Как устроена ИК-система прогрева помещений

Принцип работы инфракрасного обогревателя

Со времени появления на рынке приборы инфракрасного обогрева медленно, но верно завоевывают все большую популярность. Сфера их применения достаточно широка – от обычных жилых помещений до производственных зданий большой высоты. Естественно, что устройство и принцип работы инфракрасного обогревателя вызывает немалый интерес. Вашему вниманию предлагается данная статья, где все вопросы касательно работы указанных приборов будут подробно рассмотрены.

Инфракрасный обогреватель: как это работает?

Чтобы получить представление о том, как функционируют аппараты инфракрасного обогрева, сначала разберемся, какими способами может передаваться тепловая энергия в пространстве помещения. Их всего два:

• конвекция: любой предмет, чья температура выше, чем окружающего воздуха, обменивается с ним теплом напрямую. Воздух, нагреваясь от этого предмета, теряет в плотности и массе, за счет чего устремляется вверх, вытесняемый более тяжелым холодным потоком. Таким образом, в пространстве комнаты начинается циркуляция воздушных масс разной температуры.
• лучистое тепло: поверхность, имеющая температуру более 60 ºС, начинает интенсивно испускать электромагнитные волны в диапазоне 0.75—100 мкм, несущие в себе тепловую энергию. На этом и основана работа инфракрасных обогревателей, чьи нагревательные элементы выделяют такие волны.

Самый комфортный для человека диапазон ИК-излучения – от 5.6 до 100 мкм, в его рамках функционирует большинство инфракрасных обогревателей. Исключение – приборы дальнего действия, устанавливаемые на потолках производственных зданий. Они излучают в среднем (2.5—5.6 мкм) и коротком (0.75—2.5 мкм) диапазонах и располагаются на расстоянии от цели 3—6 м и 6—12 м соответственно. Использовать такие излучатели в жилых зданиях недопустимо.

Попадая на поверхности, находящиеся в пределах видимости, ИК-лучи повышают их температуру. После этого вступает в действие принцип конвекции, тепло начинает передаваться от поверхностей воздуху комнаты. Такой прогрев является более равномерным, чем при работе традиционных конвективных систем, что и отражено на рисунке:

Устройство обогревателя

Прежде чем рассмотреть устройство инфракрасного обогревателя, отметим, что эти приборы производятся 2 видов:

электрические: в них используются нагревательные элементы различных видов: карбоновые спирали, трубчатые ТЭНы, галогенные лампы и пленочные микатермические панели.

газовые: здесь ИК-лучи выделяет нагретый керамический элемент.

Устройство аппарата мы рассмотрим на примере потолочного длинноволнового обогревателя, питающегося от электросети. В нем роль нагревательного элемента играет алюминиевая пластина со встроенным ТЭНом особой конструкции. На поверхность пластины нанесено анодированное покрытие, улучшающее теплоотдачу поверхности. С обратной стороны установлен отражатель и слой теплоизоляционного материала. Ниже на схеме показано устройство потолочных обогревателей:

1 – металлический корпус; 2 – кронштейны крепления к потолку; 3 – ТЭН; 4 – излучающая пластина из алюминия; 5 – слой тепловой изоляции с отражателем.

Прочие электрические приборы инфракрасного обогрева с другими видами нагревательных элементов конструктивно мало чем отличаются от излучателей подвесного типа. Существенная разница меж ними только в способе управления. Настенные и напольные ИК-обогреватели имеют встроенный блок управления с терморегулятором и датчиком опрокидывания. У потолочных аппаратов этот блок — выносной, устанавливаемый на стену, он может управлять несколькими приборами одновременно.

Надо сказать, что принцип работы газового инфракрасного обогревателя аналогичен электрическому, только получение тепловой энергии происходит разными путями.

В газовом приборе нагревательным элементом служит керамическая пластина, чья температура может достигать 900 ºС в зависимости от настроек. Пластина прогревается газовой горелкой, находящей в торцевой части корпуса, как это изображено на схеме:

В чем секрет популярности?

