Домашнее солнце

28.11.2007

Инфракрасные обогреватели, о которых пойдет речь дают такой же эффект тепла как и солнце, посылая длинноволновые тепловые лучи, поглощаемые поверхностями стен, пола, предметов мебели, которые в свою очередь отдают тепло окружающему воздуху.

Что такое инфракрасный обогрев?

Для начала напомним некоторые элементарные понятия. Любое нагретое тело отдает тепло окружающим его предметам тремя способами: теплопередачей (теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними), конвекцией (процесс переноса тепла, путем нагрева жидкости либо газа, обтекающего нагретое тело, а от них уже окружающих предметов) и тепловым излучением (электромагнитное излучение в определенном диапазоне длины волны, испускаемое веществом за счёт его внутренней энергии). Инфракрасным обогревателем в принципе можно считать любое нагретое тело, отдающее тепло окружающим его предметам в основном излучением, в то время как остальные пути передачи тепла от него сведены к минимуму. Чтобы стало еще понятнее, представим себе привычный радиатор отопления. Если он установлен на стене, то тепло от него передается в основном двумя путями (если, конечно, не считать путь прямого соприкосновения с ним, реализуемый, например, в случаях, когда очень хочется согреть определенную часть тела) – конвекцией, т.е. нагревом обтекающего радиатор воздуха, и излучением. Если тот же радиатор установить под потолком, то конвективная составляющая теплообмена сведется к минимуму и останется в основном излучение, которое можно усилить, установив за радиатором отражатель. В результате мы получим прибор, который вполне можно назвать инфракрасным обогревателем. Не смейтесь! Это совсем не шутка автора, а вполне серьезная техническая идея, реализованная, как мы увидим в дальнейшем, в конструкции инфракрасных обогревателей, работающих на горячей воде.

Что такое инфракрасные ( ИК ) лучи?

Инфракрасные (ИК) лучи - это электромагнитное излучение, подчиняющееся законам оптики и, следовательно, имеющее ту же природу, что и видимый свет. Они занимают спектральную область между красным видимым светом (длина волны 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1-2 мм). В свою очередь инфракрасную область спектра условно разделяют на коротковолновую (от 0,74 до 2,5 мкм), средневолновую (2,5 - 50 мкм) и длинноволновую (50-2000 мкм). ИК-лучи выделяют все нагретые твёрдые и жидкие тела, при этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела – чем она выше, тем короче волны, но выше интенсивность излучения. Следует так же напомнить, что при низких температурах излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах - белым. Для чего мы об этом рассказали? Прежде всего, чтобы читатель смог разобраться с путаницей, существующей в терминологии. Один производитель пишет, что его обогреватели инфракрасные, второй, что длинноволновые, третий, что темные, четвертый, что светлые. Так вот, все они являются инфракрасными, просто те обогреватели, которые называют длинноволновыми, имеют наименьшую температуру излучающей поверхности, и потому выделяют волны преимущественно в длинноволновой части спектра. Их же и называют темными – при такой температуре поверхности они не светятся. Средневолновые обогреватели имеют температуру поверхности выше и их обычно называют серыми, а коротковолновые, с максимальной температурой – белыми или светлыми. Например, полная классификация промышленных газовых инфракрасных обогревателей выделяет светлые высокотемпературные (с температурой излучения выше 1000°С), светлые среднетемпературные (800–1000°С), низкотемпературные каталитические (600–800°С), темные (400–600°С) и супертемные (200–400°С) излучатели. 

Свойства инфракрасного излучения.

 Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от оптических свойств в привычной для нас видимой области. Например, слой воды толщиной в несколько см непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны > 1 мкм, (в связи с чем вода часто используется как теплозащитный фильтр), а пластинки кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной. У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны инфракрасного излучения. Например, коэффициент отражения Al, Au, Ag, Си при длине волны ~10 мкм достигает 98%. Вот такие материалы, прозрачные для ИК лучей, или обладающие высокой способностью к их отражению и используются при создании инфракрасных приборов. Первые – в качестве «светофильтров» (в основном кварц), вторые – в качестве рефлекторов, позволяющих направить ИК-излучение в определенном направлении (в основном, алюминий).

Поглощение и рассеяние.

Через воздух ИК-лучи проходят почти беспрепятственно. То есть, молекулы азота и кислород сами по себе, ИК-излучения не поглощают, а лишь несколько ослабляют его лишь в результате рассеяния. А вот пары воды, углекислый газ, озон и другие примеси, имеющиеся в воздухе, селективно поглощают инфракрасное излучение: пары воды - почти во всей инфракрасной области спектра, углекислый газ - в средней инфракрасной области. Наличие в воздухе взвешенных частиц - дыма, пыли, мелких капель воды так же приводит к ослаблению инфракрасного излучения в результате рассеяния его на этих частицах. К чему это мы опять углубились в научные «дебри»? Прежде всего, чтобы объяснить принцип ИК-обогрева. 

