Ogrzewacze dłoni - jak działają? Porównanie 5 technologii

Turystyczne ogrzewacze kieszonkowe z nastaniem chłodnych dni stają się niezastąpionym źródłem ciepła dla osób długo przebywających na powietrzu. Sprawdzają się nie tylko na zimowych biwakach, wędkarskich połowach podlodowych czy na polowaniach, ale także nawet na co dzień, na przystanku autobusowym w siarczysty mróz. Na rynku występuje wiele modeli ogrzewaczy do dłoni czy stóp i wybór odpowiedniego modelu może być kłopotliwy dla osób, które wcześniej nie zetknęły się z tego typu rozwiązaniem. Do tego ogrzewacze mogą wykorzystywać aż 5 technologii opartych na różnych zjawiskach fizyczno-chemicznych. Przygotowaliśmy więc przewodnik po typach i możliwościach każdej z tych 5 technologii.

Historia powstania ogrzewaczy kieszonkowych

Przed wyjaśnieniem zasad działania tych drobnych, lecz niezwykle pożytecznych urządzeń, warto wspomnieć o ludziach, którzy przyczynili się do ich pojawienia się na świecie. Ogrzewacze dłoni, pierwotnie stworzone dla północnoamerykańskich traperów, mają długą historię. Jako pierwszy, kieszonkowy ogrzewacz osobisty opatentował amerykański wynalazca Jonathan T. Ellis w 1891 roku w New Jersey. Brakuje jednak informacji o uruchomieniu jego seryjnej produkcji. Był to prosty ogrzewacz, który wykorzystywał spalanie specjalnie spreparowanego węgla drzewnego. Pierwszą masowo produkowaną konstrukcją był natomiast ogrzewacz z katalizatorem platynowym, który wynalazł w 1912 roku japoński naukowiec Niichi Matoba.

Rodzaje turystycznych ogrzewaczy dłoni

Współczesna wiedza w dziedzinie fizyki i chemii pozwoliła skonstruować i wdrożyć do masowej produkcji różne typy ogrzewaczy, które w zależności od wykorzystywanych zjawisk można podzielić następująco na 5 grup:

   1. Ogrzewacze węglowe
   2. Ogrzewacze katalityczne benzynowe
   3. Ogrzewacze chemiczne żelazowo-powietrzne
   4. Ogrzewacze chemiczne żelowe
   5. Ogrzewacze elektryczne

Każdy z tych rodzajów posiada swoje zalety i wady a ich możliwości i komfort użytkowania są uzależnione od właściwości fizycznych użytych w nich substancji. Poniżej zostaną szczegółowo wyjaśnione i omówione wszystkie z nich, aby rozwiać wszelkie wątpliwości i nieprawdziwe informacje krążące np. na forach internetowych czy w grupach na portalach społecznościowych.

Ogrzewacze węglowe

Jak wspomniano wcześniej, węglowy ogrzewacz dłoni jest najstarszym znanym kieszonkowym źródłem ciepła. Stanowi on zamykaną metalową puszkę wyściełaną wewnątrz wełną szklaną. Z zewnątrz przeważnie oklejony jest zamszową tkaniną izolującą, która chroni przed poparzeniem dłoni. W środku umieszczany jest brykiet wykonany ze sprasowanej mieszaniny węgla drzewnego, odrobiny krzemianu sodu i nasyconego roztworu saletry potasowej.

Ciepło wytwarzane jest w skutek powolnego spalania brykietu. W konstrukcji tej zastosowano bardzo sprytne rozwiązanie łącząc w brykiecie dwie substancje - łatwopalną saletrę potasową i jednocześnie krzemian sodu (szkło wodne), które jest substancją ogniochronną. W ten sposób węgiel drzewny tylko się żarzy i spala w bardzo długim czasie.

Spalanie jednego brykietu może trwać do 6 godzin zapewniając stabilną temperaturę. Ogrzewacz do rąk na węgiel drzewny zaczyna działać, gdy jeden lub oba końce brykietu zostaną zapalone np. zapalniczką, a po rozdmuchaniu zamknięte w obudowie, aby utworzyć żar. Działający ogrzewacz można schować do kieszeni by ogrzewać dłonie lub zawiesić na szyi i trzymać na piersi by ogrzewać całe ciało. Jednorazowy wydatek na zakup ogrzewacza węglowego to około 20 złotych. Zużywające się brykiety są dosyć tanie. Kosztują około 1zł za sztukę i nie ma problemu z ich zakupem na zapas.

UWAGA! Ogrzewacze węglowe wydzielają spaliny (trujący tlenek węgla). Nie należy używać ich w śpiworze podczas snu ze względu na ryzyko zaczadzenia. Wieszany na szyi lub w kieszeni na piersi można używać tylko na świeżym powietrzu.

