Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Интересные электротехнические новинки

Инфракрасные системы отопления

Как передается тепло

Инфракрасные системы отопления Физический процесс передачи тепла от одного физического тела к другому называется теплопередачей. Передача тепла осуществляется от горячего физического тела к холодному либо при непосредственном контакте, либо через перегородку.

Тепловая энергия будет передаваться до тех пор, пока температуры физических тел не сравняются. В физике это состояние называется термодинамическим равновесием. Теплопередача, как правило, происходит от горячего тела к холодному, что полностью соответствует второму закону термодинамики. Согласно этому закону работают все системы отопления.

С точки зрения физики существуют три элементарных типа передачи тепла: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. Но в чистом виде, по отдельности, они практически не встречаются, в общем случае тепло передается сочетанием простых типов. В основном различают три типа теплопередачи: теплоотдача, теплопередача и конвективно-лучевой метод передачи тепла.

Как работают традиционные системы отопления

К традиционным системам отопления относятся те системы, в которых используется какое–либо топливо. В настоящее время чаще всего используется газ, хотя в некоторых случаях применяется жидкое и твердое топливо. Но независимо от типа топлива принцип работы всех традиционных систем одинаков. Теплота от сгорания топлива нагревает теплоноситель, который поступает в радиаторы отопительной системы и нагревает воздух в помещении. В качестве теплоносителя в традиционных системах отопления используется вода, поэтому такие системы называют водяными.

По всем законам физики теплый воздух устремляется вверх, а холодный, естественно, перемещается вниз. Такое движение воздуха есть не что иное, как упомянутая выше конвекция. Этот холодный воздух как раз и создает холодные полы, что приходится устранять устройством «теплых полов». Если помещение достаточно высокое (производственный корпус, зрительный или спортивный зал и т.п.), то прогрев всего объема длится достаточно долго, создается расслоение воздуха.

Поднимающийся вверх теплый воздух создает сквозняк в помещении, кроме того увеличиваются потери тепла через крышу и стены, тепло попросту уходит из здания. В этом случае говорят, что мы отапливаем улицу. Люди, находящиеся внизу, оказываются в зоне холодного воздуха.

На рисунке 1 схематично показано распределение тепла при работе традиционной системы отопления.

Распределение тепла при работе традиционной системы отопления

Рисунок 1. Распределение тепла при работе традиционной системы отопления

Как устроены традиционные водяные системы отопления

Основным устройством системы водяного охлаждения является котел, чаще всего газовый. Нагретая в котле вода по трубам поступает в отопительные приборы – радиаторы. Для циркуляции воды в системе устанавливается насос, если циркуляция принудительная, хотя циркуляция может быть естественной. В этом случае можно обойтись и без насоса.

Кроме этих основных устройств и деталей в водяную систему отопления входит также множество «вспомогательных», но нужных деталей. Прежде всего, это расширительный бак для компенсации температурного расширения воды, фитинги для соединения труб, воздушные клапаны и многое другое, необходимое для нормальной работы всей системы в целом.

В индивидуальном доме для установки газового котла требуется дополнительное помещение, оборудованное системой вентиляции и дымоходом, не говоря уже о системе подведения газа. В случае централизованного отопления требуется строительство большой котельной и прокладка целой сети теплотрасс. Вся система получается дорогой и сложной. Но в некоторых случаях, например для небольшого загородного дома, и если поблизости нет газа, приходится делать электрическую систему отопления.

Наиболее распространенными в таких случаях являются электрические котлы для водяного отопления или различные электрические обогреватели. В первую очередь это масляные радиаторы, электрокамины и тепловентиляторы различных конструкций. Принцип работы этих приборов также конвекционный, как у водяных систем отопления: сначала греется воздух, а уже потом стены, мебель, люди. Такая система малоэффективна и малоэкономична.

Инфракрасные отопительные приборы

В настоящее время выпускаются различные приборы инфракрасного отопления, которые обеспечивают рациональный и экономный обогрев помещений в самых различных условиях. Далее будут рассмотрены некоторые из этих приборов, принципы их работы.