Производители декларируют следующие достоинства инфракрасных обогревателей:

• высокая эффективность и экономичность;
• отсутствие вращающихся деталей и шума;
• выделяется мягкое тепло, не вызывающее ухудшение самочувствия у человека;
• простой монтаж и подключение.

Как правило, это общие фразы, нечто подобное можно встретить в описаниях масляных радиаторов или настенных конвекторов. Они не отвечают на вопрос – чем приборы так привлекательны для пользователей в реальной жизни? Оказывается, все просто, работа потолочного инфракрасного обогревателя, как и настенного, возможна в неутепленных зданиях, на сквозняках и даже на улице. Главное, находиться в зоне действия ИК-излучения.

Прибор, выделяющий инфракрасные волны, будет создавать зону комфортного тепла перед собой, оставляя без внимания остальное пространство помещения. Оно прогреется после, спустя несколько часов от разогретых предметов. Но факт остается фактом: в комнате, где для отопления нужен 1 кВт тепла, люди ставят инфракрасный нагреватель на 500 Вт таким образом, чтобы лучистое тепло распространялось как можно шире. Это создает иллюзию хорошего отопления, хотя на самом деле температура в помещении остается собачьей, законы физики обмануть не удастся.

Если для отопления помещения требуется 1 кВт теплоты, то инфракрасные излучатели должны быть именно такой мощности, тогда никаких иллюзий не будет, во всей комнате достаточно быстро установится комфортная температура.

Есть у приборов и другие недостатки. К примеру, схема инфракрасного обогревателя в подвесном исполнении подразумевает бесполезный расход около 10% тепла, скапливающегося под потолком. Это конвективная передача энергии от нагретого корпуса аппарата окружающему воздуху, который там, под потолком, и остается. Работе настенных обогревателей мешают различные предметы, карбоновые и галогенные приборы раздражают своим ярким светом, а микатермические – высокой ценой.

Заключение

В целом инфракрасные электрические и газовые обогреватели – изделия совершенные и могут хорошо отапливать частные дома. Главное, при покупке не идти на поводу у продавцов и выбирать себе аппарат необходимой мощности, а после расположить его дома оптимальным образом.

Принцип работы обогревателя с инфракрасным излучением

Одним из эффективных источников дополнительного обогрева являются инфракрасные обогреватели. Принцип их работы основан на инфракрасных лучах, которые обеспечивают быстрое и качественное повышение температуры на любом участке вашей квартиры.

Схема действия

Сегодня все больше людей отдают предпочтение инфракрасным обогревателям. От привычных электрических конвекторов они отличаются тем, что нагревают не сам воздух в помещении, а твердые поверхности (полы, стены) и предметы, а те, в свою очередь разливают тепло в окружающее пространство. Так незаметно прогревается целое помещение.

Инфракрасные волны волны длинные, а значит, свободно поглощаются даже в сильно обдуваемой и холодной комнате. Сам обогрев происходит быстро, сразу после включения прибора. Такая скорость объясняется тем, что поток инфракрасных лучей будет направлен в определенную зону, именно там и будет происходить нагревание. То есть, находясь в одной части комнаты и задав направление конвектора в ту сторону, вы сразу почувствуете всем телом тепло, в то время как целое помещение пока не обогрето как следует. Это еще одно важное преимущество инфракрасного обогревателя перед остальными типами приборов того же назначения. Так, чтобы «раскочегариться», масляным радиаторам и конвекторам нужно не менее получаса.

Конструкция прибора

Чтобы понять, как работает этот электроприбор, и каков же основной принцип действия, нужно иметь представление о его составных частях. Корпус, как правило, изготовлен из стали, а на поверхность нанесена порошковая краска. Внутри него имеется отражатель из алюминия, к которому присоединен нагревательный элемент. Таким образом, инфракрасный обогреватель похож на греющую лампу или панель, внутри которой собирается пучок лучей инфракрасного излучения. Они действуют независимо от направления воздуха и скорости перемещения теплых и холодных воздушных масс.

Принцип работы инфракрасного обогревателя схож с действием солнца на атмосферу. Солнечные лучи также проникают на поверхность, которая, в свою очередь поглощает тепло.