Katalityczne ogrzewacze benzynowe

Wynalezione w 1912 roku ogrzewacze benzynowe wykorzystują zjawisko katalizy. Budową przypominają nieco dużą zapalniczkę. Spłaszczony metalowy zbiornik z paliwem wyposażony został w knot z włókna szklanego okryty metalową siateczką powlekaną cienką warstwą katalizatora, metalu szlachetnego - platyny, rodu lub palladu. Palnik ogrzewacza przykrywany jest metalową pokrywą z otworami. Paliwo w tego typu konstrukcji stanowi benzyna do zapalniczek, czyli specjalnie rafinowana, spalająca się bezdymnie nafta.

Ciepło wytwarzane jest w skutek powolnego spalania oparów benzyny do zapalniczek na niepalnym knocie. Intuicja podpowiada jednak, że nakryty metalową pokrywą płomień powinien zgasnąć, jak zamknięta zapalniczka benzynowa. Tak się jednak nie dzieje ponieważ spaliny, które normalnie "zdusiłyby" ogień, są redukowane poprzez katalizator. Otworami w obudowie cały czas natomiast dopływa tlen niezbędny do spalania.

W zależności od ilości wlanego paliwa, ogrzewacz benzynowy może działać nieustannie przez 12-24 godzin. Podobnie jak ogrzewacz węglowy, katalityczny można nosić w kieszeni lub na piersi. Koszt zakupu ogrzewacza benzynowego to około 25zł. Jednorazowo mieści się do niego około 25ml paliwa. Przy cenie benzyny do zapalniczek w wysokości około 10zł za puszkę 125ml, cały dzień grzania kosztuje użytkownika około 2 złote. Do tego należy doliczyć koszt zużywających się żarników-katalizatorów po około 5zł za sztukę, które należy wymieniać co około 500ml spalonego paliwa.

UWAGA! Benzynowe ogrzewacze katalityczne wydzielają spaliny (trujący tlenek węgla). Nie należy używać ich w śpiworze podczas snu ze względu na ryzyko zaczadzenia. Wieszany na szyi lub w kieszeni na piersi można używać tylko na świeżym powietrzu.

Chemiczne ogrzewacze żelazowo-powietrzne

Stosunkowo nowym, bo wynalezionym w latach 50 dwudziestego wieku, są kieszonkowe ogrzewacze żelazowo-powietrzne. Wykorzystują one reakcję egzotermiczną wywołaną zetknięciem mieszaniny specjalnie dobranych substancji chemicznych z powietrzem atmosferycznym. Wykonane są jako najczęściej celulozowe lub fizelinowe saszetki wypełnione mieszaniną opiłków żelaza, sproszkowanego wermikulitu (naturalnego minerału, nośnika wody) i soli kuchennej. Całość po odessaniu powietrza zamknięta jest hermetycznie w grubej zgrzewanej folii eliminującej dostęp powietrza.

Ciepło generowane jest w wyniku szybkiego utleniania żelaza, czyli po prostu powstawania rdzy. Po rozerwaniu hermetycznej folii, do celulozowej saszetki dostaje się powietrze atmosferyczne. Wtedy należy saszetkę pougniatać w dłoniach by tlen dotarł do jej zawartości. Pod wpływem tlenu wermikulit uwalnia wodę a ta w połączeniu z solą rozpoczyna korozję opiłków żelaza. Zachodzi ona na tyle gwałtownie, że generuje temperaturę dochodzącą do 60-80 stopni Celsjusza.

Chemiczny ogrzewacz żelazowo-powietrzny zazwyczaj emituje ciepło do 6-8 godzin, choć temperatura maleje już po około 1 godzinie. Niewątpliwą zaletą tego typu ogrzewaczy są ich niewielkie rozmiary. Są zazwyczaj bardzo cienkie, mają około 2-3 milimetry grubości. Za to ich format może być praktycznie dowolny. Często dopasowane są do kształtu dłoni lub stopy, dzięki czemu nie ma problemu by włożyć je do rękawiczki czy nawet do buta. W skutek reakcji chemicznej powiększają nieco swą objętość, ale są właśnie idealnym rozwiązaniem pozwalającym na ogrzanie kończyn bez utraty przez użytkownika możliwości marszu lub pracy. Jedyną wadą tych ogrzewaczy jest fakt, że są jednorazowe. Po 6-8 godzinach grzania stają się bezużyteczne. Cena około 5-6 złotych za parę nie jest jednak wygórowana za ciepło w stopy, nawet stojąc na lodzie i wędkując nad przeręblą lub śpiąc w śpiworze na mrozie.