Принцип инфракрасного обогрева.

Тепловое излучение от ИК-обогревателя (в дальнейшем ИКО), как мы выяснили, не поглощается воздухом, поэтому вся энергия от прибора почти без потерь достигает обогреваемых поверхностей и людей в зоне его действия. И греет он именно их, а не воздух помещения, как это происходит в конвекторах. То есть, тепло от ИКО передается в первую очередь твердотельным предметам (пол, стены, мебель и т. п.), а уже от них воздуху. Естественно, чем ближе к ИКО, тем плотнее поток тепла и выше температура предметов. Причем выделение тепла от ИКО происходит только в зоне его прямого действия, т. е. обогрев носит локальный характер, что и обеспечивает ИКО целый ряд преимуществ перед другими отопительными приборами. Во-первых, при использовании ИКО практически отсутствует скапливание более теплого воздуха под потолком, что характерно, например, для конвективного обогрева (при этом способе обогрева теплый воздух в ряде случаем приходится принудительно возвращать в низ, используя для этого потолочные вентиляторы). Говоря проще, ИКО как раз тот самый отопительный прибор, который как нельзя лучше реализует старую врачебную мудрость – «Держи ноги в тепле, голову в холоде, …». Эта особенность работы ИКО делает их практически незаменимыми при решении задач экономичного обогрева помещений с высокими потолками, прогреть огромный объем которых технически слишком дорого, или аналогичных помещений, в которых обогревать надо только определенные – рабочие зоны, а так же производственных помещений, в которых создание конвективных потоков воздуха, а значит и потоков содержащейся в этом воздухе пыли, нежелательно. Во-вторых, при использовании локального «догрева» с помощью ИКО зон, в которых непосредственно находятся люди, можно позволить снижение температуры, создаваемой основной системой отопления во всем помещении, на несколько градусов. При этом «ощущаемая» температура останется неизменной, поскольку снижение температуры воздуха будет компенсироваться ИК-«добавкой», поглощаемой непосредственно человеческим телом. Таким образом использование инфракрасных обогревателей приводит к снижению потребления энергии и уменьшению затрат на обогрев по сравнению с традиционными способами его осуществления. В публикуемых статьях на тему инфракрасного отопления особенно эффективным принято считать его использование в офисах, цехах, складах, магазинах, кафе, ресторанах, госучреждениях, больницах, детских садах и т.п. заведениях, где удается не только создавать локальные зоны обогрева, но и экономить электроэнергию, снижая температуру до минимальной или даже вовсе отключая обогрев на время отсутствия персонала и посетителей. С этим утверждением просто нельзя не поспорить. Почему же такое отопление эффективно только для учреждений и что мешает эффективно использовать его в жилом секторе? Пожалуй, ничего, кроме вот такой не совсем верно подаваемой информации и некоторой закостенелости мышления – ну, не привык наш потребитель к системам отопления подобного рода. Но к счастью это положение меняется – все большее число людей ( в основном это владельцы частных загородных домов, как совсем маленьких, так и весьма больших) приобретают и устанавливают ИКО и целые системы отопления, на них основанные. Все логично - кому же, как не владельцу загородного дома знать, во что обходится отопление дома в зимнее время и оттого не задумываться о том, как организовать режим экономии при сохранении комфортности. В-третьих, ИКО, устанавливаемые под потолком или даже встраиваемые в него не накладывают никаких ограничений на размещение мебели и оборудования. В-четвертых, решать при помощи ИКО можно специфические задачи, справиться с которыми другим способом просто не возможно. Это может быть, например, защита от холодного «излучения» в зимнее время высоких стеклянных витражей, куполов, окон с большой площадью остекления и т.п. светопрозрачных конструкций. ИКО, установленные параллельно плоскости такой конструкций, создают высокоэффективный тепловой барьер для холода. И при этом (попутно) решат задачу очистки упомянутых конструкций от снега и льда, причем, очистки такого качества, на которое вряд ли способны даже «золотые» человеческие руки (ИКО нагревает конструкцию и снег, и лед просто стаивают). Кстати, подобным образом решается и задача очистки от снега и льда ступеней крыльца, дорожки, ведущей к нему, а так же выездов из гаражей, расположенных ниже уровня земли. И еще немного о выделении и поглощении ИК-лучей. На этот раз речь пойдет о человеческом организме. ИК-лучи излучают все нагретые в той или иной степени тела. Например, Земля, прогретая солнцем, излучает ИК-лучи в полосе от 7 до 14 мкм с пиком интенсивности излучения , 10 мкм. И организм человека исключением из этого правила не является – он излучает ИК-лучи в диапазоне от 3 до 50 мкм с пиком в 9,6 мкм. И что интересно, организм может не только излучать, но и интенсивно (и даже, если можно так сказать, с удовольствием) поглощать ИК-лучи с длиной волны 9,6 мкм. Они наиболее глубоко проникают в организм, вызывая его максимальный прогрев. Именно на этом их свойстве основан эффект теплового лечения, широко используемый в физиотерапевтических кабинетах наших и зарубежных клиник и поликлиник. ИК-лучи как с большей, так и с меньшей длиной волны, проникают в организм менее глубоко. Источником энергии для ИКО может служить электричество, газ, жидкое топливо (керосин) или горячая вода. 

Как происходит управление приборами и системой отопления на инфракрасных обогревателях?

В наиболее простом случае регулировка производится ручным включением/выключением инфракрасного обогревателя для чего некоторые из них, как мы увидим в дальнейшем снабжаются выключателями различного типе. Автоматическое же поддержание температуры в помещении производится с помощью терморегулятора - электронного или электромеханического. Если помещение небольшое, то в нем достаточно установить один терморегулятор, аналогичным терморегуляторам для теплых полов. Он-то и будет управлять как одним, так и несколькими обогревателями, установленными в данном помещении. Если помещение большое, то можно разбить его на несколько зон, установив в каждой из них собственный терморегулятор, что даст возможность устанавливать для каждой зоны собственную температуру. Думаем, что принцип работы терморегулятора подробно объяснять нет необходимости. Для потребителя их работа выглядит очень просто – задал температуру – нагрев начался. При достижении заданной температуры инфракрасного обогревателя отключатся, при падении температуры на 1-2°С, вновь включатся. Существуют и более сложные системы управления. Их обеспечивают специальные приборы, с помощью которых можно не только управления системой отопления, причем делать это по определенной наперед заданной именно вами программе, но и управления всем электрооборудованием в доме. Такая система сама выключит систему отопления вечером воскресенья после отъезда хозяев или переведет её в режим незамерзания (+7С), а к вечеру пятницы вновь её включит, чтобы «подогреть» дом до комфортной температуры (причем для каждого помещения может быть задана собственная комфортная температура). Потом на какое-то время отключит большинство энергопотребителей, но включит мощную электропечь сауны. И в результате к Вашему приезду в доме будет тепло, и даже баня будет готова. А если необходимо, система будет ежедневно снижать температуру в доме до режима незамерзания после вашего отъезда на работу и вновь поднимать её до комфортной к вашему приезду. В общем, при программировании можно удовлетворить любые пожелания.

Поскольку единая классификация электрических инфракрасных обогревателей отсутствует, мы себе позволим предложить читателю собственный вариант условной классификации, для чего расположим все рассматриваемое в обзоре оборудование в зависимости от температуры излучающей поверхности приборов. 

Инфракрасные приборы с минимальной температурой поверхности (менее 60°С).

Начнем с наиболее «низкотемпературных» инфракрасных приборов, реализующих, вышеупомянутый «лечебный» нагрев – температура поверхности здесь не превышает 50°С, а спектр излучения лежит в диапазоне 9,2-9,5 мкм.  К нему следует отнести универсальные стеновые отопительные панели, греющую мебель и инфракрасные сауны. Панели, которые их производители называют «Электронагреватели инфракрасные мягкой теплоты - ЭИМТ" изготавливаются в корпусе коробчатой конструкции, внутри которой уложен кабель, похожий на кабель для теплого пола. На тыльной стороне закреплена теплоотражающая изоляция (пенофол). Лицевая сторона панели окрашивается порошковыми красками - она может быть облицована при установке керамической плиткой, мрамором и любым другим натуральным или искусственным камнем. Панель обогревает помещение мягким инфракрасным излучением и не создает интенсивных восходящих потоков воздуха. Напряжение питания панелей ~ 220В, 50 Гц. Удельная мощность панелей ~ 500 Вт/м2. Степень защиты IР67. Класс защиты 1. Гарантийный срок эксплуатации 5 лет. Срок службы не менее 25 лет. Панели выпускаются в широком диапазоне типоразмеров (длина от 0,96 до 1,96 м, ширина от 0,27 до 0,73 м). Почти аналогичным отопительным панелям образом устроены сиденья в греющей мебели. Причем греет она не только инфракрасным излучением, но и теплой поверхностью, облицованной мозаичной керамической плиткой или мрамором. Погреться на таком кресле не только приятно, но и весьма полезно.  На базе универсальных электроотопительных панелей разработаны и выпускаются:

• обогреваемые подоконники, которые могут быть дополнены подогреваемые подподоконными керамическими панелями (такой вариант обогрева отопления принято называть «элитным»);
• «Тепловички» - переносные плоские панели, предназначенные для инфракрасного и контактного нагрева различных частей тела человека: ног, грудной клетки, поясницы и т.д. Для задания необходимой температуры нагрева они снабжены терморегулятором. Напряжение питания - 220В/ 50 Гц. Мощность - 50 и 90 Вт. Размеры: 34х34 и 45х45 см. Температура нагрева - до 42°С.
• различные варианты Русской Бани Маслова (выпускаются совместно с фирмой «ЮБОРГ», Россия). Основной их особенностью является «мягкий» режим прогрева с температурой воздуха от 30 до 60°С и влажностью от 10 до 100%. Пол, стены и лежанка облицовываются керамикой, мрамором или гранитом и подогреваются. Подогрев осуществляется специально разработанными электронагревательными панелями, располагаемыми под облицовкой и обеспечивающими полную электробезопасность (степень защиты - IP-67, класс защиты - I) и экранировку от излучений токов промышленной частоты. В общем, эти бани - продукция поистине уникальная. Она прошла необходимые проверки и тестирования, запатентована, сертифицирована и поставляется потребителю «под ключ». Стоимость такой бани – от $5000.

Электрические инфракрасные обогреватели с температурой поверхности от 60 до 100°С.

К этой группе следует отнести карбоновые ИК- нагреватели, изобретенные в Японии, но поставляемые на наш рынок из Италии фирмой «AIR COMFORT». Источником ИК-излучения здесь является по сути кварцевая ИК-лампа, вот только в вакуумной кварцевой трубке «светится» не привычная тонкая вольфрамовая проволока, а карбоновое (углеводородное) волокно. Нить эта обладает весьма необычными свойствами, в результате чего карбоновый обогреватель потребляет в 2-2.5 раза меньше электроэнергии, чем его традиционные аналоги (900 Вт мощности карбонового обогревателя приравниваются примерно к 1.8-2.2 кВт масляного). При этом температура поверхности нагревательного элемента не превышает 90°С. Срок его службы по заявлению производителя неограничен. Сам обогреватель представляет собой стальной конус (корпус) с внутренней отражающей поверхностью, в котором вырезан сегмент в 60°. Нагревательный элемент в нем расположен вертикально, что исключено оседание на нем пыли и, соответственно, её сгорания. Корпус может вращаться на 180 градусов, что даёт возможность обогревать, при потреблении всего 900 Вт, площадь до 20 м2. При наклоне или падении, а так же при перегреве (более 98°С) или скачках напряжения обогреватель автоматически отключается. В общем, недорогой (3500 руб.) обогреватель с весьма необычным дизайном. Габариты - 850х305х305 мм. Два положения регулятора мощности - 450 и 900 Вт. Масса нетто/брутто-4/4.5 кг. Недостаток - кварцевая трубка может разбиться при сильном ударе или падения обогревателя с высоты. К этой же группе следует отнести потолочные ИК-панели или как их еще называют, потолочные кассеты. Устройство их очень напоминает вышеописанные стеновые панели - пленочный нагреватель, стальной корпус, отражающая теплоизоляция. Корпус из оцинкованной стали окрашен методом порошкового напыления. Температура поверхности панелей не превышает 100°С, что обеспечивает мягкий комфортный режим обогрева. 

Электрические инфракрасные обогреватели с температурой поверхности от 101 до 280°С

К этому классу мы отнесли прежде всего инфракрасные-молдинги Termoplus, предназначенные для установки над окнами.  Размещенные над окном, они создают надежную защиту от холода и сквозняков. Нагреватель – стальной ТЭН. Передняя панель выполнена из алюминия с эмалевым покрытием повышенной прочности. В задней части корпуса имеются прорези для прохода воздуха, что позволяет обогревателю работать в ИК режиме, но и в режиме конвектора. Температура излучающей поверхности – 200°С. Напряжение питания 220 или 360 В. Ширина и высота для всех моделей одинаковы – 90х100 мм, а вот длина может быть различной. Поставляются в трех исполнениях:

• ЕС - для сухих помешений. Управляются внешним термостатом или селектором мощности. Мощность – 450, 600, 750 и 900 Вт. Длина – 1076, 1505, 1810 и 2140 мм. Вес от 2,6 до 4,8 кг. ECVT- для влажных помещений. Имеют встроенный термостат и шнуровой выключатель. Мощность – 300, 550, 700 Вт. Длина – 870, 1505 и 1810 мм. Вес от 2,6 до 5,0 кг.
• ECV-для влажных помещений. Могут использоваться как ведомые к приборам ECVT, так и самостоятельно – работают от внешнего управляющего устройства. Мощность – 300, 550, 700 Вт. Длина – 870, 1505 и 1810 мм. Вес от 2,3 до 4,7 кг.
• Еще один инфракрасный обогреватель, принадлежащий к этой группе – однопанельный обогеватель для установки на высоте от 2,5 до 4 м. Температура излучающей поверхности – порядка 250°С (у некоторых фирм 280°С).

Приборы устанавливаются горизонтально под потолком на монтажных скобах (они, как правило, и входят в комплект) или тросовой растяжке. С помощью дополнительных монтажных скоб они могут крепиться к стене. Отдельные приборы или группы приборов общей мощностью до 3 кВт, обогревающие одно помещение, могут управляться любым одноступенчатым термостатом или регулятором обогрева. Группы приборов большей мощности запитываются через магнитный пускатель, в цепь управления которого включается термостат. Корпус изготавливается из оцинкованного стального листа и окрашивается. Нагреватель – стальной ТЭН. Греющая панель, в специальный паз которой и устанавливается (проще говоря, вкладывается) ТЭН, изготавливается из анодированного алюминия. На её внешней поверхности имеется продольное оребрение (очень мелкие ребра, идущие вдоль панели), обеспечивающее наилучшее распределение тепла. В пространстве между передней панелью и задней стенкой укладывается теплоизоляционный материал (в большинстве случаем – минеральная вата).

Как подобрать необходимый инфракрасный обогреватель или создать систему отопления на основе инфракрасных обогревателей?

Длинноволновый обогрев можно сравнить с освещением. Правильно распределив в комнате источники света, можно добиться того, чтобы освещение стало равномерным и, следовательно, комфортным. Точно так же распределяются и длинноволновые обогреватели. Мощность нагревателя подбирается в зависимости от типа помещения и высоты потолка. Вычислив сначала суммарную мощность необходимую для обогрева помещения в целом, можно затем найти мощность обогревателей, необходимую для равномерного распределения тепла в помещении. При расчетах необходимо исходить из высоты потолков, суммарной потребляемой мощности, а так же типа помещения, в котором она будет применяться. Но… Заниматься этими расчетами самому нет никакой необходимости – специалисты сделают все и лучше и быстрее. Просто возьмите проект дома с поэтажным планом и отправляйтесь в приглянувшуюся вам фирму. Вам надо будет только подробно объяснить, что бы вы хотели получить в результате, а специалисты и необходимые расчеты теплопотерь проведут, и ИК-обогреватели подберут и покажут, как расположить их в помещении так, чтобы вы почувствовали максимальный комфорт. Причем, сделают это (как ни странно!) абсолютно бесплатно (именно так это обстоит в большинстве фирм, которые мы посетили при подготовке обзора). Причина? Да все просто! Серьезный продавец не хочет дискредитировать предлагаемое им ИК-оборудование.

Ведь оно для нашего потребителя все еще новинка!

Другие новости:

17.04.2008   Домашний уют

08.11.2007   Здоровым быть легко!!!!

01.11.2007   Готовимся к холодам вместе с интернет-магазином "ДЖИН"

15.10.2007   Все о чистом и здоровом воздухе.

18.09.2007   Как выбрать обогреватель?

14.09.2007   Вакансия курьера!

06.09.2007   «Соляное сияние» — природный источник здоровья!

06.08.2007   ЧИСТЫЙ ВОЗДУХ НЕОБХОДИМ ДЛЯ КОМФОРТНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

31.07.2007   ТАИНСТВЕННЫЙ ДИСК «МЕДИВ»

06.07.2007   Соковыжималки известного производителя BORK

18.06.2007   Стирка ультразвуком – реальность или миф?

12.06.2007   Водонагреватели

16.05.2007   Кондиционеры, вентиляторы, увлажнители воздуха

11.05.2007   Комфорт от AirComfort

25.04.2007   Представляем абсолютно новое, пятое поколение воздухоочистителей Daikin MC707

16.02.2007   Грызунам нет места в нашей жизни

15.02.2007   Женщинам на 8 Марта

22.01.2007   Все о увлажнителях и влажности воздуха

06.12.2006   Красота, здоровье и уют на День Св.Валентина

02.10.2006   Новейшая технология тепла от немецкого производителя обогревателей BORK