naukowa nie potwierdza jednak, aby sam mechanizm przekazywania ciepła przez podczerwień prowadził do specyficznych korzyści medycznych w warunkach domowych.
Podsumowanie i wnioski
Podczerwień jest naturalnym sposobem przekazywania ciepła przez każdą ogrzewaną powierzchnię. W ogrzewaniu podłogowym mamy do czynienia z niskotemperaturową, daleką podczerwienią, która działa głównie powierzchniowo i wywołuje efekt cieplny zgodny z prawami fizyki [1]. Badania medyczne pokazują, że w warunkach terapeutycznych określone zakresy podczerwieni mogą wpływać na mikrokrążenie czy procesy zapalne [2], [3]. Nie odnoszą się one jednak do typowych warunków mieszkaniowych.
Brakuje badań klinicznych potwierdzających trwałe, specyficzne korzyści zdrowotne wynikające z użytkowania ogrzewania podłogowego. Raporty techniczne wskazują na możliwe różnice w odczuwaniu komfortu cieplnego, ale nie potwierdzają jednoznacznej przewagi zdrowotnej tego typu systemów [7]. Obecny stan wiedzy pozwala więc mówić o bezpieczeństwie i fizjologicznym efekcie cieplnym, lecz nie o udowodnionym działaniu terapeutycznym.
Za merytoryczny wkład i współpracę przy powstaniu artykułu odpowiedzialny był producent nowoczesnych systemów grzewczych na podczerwień Heat Decor.
Źródła
[1] Halliday D, Resnick R, Walker J. Fundamentals of Physics. 10th ed. Hoboken: Wiley; 2014.
[2] Schroeder P, Lademann J, Darvin ME, Stege H, Marks C, Bruhnke S, et al. Effects of infrared radiation and heat on human skin aging in vivo. Photochem Photobiol Sci. 2008;7(12), s. 1463–1470. Dostęp: https://www.researchgate.net/publication/26736913_Effects_of_Infrared_Radiation_and_Heat_on_Human_Skin_Aging_in_vivo
[3] Vatansever F, Hamblin MR. Far infrared radiation (FIR): its biological effects and medical applications. Photonics Lasers Med. 2012;4(4):255–266. Available from: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3699878/
[4] Wang X, et al. Effects of thermal stimulation on peripheral circulation. Front Physiol. 2023. Available from: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10450299/
[5] Dudkiewicz E, Fidorów N, Jeżowiecki J. Analiza sezonowego zużycia gazu w systemach promieniujących. Rocznik Ochrona Środowiska. 2013;15:2293-2308. (Dostęp: https://bibliotekanauki.pl/articles/1819216
[6] ASHRAE. ANSI/ASHRAE Standard 55-2017: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. Atlanta: ASHRAE; 2017. Available from: https://www.ashrae.org/technical-resources/bookstore/standard-55
[7] Department for Energy Security and Net Zero. Infrared Heating Report. London: UK Government; 2024. Available from: https://assets.publishing.service.gov.uk/media/689cd7a7d2a1b0d5d1bb12b1/ir-heating-report.pdf
[8] NIOSH. Biological Effects of Infrared Radiation. Publication No. 82-109. Cincinnati: National Institute for Occupational Safety and Health; 1982. Available from: https://www.cdc.gov/niosh/docs/82-109/pdfs/82-109.pdf
[9] Strzeszewski J. Wpływ ogrzewania podłogowego na jakość powietrza wewnętrznego, [w:] Problemy jakości powietrza wewnętrznego w Polsce 2001, Warszawa 2001, s. 319-324: https://strzeszewski.is.pw.edu.pl/articles/wplyw_ogrzewania_podlogowego_na_iaq.pdf
[10] Kluge, B. , Peters, A. , Krüger, J. & Wessolek, G. (2013) Detection of soil microbial activity by infrared thermography (IRT). Soil Biology and Biochemistry, 57, 383–389.
[11] Zeidler, O. et al. (2009) Effektivität von Geräten zur Luftreinigung. Gesundheits-Ingenieur 130:3-7, ISSN 0932-6200.
Źródło: artykuł partnera