Po zużyciu zawartość ogrzewacza można bezpiecznie wysypać. Jest to po prostu nietoksyczna rdza.

Chemiczne ogrzewacze żelowe

Drugim rodzajem ogrzewaczy chemicznych jest ogrzewacz żelowy wykorzystujący reakcję egzotermiczną towarzyszącą krystalizacji roztworu octanu sodu. Wykonany jest jako przeźroczysty woreczek z grubej folii wypełniony kolorowym żelem, w którym pływa cienka okrągła blaszka podobna do monety.

Ciepło emitowane jest w wyniku krystalizacji żelu przez około 30 minut. Aby ogrzewacz zaczął grzać należy zgiąć blaszkę wewnątrz woreczka tak by kliknęła. Bodziec mechaniczny rozpoczyna krystalizację przesyconego roztworu octanu sodu. Towarzyszy temu wzrost temperatury żelu do około 55 stopni Celsjusza. Po upływie około pół godziny ogrzewacz całkowicie stygnie, jednak odzyskuje swoje możliwości grzewcze po zanurzeniu go we wrzątku na 6 minut. W gotującej się wodzie skrystalizowany żel ponownie staje się płynny i po ostygnięciu ogrzewacz można użyć ponownie.

Ogrzewacze żelowe są najlepszym rozwiązaniem dla osób, które chcą się szybko ogrzać w niedługim czasie. Działają tylko 30 minut, ale za to są wielokrotnego użytku, bezpłomieniowe i nie wymagają dokupowania paliwa. Można nosić je w kieszeniach lub wkładać pod ubranie. Najlepiej sprawdzają się np. podczas oczekiwania zimą na przystanku autobusowym lub na biwaku, gdy nad ranem w śpiworze jest najzimniej. W zależności od rozmiarów kosztują 5-20 złotych, które są wydatkiem jednorazowym.

Tego typu ogrzewacze doskonale sprawdzają się także na zimowym biwaku, gdy mróz uniemożliwia gotowanie na kuchence gazowej. Ogrzewacz można włożyć pod kartusz z gazem by go bezpiecznie podgrzać, poprawić parowanie gazu i zwiększyć jego przepływ do palnika.

Kieszonkowe ogrzewacze elektryczne

Najnowocześniejszym rozwiązaniem są pojawiające się dopiero na rynku ogrzewacze elektryczne wykorzystujące wzrost temperatury przewodnika wskutek przepływu prądu elektrycznego. Wykonane są zazwyczaj jako wkładki z pętlą grzejną wkładane do butów lub rękawiczek, ewentualnie jako na stałe wszyte w odzież grzałki zasilane z baterii lub akumulatorków.

Ciepło wytwarzane jest w drucie oporowym a temperatura i czas działania uzależnione są od rodzaju i pojemności źródła zasilania. Ze względu na to, że wytwarzanie ciepła z prądu elektrycznego jest bardzo energochłonne, sprawdzają się w tym przypadku jedynie akumulatory litowo-jonowe. Jednocześnie one same pod dużym obciążeniem się przegrzewają więc to rozwiązanie jest dodatkowo niebezpieczne. O ile w dzień, gdy użytkownik czuwa nad pracą ogrzewacza elektrycznego, może szybko zareagować na niewłaściwe działanie, to np. podczas snu może go zaskoczyć zapłon przegrzanego ogniwa litowo-jonowego.

Ogrzewacze elektryczne, biorąc pod uwagę dodatkowo ich cenę od około 80 do 600 złotych , pozostają mało praktyczną nowinką, kłopotliwą i niebezpieczną w użytkowaniu.

Jak wybrać ogrzewacz dłoni lub stóp?

Na podstawie powyższej analizy zapewne łatwiej już będzie podjąć decyzję. Wybierając dla siebie kieszonkowy ogrzewacz warto więc zastanowić się przede wszystkim nad kilkoma właściwościami:

   1. Czas grzania
   2. Jednorazowy czy wielokrotnego użytku?
   3. Technologia płomieniowa czy bezpłomieniowa?
   4. Zapotrzebowanie na paliwo i materiały eksploatacyjne
   5. Wydatek jednorazowy
   6. Wydatki eksploatacyjne

Odpowiadając sobie na te pytania można dobrać ogrzewacz, który pozwoli przyjemnie spędzać czas wolny lub pracować w plenerze nawet w największe zimowe mrozy. Wspomnieniem zostaną momenty, gdy myśleliśmy, że odmroziliśmy palce na zimowym biwakowaniu, gdy nie mogliśmy z zimna spać lub uciekaliśmy ze skutego lodem jeziora, choć ryby brały w najlepsze.