Размещено на http://www.allbest.ru/

Что такое инфракрасный обогрев?

Содержание

• Введение
• 1. Что такое инфракрасные (ИК) лучи?
• 2. Свойства инфракрасного излучения
• 3. Принцип инфракрасного обогрева
• 4. Как происходит управление приборами и системой отопления на инфракрасных обогревателях?
• Заключение

Введение

Вам когда-нибудь приходились греться в солнечных лучах, тогда как термометр показывает температуру ниже нуля? Если приходилось, то наверняка у вас возникало желание повторить то незабываемое ощущение еще и еще.

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

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.

1. 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 (1ч2 мм). В свою очередь инфракрасную область спектра условно разделяют на коротковолновую (от 0,74 до 2,5 мкм), средневолновую (2,5 ч 50 мкм) и длинноволновую (50ч2000 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 для того, чтобы Вы смогли 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 1000Х), светлые среднетемпературные (800-1000°С), низкотемпературные каталитические (600-800°С), темные (400-~600"С) и супертемные (200-400°С) излучатели.

2. 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 А 1, Аu, Аg, Сu 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).

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.

3. Принцип инфракрасного обогрева

инфракрасный обогреватель излучение

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, люди, оборудование 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 крышей здания, что характерно, например, для конвективного обогрева (при этом способе обогрева теплый воздух в ряде случаев 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-третьих, ИКО, устанавливаемые под потолком и не накладывают никаких ограничений на размещение 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. свегопрозрачных 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.

4. 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 1-2оС, вновь включатся.

Существуют и более сложные системы управления. Их обеспечивают специальные приборы, с помощью которых можно управлять системой отопления, причем делать это по определенной, наперед заданной вами программе. Такая система сама выключит систему отопления после окончания рабочей смены или переведет ее в дежурный режим (например, +5ч7 оС), а перед началом следующего рабочего дня вновь её включит, чтобы "подогреть" рабочие места до комфортной температуры (причем для каждого помещения может быть задана собственная комфортная температура). И в результате Вы получаете ощутимую экономию, особенно заметную при односменном режиме работы.

В общем, при программировании можно удовлетворить любые пожелания.

Заключение

В целом, подводя черту под вышесказанным можно резюмировать.

В лучистых системах отопления тепловое излучение представляет собой энергию электромагнитного излучения, обогрев осуществляется преимущественно тепловым направленным излучением в инфракрасном и видимом спектре длин волн. Эти системы отопления формируют микроклимат за счет прямого теплового излучения и вторичного излучения от нагретых поверхностей пола, стен и оборудования. Лучистые системы обогрева бывают бытовые и промышленные. Они размещаются, как правило, в верхней части помещений и площадок и могут устанавливаться на колоннах, стенах, подвешиваться к фермам, балкам, конструкциям перекрытий или размещаться на специальных стойках. Достоинства лучистой системы перед традиционными системами отопления: высокий КПД (95%), связанный с прямым преобразованием теплоносителя в тепловую энергию, требуемую на отопление, и ликвидацией промежуточного теплоносителя (пара, горячей воды, конденсата); более быстрый нагрев помещения; поддержание температуры при отключенной системе за счет аккумуляции тепла в элементах конструкции помещения и предметах; отсутствие интенсивных воздушных потоков, связанных с конвекцией; удобство терморегулирования; невозможность замораживания в зимний период времени коммуникаций и теплоприемников вследствие отсутствия воды в цикле производства тепла; бесшумность; мобильность (быстрый монтаж, перенос, наращивание, демонтаж и т.д.); существенная экономия капитальных затрат на установку оборудования и эксплуатационных расходов (из-за отсутствия котельных установок, тепловых сетей, калориферов, радиаторов и т.п.).

Размещено на Allbest.ru