С точки зрения природы традиционные системы отопления действуют неправильно. Сначала нагревается воздух, а потом и все остальное. В природных условиях все происходит наоборот.

Естественным источником тепла на Земле является Солнце. Солнечные лучи обладают очень широким спектром, но именно его инфракрасная составляющая нагревает Землю, людей, растения и все предметы, а уже от них нагревается воздух и создаются комфортные условия для жизнедеятельности человека.

Именно по такому принципу работают инфракрасные обогреватели. Воздух для инфракрасного излучения абсолютно прозрачен, поэтому инфракрасные лучи беспрепятственно доходят до обогреваемых поверхностей и предметов.

На рисунке 2 схематично показано распределение тепла при использовании инфракрасного обогревателя.

Распределение тепла при использовании инфракрасного обогревателя

Рисунок 2. Распределение тепла при использовании инфракрасного обогревателя

Инфракрасное излучение представляет собой электромагнитные волны с длиной волны в пределах 1*10-6…1*10-3 мкм. Интенсивность теплового излучения зависит от длины волны ИК излучения: коротковолновые лучи получаются при температуре излучающего тела свыше 750°С. В зависимости от области применения и конструкции температура излучающего элемента ИК обогревателя может находиться в пределах 100…950°С.

Подвесные инфракрасные обогреватели

Инфракрасные системы отопления В достаточно высоком помещении водяные системы отопления, как уже было сказано выше, малоэффективны, ведь весь теплый воздух поднимается вверх.

При высоте потолка 2,5…3,6 м достаточно эффективны и экономичны будут низкотемпературные инфракрасные подвесные обогреватели с температурой излучателя в пределах 100…120°С.

Чтобы достичь равномерности обогрева помещения, избежать появления теплых и холодных зон требуется осуществлять отопление несколькими обогревателями, суммарная мощность которых должна соответствовать тепловым потерям здания. Если высота потолков 4 м и более, то вполне допустимо и безопасно применение обогревателей с температурой излучающей поверхности до 200°С и выше. Такие обогреватели называют высокотемпературными.

Конструкция и принцип действия излучателей такова, что их установка возможна на любой высоте. Если помещение очень большое, например склад или ангар, то инфракрасные обогреватели можно установить, лишь над рабочими площадками, в местах нахождения людей, что позволяет экономить электроэнергию.

Низкотемпературный обогреватель представляет собой металлический короб с размещенным внутри него распределенным нагревателем. Излучающая поверхность обрабатывается специальными материалами, обеспечивающими максимальную интенсивность теплового излучения, эмиссию тепловой лучистой энергии. Коэффициент тепловой эмиссии у наиболее совершенных обогревателей достигает 90%. Увеличению тепловой отдачи в немалой степени способствует то, что излучающая поверхность делается рельефной, бугристой. Это позволяет увеличить ее площадь не менее чем в 2,5…3 раза.

Высокотемпературные обогревателиВысокотемпературные обогреватели также представляют собой коробчатый корпус, внутри которого расположены один или несколько нагревательных элементов. Тепло этих элементов передается профилю из алюминия, излучающая поверхность которого покрыта специальной керамикой, что позволяет снизить температуру излучающей поверхности за счет повышения коэффициента эмиссии лучевого потока.

Пространство между корпусом и нагревательными элементами заполнено термостойким высококачественным теплоизолятором, чем достигается полная пожарная безопасность всего устройства в целом. Такая теплоизоляция характерна как для высокотемпературных, так и для низкотемпературных обогревателей.

Некоторые фирмы, например Thermatex, Armh5, Rockfon выпускают инфракрасные обогревателя для монтажа в кассетные потолки, что лишний раз говорит пожаробезопасности инфракрасных обогревателей.