Типы инфракрасных обогревателей

Приборы классифицируются по виду нагревательного элемента:

По уровню нагревания ИК обогреватели бывают:

1. Длинноволновые — могут использоваться в домах, офисных кабинетах, производственных помещениях.
2. Средневолновые. Желательно, чтобы высота потолка достигала трех метров и более.
3. Коротковолновые — не рекомендуется применение их в домашних условиях, поскольку короткие волны имеют самое сильное излучение. Лучше всего, если подобный тип нагревательных приборов будет использоваться в просторном промышленном цеху, амбаре, зале с высокими потолками, на улице.

Какую модель лучше выбрать

Чтобы решить, какое именно устройство вам подходит, следует тщательно изучить его характеристики, возможности и систему управления. Все зависит от площади отапливаемого помещения, условий эксплуатациии целей, которые вы собираетесь достичь. Например, где именно будет размещаться прибор, придется ли его перетаскивать в другое помещение или установить стационарно?

Так, переносные обогреватели меньше по размерам, но в то же время способны отапливать гораздо меньшую площадь, чем их стационарные собратья.

Различают настенные, потолочные и плинтусные инфракрасники.

Самым удобным решением, в особенности для владельцев небольших квартир, станет потолочный вариант размещения обогревателя. Он не требует много площади, монтируется непосредственно в подвесной потолок либо присоединяется к обычному потолку с помощью кронштейнов.

Обогреватель можно установить и на полу. Напольные электроприборы менее эффективны в сравнении с потолочными, ведь поток излучения будет направлен не прямо, и обогрев усложнится.

Лучше всего, если внутри такого устройства будет карбоновый нагревательный элемент – он гораздо надежнее и безопаснее, чем, например, керамический.

Карбоновый нагревательный элемент представляют собой трубку, сделанную из кварца. Внутри нее – вакуумное пространство с углеродной спиралью. При работе обогревателя с карбоновой трубкой возникает характерное красноватое свечение, которое не очень приятно глазам. Керамический элемент – менее качественный, зато не светится во время работы. А галогеновый может и вовсе оказать негативное влияние на организм человека из-за слишком коротких излучаемых волн.

Рекомендации при покупке ИК обогревателя

Перед тем, как определиться с выбором прибора, спросите, насколько толстый анодирующий слой на пластине, генерирующей поток инфракрасных лучей. Этот параметр определяет долгосрочность службы прибора. При толщине не менее 25 микрон обогреватель считается надежным. Если слой тоньше, то, скорее всего, ваша покупка прослужит недолго – такие устройства выходят из строя через 2-3 года.

Обязательно узнайте тип нагревательного элемента. Избегайте галогеновых обогревателей, которые словно лампы, излучают золотистое свечение и могут отрицательно повлиять на здоровье.

Прикиньте, какое помещение вам потребуется отапливать с помощью данного агрегата. Обогреватели сильно отличаются друг от друга по мощности. На комнату площадью 10 квадратных метров хватит 1000 Вт, но лучше брать обогреватель с запасом. Ведь немало тепла поглощают стены, горизонтальные поверхности, окна, перекрытия.

Мобильные ИК-обогреватели порой имеют мощность 300-500 Вт. Они рассчитаны на то, что вы будете пользоваться ими в различных помещениях. Если вы периодически работаете в гараже, подвале, небольшом кабинете, который не отапливается в полной мере, то такой переносной вид обогревателя будет эффективным решением проблемы.

Принцип работы инфракрасного обогревателя

К числу лучших способов дополнительного утепления помещения относится использование такого устройства, как инфракрасный нагреватель. Как легко понять по названию, основной принцип работы инфракрасного обогревателя — это излучение. Не видимые глазом лучи света способны быстро и качественно повышать температуру в любом месте квартиры.

