Как работает и применяется инфракрасный обогреватель?

  • 97
  • 417
08-07-2014
Как работает и применяется инфракрасный обогреватель?
Оглавление: [скрыть]
  • Инфракрасные обогреватели: принцип действия
  • Сравнительная характеристика
  • Распространенные конструкции
  • Аспекты практического применения

Инфракрасные обогреватели смело можно называть солнцеподобными, так как их принцип действия в огромной степени похож на работу нашего дневного светила.

Обогреватель

Отличие инфракрасных обогревателей заключается в том, что они нагревают не воздух, а окружающие их предметы и людей.

Самая большая разница заключается в том, что солнце светит ярко, а инфракрасный обогреватель – либо не очень, либо вовсе не светит в видимом диапазоне. Разница есть и в источнике энергии: инфракрасные нагреватели не имеют в своем составе термоядерного реактора. Применение инфракрасных обогревателей основывается на особенностях их устройства и принципа действия, что позволяет решать недоступные для других видов отопительных устройств задачи и экономить за счет их рационального использования энергетические ресурсы. Ниже рассмотрим ключевые особенности устройства инфракрасных обогревающих устройств.

Инфракрасные обогреватели: принцип действия

Схема работы инфракрасного обогревателя

Схема работы инфракрасного обогревателя.

Действие инфракрасных обогревателей основано на том физическом факте, что любое нагретое тело излучает электромагнитные волны. С увеличением температуры нагрева растет интенсивность излучения, смещается его спектральный максимум от длинных волн к более коротким. Излучаемые одним телом электромагнитные волны поглощаются окружающими телами, за счет чего происходит нагревание этих тел.

Математические подробности теории можно почерпнуть в учебнике физики, мы же ограничимся констатацией того, что интенсивность излучения возрастает пропорционально четвертой степени температуры, а длина волны обратно пропорциональна температуре. Из этих соображений следует, что температуру рабочего тела нагревателя повышать очень выгодно: тело, нагретое до 900ºС, будет излучать приблизительно в 250 раз больше энергии, чем тело комнатной температуры.

Однако при такой температуре это тело будет уже довольно заметно светиться, а при дальнейшем повышении температуры мы получим источник света на манер лампы накаливания, что не всегда желательно. Уместно будет заметить, что всем знакомая лампа накаливания является скорее инфракрасным нагревателем, чем источником света, поскольку в свет преобразуется порядка 7% потребляемой ею энергии, а свыше 90% – в инфракрасное излучение.

Испускаемое рабочим телом излучение можно таким же образом, как и свет, концентрировать в желаемом направлении, для чего обычно используют металлические зеркала. Поглощение инфракрасного излучения воздухом на тех расстояниях, на которых обычно применяются инфракрасные нагреватели, малозначительно, поэтому можно считать, что практически все излучение достигает объекта, на который нацелен нагреватель.

Вернуться к оглавлению

Сравнительная характеристика

Схема расположения инфракрасных обогревателей в комнате

Схема расположения инфракрасных обогревателей в комнате.

В отличие от других нагревательных устройств, например радиаторов парового отопления, разнообразных конвекторов и т. п. устройств, которые осуществляют нагревание окружающего их воздуха, инфракрасные нагреватели воздействуют прямо на людей и предметы обстановки, причем зоной действия инфракрасного обогревателя в определенной степени можно манипулировать.

Поскольку инфракрасные обогреватели действуют непосредственно на обогреваемые объекты, их действие проявляется значительно быстрее, нежели действие конвекторов, практически мгновенно. Причиной этого является исключение потоков воздуха из цепочки передачи тепловой энергии.

Также инфракрасные обогреватели могут быть расположены в любом месте помещения, в частности под потолком, что в случае конвекторов в крайней степени нерационально, поскольку теплый воздух от конвектора стремится подняться к потолку, и, будучи расположенным слишком высоко, такой нагреватель не будет должным образом обогревать помещение в нижней его части, где обычно пребывают люди.

При использовании конвекционных обогревателей теплый воздух собирается под потолком помещения, и в конечном итоге тепло расходуется на обогрев потолка и верхней части стен вместо обогрева той зоны помещения, в которой находятся люди.

Для инфракрасного излучения, особенно длинноволнового, многие отделочные материалы прозрачны, что позволяет скрывать пленочные нагреватели за отделкой помещения.

Также стоит отметить, что современные инфракрасные нагревательные системы достаточно далеко ушли от своих архаичных собратьев – рефлекторов советских времен, обзавелись разного рода закрытыми нагревательными элементами, что привело к исключению такого неприятного свойства систем с открытой спиралью, как специфический запах. Теперь такие обогреватели уже ничем не хуже конвекционных.

Вернуться к оглавлению

Распространенные конструкции

Схема подключения инфракрасных обогревателей

Схема подключения инфракрасных обогревателей.

Современные инфракрасные обогреватели могут использовать в качестве источника энергии как электричество, так и дизельное топливо или газ. Правда, последние трудно назвать бытовыми приборами, поскольку они обычно применяются в производственных помещениях и на открытых площадках, но могут, например, применяться для обогрева беседки у загородного дома.

Электрические инфракрасные нагреватели могут иметь различные типы нагревательных элементов. Старинные системы с открытым нагревательным элементом в виде спирали еще встречаются в эксплуатации, но эти приборы уже постепенно становятся антиквариатом. Более современные системы используют галогенные, кварцевые, карбоновые лампы и пленки.

Лампы всех типов представляют собой некоторое подобие лампы накаливания: колбу, в которой расположена нагревательная нить из вольфрама (галогенные и кварцевые) или углеродного полимера фуллерена – в карбоновых. Все они имеют достаточно высокую рабочую температуру (2000ºС и выше) и генерируют достаточно коротковолновое излучение.

Главная разница между типами ламп – ресурс. Кварцевые вакуумные трубки имеют ресурс порядка 5 тысяч часов, галогенные – до 10 тысяч. По поводу карбоновых производители утверждают, что их ресурс составляет 100 тысяч часов, и заявляют, что карбоновая лампа в среднем работает свыше 10 лет, если считать непрерывное использование.

Схема устройства газового инфракрасного обогревателя

Схема устройства газового инфракрасного обогревателя.

Ламповые инфракрасные нагреватели оснащают металлическими зеркалами в виде параболоидов вращения либо параболических цилиндрических зеркал. Назначение этих элементов – концентрация инфракрасного излучения в направлении обогреваемого объекта.

Также в своей конструкции инфракрасные нагреватели могут иметь бленды, помогающие формировать диаграмму направленности прибора путем экранирования нежелательных направлений распространения излучения.

Пленочные инфракрасные нагреватели, напротив, имеют невысокую рабочую температуру, всего 45ºС, и генерируют длинноволновое излучение. Материал дорожек, по которым пропускается ток, может быть разным, в том числе выпускаются и карбоновые пленки. Могут использоваться в панелях для открытого монтажа и тогда имеют корпус более или менее привлекательного дизайна, а могут устанавливаться под декоративное покрытие потолка и стен – в таком случае используется пленка в рулоне. В качестве зеркала в пленочных нагревателях используется алюминиевая фольга.

Вернуться к оглавлению

Аспекты практического применения

В первую очередь инфракрасные нагреватели находят применение в тех местах и ситуациях, где конвекторы просто неприменимы. На террасе или балконе, просто на площадке на открытом воздухе или в вольере с животными. Если речь идет об обогреве площадки с мангалом, то стоит обратить внимание на газовые нагреватели, а если о поездке на природу – то на модели на дизельном топливе.

Очень хороши инфракрасные нагреватели для обогрева помещений с высокими потолками, при этом их эффективность намного выше, чем у конвекционных нагревателей. Однако пленочные нагреватели не справятся с такой задачей.

Если вы ограничены в выборе источника энергии для отопления только электричеством, то это тоже повод повнимательнее присмотреться именно к инфракрасным нагревателям.

Таким образом, инфракрасные нагреватели, хоть и не являются решением абсолютно всех проблем, занимают свое достойное место среди прочих систем отопления. Будучи уместно примененными, они позволяют решать специфические задачи и, что немаловажно, экономить энергоресурсы.