Одной из новинок рынка стали теплоизлучающие зеркала. Их отражающий слой является одновременно и нагревательным элементом. Максимальная температура поверхности зеркала не превышает 75°С, что полностью безопасно для окружающих. В сауне или в ванной комнате такое зеркало не запотевает, не изменяет естественный уровень влажности и прекрасно вписывается в дизайн помещения, экологически безопасно.

инфракрасный обогревКак показали различные исследования, тепловой спектр частот инфракрасного отопления для человека абсолютно безопасен. Это подтверждают исследования не только фирм – изготовителей, но и результаты независимых экспертиз. Безопасность инфракрасных приборов подтверждают также сертификаты соответствия, выданные как российскими, так и зарубежными санитарными службами.

Различными фирмами выпускаются инфракрасные обогреватели в основном потолочного типа пригодные для использования в любых помещениях: производственных, жилых, сельскохозяйственных, влажных и даже взрывоопасных.

Многими фирмами выпускаются также обогреватели настенного типа, напольные и переносные, устанавливаемые на стойках. Известны инфракрасные обогреватели, в которых применяется газ.

Инфракрасные обогреватели-картины

В последнее время в качестве дополнительных местных обогревателей все более популярными становятся различные элементы интерьера: обогреватели-картины, плинтусы, теплые настенные панели. Подобные нагревательные элементы состоят из карбоновых нитей подключенных параллельно между собой. Таких нитей в нагревателях не одна и даже не две сотни, благодаря чему каждая нить работает без всяких перегрузок, мощность выделяемая ею весьма мала. Поэтому исключено возникновение перегрузок и перегрев, надежность таких обогревателей очень высока, срок службы достигает 10 лет и более.

Преимущества инфракрасных обогревателей

Одним из достоинств инфракрасных обогревателей является то, что тепло, создавая сквозняки и поднимая тучи пыли, не уходит под потолок, как в случае конвекционных систем отопления. Уровень электромагнитных полей инфракрасных систем намного меньше, чем у многих бытовых электроприборов, не сжигается кислород, влажность воздуха в помещении не уменьшается, остается на естественном уровне.

Тепло в помещении ощущается сразу после включения, поверхности окружающих предметов почти сразу становятся теплыми. При этом не обязательно равномерно отапливать все помещение, возможно создание отдельных комфортных зон, например, около телевизора или над письменным или компьютерным столом.

Несомненным достоинством инфракрасных оборудования является его малогабаритность и мобильность. За счет этих параметров экономится полезная площадь, оборудование легко перемещается, устанавливается и демонтируется. Инфракрасные обогреватели весьма эффективны в зданиях с плохой теплоизоляцией и высокими потолками, мало влияют на работу вентиляции.

Установка инфракрасных обогревателей соответствующей мощности возможна даже на открытой местности. Например, над столиками в летнем кафе. В отличие от традиционной водяной системы отопления не требуется установка сложного дорогостоящего оборудования: трубы, котлы, насосы и т.п. В случае установки инфракрасного отопления исчезают такие проблемы, как размораживание труб при отключении системы. При повторном включении электричества инфракрасное отопление заработает вновь, как ни в чем не бывало.

С помощью современных программируемых терморегуляторов возможно поддерживать температуру в диапазоне 5…30°С, задавая ее для каждого помещения отдельно.

По сравнению с конвекционными обогревателями ИК приборы экономичнее на 20…25%, а в случае использования двухтарифной оплаты за электроэнергию экономия может достичь 40…45%.

Борис Аладышкин, http://electrik.info


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Интересные электротехнические новинки

Другие статьи:

  • Инфракрасные обогреватели
  • Интересные факты об инфракрасном отоплении
  • Современные бытовые электрические обогреватели
  • Электрические радиаторы и другие современные отопительные приборы
  • Управление инфракрасными обогревателями с помощью терморегуляторов
  • Современные бытовые электрические обогреватели. Продолжение

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Валентин | [цитировать]

     
     