Принцип работы и основные преимущества

Сегодня многие городские жители предпочитают вместо проведения дополнительных строительных работ по утеплению комнат использовать инфракрасные нагреватели. От более привычных электроконвекторов оборудование в лучшую сторону отличается тем, что воздействует не на воздух в помещении, а на твердые поверхности, в частности, на пол и на стены. Поверхности полученную тепловую энергию передают воздуху, а также другим предметам. Таким образом постепенно, хотя и довольно быстро прогревается целая комната. Уже через несколько минут после включения обогревателя в помещении станет тепло и уютно.

Особенность инфракрасных волн, лежащих в основе работы этого обогревателя, заключается в том, что они имеют большую длину и именно поэтому могут легко поглощаться твердыми поверхностями даже в том помещении, которое из-за сильной обдуваемости является довольно холодным.

Работает инфракрасный обогреватель следующим образом: сразу после включения прибора нагрев будет происходить в определенном участке комнаты — там, куда направлено излучение. Ощутить мгновенное повышение температуры можно сразу же, для этого достаточно переместиться в ту зону, куда направлены лучи. Тело моментально ощутит тепло, и это при том, что комната в целом еще не успела хорошо прогреться. В этом и состоит одно из самых главных преимуществ инфракрасного устройства перед традиционными радиаторами и конвекторами. Ведь для того чтобы почувствовать тепло от последних, нужно подождать по меньшей мере минут 30.

Как устроен прибор

Чтобы лучше разобраться в принципах работы инфракрасного нагревателя, необходимо иметь представление о том, как он устроен. Для изготовления его корпуса обычно применяется сталь.

Под корпусом есть два основных элемента:

1. Отражатель. Он выполнен из алюминия.
2. Нагревательный элемент.

В целом прибор схож с греющей лампой: внутри него собираются инфракрасные лучи, а затем испускаются в разных направлениях, независимо от потока воздуха в комнате.

Еще из начальных школьных курсов природоведения известно, как на нашу планету действует солнце. Инфракрасные лучи дневного светила проходят сквозь атмосферу и достают до поверхности земной коры, которая как раз и нагревается под воздействием этой тепловой энергии. Такой же принцип действия у инфракрасного обогревателя, но, разумеется, в меньших масштабах.

Разновидности обогревателей

Существует несколько разновидностей инфракрасных нагревателей. Их главная классификация основана на типе нагревательного элемента.

В связи с этим выделяются три основные разновидности:

1. Газовые инфракрасные обогреватели. В них источником инфракрасных лучей является керамический элемент, представляющий собой пластину, способную нагреваться почти до 1000 градусов. Точная температура зависит от конкретных настроек. В основе действия газовых приборов лежит поджигание смеси пропана и обычного воздуха.
2. Электрические приборы. В них могут применяться разные нагревательные элементы: карбоновые спирали, галогенные лампы. Всех их объединяет одно общее свойство — потребность в электричестве и нагрев катушки цоколя до высокой температуры.
3. Дизельные устройства. В них генератором инфракрасных лучей является разогретый электрод.

В основе другой классификации лежит уровень нагревания. Согласно этой классификации, приборы также подразделяются на три разновидности:

1. Длинноволновые обогреватели, которые обычно применяются в жилых домах, офисах и промышленных помещениях.
2. Средневолновые устройства, которые рекомендуется использовать в комнатах с высоко расположенными потолками.
3. Коротковолновые приборы, обладающие наиболее сильным излучением.

Третья важная классификация основана на способе установки.

Существует два основных вида приборов, предназначенные:

• для фиксации на потолке;
• для установки на полу.

Лучшим вариантом для владельцев небольших по площади квартир следует считать потолочный обогреватель. Его преимущество состоит в том, что он, будучи закрепленным на потолке, не занимает полезное пространство. Его можно прикрепить как к подвесному потолку, так и к обычному посредством кронштейнов.

Напольные инфракрасные нагреватели отличаются от потолочных меньшей эффективностью, ведь поток исходящих от них лучей будет встречать на своем пути множество препятствий. Если же было решено выбрать именно напольный обогреватель, лучше отдавать предпочтения тем устройствам, которые оснащаются карбоновым нагревательным элементом. Они отличаются большей надежностью и безопасностью по сравнению с теми, в которых нагревательный элемент керамический.

На что обращать внимание при выборе

Поскольку существует много разновидностей инфракрасных обогревателей, выбрать из них подходящий не очень просто, ведь прежде необходимо изучить характеристики прибора, выполняемые им функции, обратить внимание на наличие или отсутствие дополнительных опций и понять, как следует всем этим управлять. К тому же многое зависит от самого помещения, в котором планируется устанавливать нагревательный прибор.

В первую очередь следует учитывать площадь комнаты. Также не стоит забывать и об условиях эксплуатации. Перед приобретением обогревателя необходимо четко поставить цель. Нужно знать, для чего именно будет использоваться прибор. Возможно, он требуется лишь для того, чтобы немного нагреть воздух в какой-то одной небольшой по площади и по объему комнате. А может, одно и то же устройство будет использоваться в разных комнатах поочередно, тогда уже обязательно придется покупать переносной обогреватель.

Прежде чем выбрать обогреватель, нужно уточнить у продавца, какую толщину имеет анодирующий слой на пластине, которая создает инфракрасные лучи. Ведь от этого показателя во многом зависит долговечность устройства. Если этот слой имеет толщину, превышающую 25 микрон, то прибор можно смело относить к категории надежных и долговечных. Но если его толщина меньше, то срок службы обогревателя будет коротким. Обычно такие приборы приходят в негодность всего после двух лет работы.

Также нужно обязательно спросить о типе нагревательного элемента. Не рекомендуется приобретать галогеновые устройства, так как их ежедневное использование может пагубно сказаться на здоровье.

Перед покупкой нужно обязательно измерить объем помещения, которое будет отапливаться с помощью прибора.

При расчете мощности стоит помнить о том, что большое количество тепла способны поглощать предметы, находящиеся в доме.

Инфракрасные обогреватели сегодня продаются во многих магазинах с теплотехникой. Поскольку многие заинтересованы в их покупке, таких приборов на прилавках и на витринах становится все больше. К тому же и в интернете есть большое количество онлайн-магазинов, где также можно заказать любой понравившийся нагреватель

.

Как и где располагать агрегат

Чтобы не ощущать какого-либо дискомфорта, находясь в одной комнате с обогревателем, последний нужно правильно установить. Сделать так, чтобы он не мешал жильцам квартиры заниматься своими повседневными делами и при этом хорошо выполнял свою основную функцию — обогрев помещения.

Рекомендации по установке:

Обогрев инфракрасными обогревателями призван устранить такую проблему, как недостаточный прогрев помещения. Они справляются со своей основной задачей гораздо лучше традиционных конвекторов и электрических радиаторов. Однако очень важно при их установке соблюдать правила безопасности, так как большой поток инфракрасных лучей способен негативно сказаться на здоровье.

Инфракрасный обогрев, как это работает?

Сегодня в интернете появилось множество статей, рассказывающих о принципах работы инфракрасного обогрева с применением низкотемпературных пленочных электронагревателей. В борьбе за потребителя производители пытаются преподнести именно свои материалы как инновационное ноу-хау. Якобы именно их нагреватели имеют улучшенные особые качества и чуть ли не переворачивают физику процесса инфракрасного излучения.

Чтобы разобраться в том, что является правдой, а что мифом, нужно получить общее представление о принципах работы низкотемпературных пленочных электронагревателей. Давайте начнем с понятия электромагнитного и инфракрасного излучений.

Электромагнитным излучением называется любое волновое изменение электромагнитного поля. Оно включает видимый свет, радиоволны, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, гамма-излучение.

Инфракрасное излучение – составляющая часть электромагнитных волн. Оно происходит в достаточно узкой области спектра между видимым светом (длина волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ

1–2 мм). Другое название данного излучения – «тепловое», так как именно его организм человека воспринимает как ощущение тепла. Одним и источников теплового излучения является наше Солнце.

Принцип воздействия теплового излучения Солнца достаточно прост. Попадая на Землю, оно нагревает поверхность планеты: грунт, воду, материальные объекты, флору, и т.д. Они, в свою очередь, нагревают окружающий воздух.

Именно по этому принципу работает пленочный электронагреватель. Располагаясь на наиболее оптимальной высоте (2 – 5 метров от пола), они действуют, как маленькие солнца, направляя поток теплых лучей вниз. Эффективный нагрев помещений производится путем прямого воздействия инфракрасных лучей на поверхности: пол, стены, оборудование, предметы.

Поглощая тепло, эти поверхности очень быстро прогреваются, и только затем начинается процесс теплоотдачи в окружающий воздух. В этом и состоит принципиальное отличие инфракрасного отопления и принцип работы инфракрасных обогревателей.

Как работает пленочный электронагреватель?

Давайте подробно рассмотрим, как работает низкотемпературный пленочный электронагреватель на примере системы «Теплый потолок». Допустим, мы установили в помещение пленочный электронагреватель со следующими техническими характеристиками:

• Номинальное напряжение Uн – 220 В;
• Максимальная мощность – 150 – 180 Вт/м²;
• Max. температура нагрева – 45 – 50 °С;
• Длина волны – 9,7 – 10 мкм.

Следует помнить, что любой низкотемпературный пленочный электронагреватель, который вы приобретаете, будет иметь максимальную температуру нагрева 50°С. А диапазон его теплового излучения будет располагаться в средневолновой области (λ = 2,5 – 50 мкм).

Рассмотрим всю систему инфракрасного обогрева изнутри. Вне зависимости от компании-производителя, любой пленочный электронагреватель состоит из трех основных элементов:

1. Нагревающий элемент, задача которого преобразовать электрическую энергию в тепловую.
2. Фольга, которая способствует равномерному распределению тепловой энергии по всей площади нагревателя. Стоит отметить, что фольга присутствует не во всех нагревателях.
3. Двухстороннее ламинирование пленкой ПЭТ (полиэстеровая пленка), которая выполняет изоляционные и защитные функции.

Инфракрасный обогрев начинает происходить после подачи тока на пленочный электронагреватель. Когда электрический ток проходит через нагревательные элементы, он преобразуется непосредственно в тепловую энергию. Тепло контактным методом передается от нагревательного элемента к двум поверхностям нагревателя (пленки ПЭТ). И поверхности начинают излучать инфракрасные волны с длиной волны 9,7–10 мкм.

Многие обыватели, незнакомые с тонкостями процесса, ошибочно считают, что источниками излучения являются нагревательные элементы или фольга, которые размещены внутри пленочного электронагревателя. На самом деле излучающей поверхностью любого низкотемпературного пленочного электронагревателя является его поверхность, а точнее – пленка ПЭТ.

Принцип инфракрасного обогрева можно объяснить двумя словами: преобразование и излучение.

Что происходит, если низкотемпературный пленочный электронагреватель установлен на потолке, который зашит чистовым материалом (вагонкой или гипсокартоном)? В пленочном электронагревателе происходит преобразование электроэнергии в тепловую и излучение поверхностью нагревателя инфракрасных волн. В данном случае это будет первичное излучение.

Проходя воздушный промежуток от нагревателя до чистового потолка, первичное излучение поглощается поверхностью чистового потолка (гипсокартона или вагонки). Чистовой потолок достаточно быстро нагревается до 38 – 40°С и в свою очередь начинает излучать инфракрасные волны, направленные в сторону пола. Данный процесс называется вторичным излучением. Все находящиеся в зоне действия обогревателя предметы в помещении (пол, мебель, стены) поглощают вторичное излучение и нагреваются.

Таким образом, механизм прогрева помещения системой «Теплого потолка» с использованием любых низкотемпературных пленочных электронагревателей заключается в следующем:

Преобразование электроэнергии в тепловую → первичное излучение → первичное поглощение → вторичное излучение → вторичное поглощение (прогрев помещения).

Основной вывод о работе низкотемпературных пленочных электронагревателей:

На современном рынке имеется множество низкотемпературных пленочных электронагревателей от разных производителей. При установке их в качестве системы отопления «Теплый потолок» ВСЕ ОНИ БУДУТ РАБОТАТЬ ОДИНАКОВО, подчиняясь единым физическим законам и принципам.