    В том, что стены здания не прогреваются, большой минус. Создаётся эффект нежилого помещения, которые, как известно, разрушаются. Стены начинают промерзать. Если, к примеру, снаружи минус 22*, а внутри помещения +22*, то нулевая температура будет в центре стены. А если прогревать комнату местами, как говорит автор, локально, то промерзание будет более глубоким и стена будет трескаться и деформироваться. Нужно утеплять стены, а не переплачивать за электричество. Стена отличный проводник тепла без утеплителя. И утеплять нужно только с наружной стороны, чтобы  основной перепад температуры был в утеплителе, а стена оставалась "тёплой". Если утеплить стену изнутри, то получим тот-же эффект нежилого помещения, стена будет промерзать и разрушаться, а в комнате будет обманчивое тепло. Пока я не утеплил свой дом, не помогла ни замена котла, ни замена батареи - улицу не нагреешь. Даже инфракрасными обогревателями.

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей | [цитировать]

     
     

    Для помещений с высотой потолка 2,5-3 метра абсолютно не имеет значение вид отопления. Прогрев будет одинаковый. При конвекционном теплый воздух начнет отдавать тепло более холодной поверхности пока не наступит тепловой баланс, при  "инфракрасном", нагреются только ближайшие предметы, а через контакт с ними нагреется и сам воздух. Температура воздуха и помещения во всех случаях будет одинаковая! Как и расход энергии. Следует четко различать инфракрасные обогреватели и панельно-лучистые системы с температурой излучателя до 200 градусов, которые находчивые торговцы называют "Инфракрасными". Это совершенно разные виды обогревателей с точки зрения законов физики, но об этом мало кто знает. wink А утепляться нужно в любом случае!  smile

      Комментарии:

    #3 написал: Станислав Кольцов | [цитировать]

     
     

    Лучше установить пару кварцевых обогревателей. Мы тоже с этим мучались одно время, а сейчас бед не знаем. Пол теплый в доме, выходит дешево из за экономичной технологии обогревателей, нагреваются быстро, а остывают наоборот долго, смотрятся красиво). В общем, эти обогреватели один сплошной плюс и цена у них всего 2400. Еще можно терморегулятор заказать но никак руки не доходят.

      Комментарии:

    #4 написал: Юра Смирнов | [цитировать]

     
     

    Ну не знаю мне сама идея использования инфракрасных обогревателей в жилище не очень нравиться. Я имею ввиду имено в комнате, просто распалагать такой прибор на расстаянии меньше 2-3 метров от человека это просто опасно. Учитая уровень лучей который исходит даже от самого маломощного инфракрасного обогревателя.
    Мы для себя купили обогреватели другого типа, а именно кварцевые обогреватели Теплэко, работают они по следующему принципу никельхромовый нагревательный элемент греет плиту из чистого кварцевого песка внутри которой и находится. А кварц уже соответственно греет воздух. Покупали мы это чудо на заводе теплэко между прочем единственном в России. Заказывали вот на этом сайте: tepleko.ru обогреватель оправдывает каждую потраченую на него копейку, а стоит совсем не дорого! 

      Комментарии:

    #5 написал: Алексей Самородов | [цитировать]

     
     

    Не очень я доверяю инфракрасным.. У меня был один такой в итоге чуть пожар не случился. Да и толку от него было не так много если честно а стоит он прилично. Мне понравился кварцевый. Меня удивило что нагревается минут за 20, а остывает минут 50-60 как бы не больше. Уже давно всем переходить на эту технологию. Просто в интернете не все заказывать будут, некоторые например вообще этого ни разу не делали. А обогреватели на самом деле хорошие)

      Комментарии:

    #6 написал: Стас Корцев | [цитировать]

     
     

    Смотрел по телеку как то передачу о инфракрасных обогревателях. Там говорили, что как для здоровья они не безопасны так и и не пожаробезопасны. Я от них отказался в итоге. в этом году кварцевые поставил себе в частный дом. Полностью не заменил основное отопление, но как дополнение отлично получилось) В комнатах, где было холоднее стало намного лучше, а платить много не пришлось, экономичные обогреватели)

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK