Принцип работы потолочного инфракрасного обогревателя

Компактный, тонкий панельный инфракрасный потолочный обогреватель с современным элегантным дизайном. В комплект входят поворотные универсальные кронштейны для регулировки угла наклона конструкции (направленный обогрев). Инфракрасный обогреватель также может быть установлен на потолке или стене.

Принцип работы инфракрасного обогревателя

С момента своего появления на рынке инфракрасные нагревательные приборы медленно, но верно набирают популярность. Они используются в самых разных областях, от простых домашних хозяйств до больших промышленных зданий. Естественно, возникает большой интерес к устройству и работе инфракрасных обогревателей. В этой статье представлена подробная информация по всем вопросам, связанным с эксплуатацией этих приборов.

Чтобы выяснить, как работают инфракрасные обогреватели, необходимо сначала понять, как тепловая энергия может передаваться в пространстве. Их всего два:

• конвекция: любой объект, температура которого выше температуры окружающего воздуха, обменивается с ним теплом напрямую. Нагретый объектом воздух теряет массу и плотность и устремляется вверх, вытесняемый более тяжелым и холодным потоком. Таким образом, в пространстве помещения начинают циркулировать воздушные массы разной температуры.
• Лучистое тепло: температура поверхности выше 60°C начинает излучать электромагнитные волны в диапазоне 0,75-100 мкм, которые передают тепловую энергию. На этом основаны инфракрасные обогреватели, нагревательные элементы которых излучают эти волны.

Наиболее комфортный для человека диапазон находится между 5,6 и 100 мкм, и большинство инфракрасных обогревателей работают в этом диапазоне. Исключение составляют приборы дальнего действия, устанавливаемые на потолках промышленных зданий. Они излучают в среднем (2,5-5,6 мкм) и коротком (0,75-2,5 мкм) диапазонах и располагаются на расстоянии 3-6 м и 6-12 м от цели соответственно. Использование таких излучателей в жилых зданиях не допускается.

Конструкция излучателя

Прежде чем анализировать конструкцию инфракрасного излучателя, важно отметить, что эти приборы выпускаются 2 типов:

электрические: в них используются нагревательные элементы различных типов: карбоновые спирали, трубчатые нагревательные элементы, галогенные лампы и фольгированные микротермальные панели.

газовые: в этом случае инфракрасные лучи испускаются нагретым керамическим элементом.

Мы рассмотрим конструкцию прибора на примере потолочного длинноволнового лучистого обогревателя, работающего от сети. Нагревательный элемент представляет собой алюминиевую пластину со специально разработанным нагревательным элементом. Поверхность плитки имеет анодированное покрытие для улучшения теплоотдачи от поверхности. На обратной стороне находится отражатель и слой изоляционного материала. На приведенной ниже схеме показана конструкция потолочных лучистых обогревателей:

1 – металлический корпус; 2 – кронштейны для крепления к потолку; 3 – нагревательный элемент; 4 – излучающая алюминиевая пластина; 5 – теплоизоляционный слой с отражателем.

Электрические инфракрасные обогреватели с другими типами нагревательных элементов конструктивно не отличаются от подвесных обогревателей. Единственное существенное различие между ними – это способ управления. Настенные и напольные инфракрасные обогреватели имеют встроенный блок управления с термостатом и датчиком наклона. Потолочные приборы имеют выносной настенный блок управления, который может управлять несколькими приборами одновременно.

Что такое потолочные инфракрасные обогреватели?

В отличие от конвекционных (непрямых) нагревателей и тепловентиляторов, принцип действия инфракрасных нагревателей прямой и основан на определенном спектре излучения. Это излучение называется инфракрасным или тепловым: оно испускается нагретыми предметами и воспринимается кожей человека как ощущение тепла. Длина волны зависит от температуры нагрева (чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения).

Инфракрасные обогреватели позволяют локально обогревать только те участки, которые требуют обогрева, не нагревая весь объем помещения Тепловой эффект инфракрасных обогревателей ощущается сразу после включения, что позволяет избежать предварительного нагрева (выхода на рабочий режим). Эти факторы снижают затраты на электроэнергию.

Конструкция и принцип работы

Инфракрасные обогреватели отличаются не только по конструкции, но и по спектру длин волн. Основными компонентами являются излучатель и отражатель (который фокусирует лучи в нужном направлении). Вольфрамовые и галогенные лучистые обогреватели имеют довольно яркое свечение, которое не очень приятно для глаз. Они являются коротковолновыми нагревателями и излучают больше тепла, чем их аналоги.

Карбоновые нагревательные элементы имеют углеводородные волокна. Такие приборы удобны и энергоэффективны. Однако стоят они в разы дороже.

Панельные радиаторы – вершина инженерной мысли (подробнее см. ниже). К категории хай-тек относятся также стеклянные модели (полностью прозрачные), в которых нагревательным элементом является почти невидимая металлическая сетка. Эти радиаторы выделяются не только своими функциональными свойствами, но и эстетическими качествами. Логично, что их стоимость значительно выше по сравнению с более ранними упрощенными модификациями.

Мнения владельцев: преимущества и недостатки

Средний рейтинг этой категории оборудования составил 4,5, по данным основных дилерских сетей в России. Доля заводских дефектов, уровень надежности и доступность сервисного обслуживания зависят от бренда и дистрибьюторов.

Преимущества	Недостатки
Быстро запускается и обогревает помещение	Не подходит в качестве основного обогревателя
Экономичный и высокоэффективный	Цена
Безопасный и экологически чистый	Сложность установки
Эстетика	Неудобно осматривать
Ремонтопригоден	Треск и щелчки при нагревании и охлаждении
Длительный срок службы	Необходимость утепления пола (сделать изоляцию и выбрать материалы с низкой теплопроводностью – дерево, линолеум и т.д.).
Отсутствие шума и вибрации	Не все модели можно сочетать с современными интерьерами
Низкие эксплуатационные расходы

Многие отмечают, что данный тип радиаторов чрезвычайно подходит для технических помещений, теплиц, мансард, беседок, бассейнов и т. д.

Принцип работы

Инфракрасные лучи – это невидимые человеческому глазу волны длиной от 0,74 мкм до 2 мм. Тепловая энергия, поглощаемая объектами в помещении, где установлен FTTH, становится источником инфракрасного излучения.

В зависимости от диапазона, инфракрасные волны можно разделить на следующие типы:

• коротковолновые – от 0,74 до 2,5 мкм;
• средневолновые – от 2,5 до 50 мкм
• длинноволновые – от 50 мкм до 2 мм.

Степень нагрева предметов, находящихся в одном помещении с инфракрасным обогревателем, зависит от их температуры. Чем выше температура, тем короче создаваемые инфракрасные волны, тем глубже они проникают в материал и вызывают больший нагрев. Это означает, что воздух в помещении нагревается не от самих лучей, а от предметов, на которые эти лучи воздействуют.

Благодаря уникальному принципу работы инфракрасные обогреватели способны повышать температуру окружающей среды даже в вакууме.

Давайте пошагово рассмотрим принцип работы PHEV.

• При подключении 12-вольтового нагревателя к электросети резистивные элементы нагреваются до заданной температуры (обычно 40-50 градусов) в течение 7-9 секунд.

• Тепловая энергия от нагревателей поглощается фольгой. Поскольку алюминий обладает высокой теплопроводностью, вся поверхность фольги равномерно распределяет тепло, позволяя инфракрасному обогревателю использовать всю полезную площадь поверхности для генерации волн и тем самым лучше обогревать помещение.

• Когда температура воздуха достигает заданного значения, срабатывает датчик температуры, и инфракрасный обогреватель FEL отключается. В то же время окружающие предметы, нагретые обогревателем, продолжают отдавать тепло. Когда температура снижается на 10 градусов по сравнению с заданной, нагреватель снова включается и продолжает работать.

Таким образом, фольгированные инфракрасные обогреватели позволяют сократить расходы на электроэнергию (по сравнению с масляными обогревателями), поддерживая при этом комфортную температуру в помещении. Это становится возможным благодаря правильному выбору материалов и уникальному принципу работы.

Разнообразие

Пленочные инфракрасные обогреватели в настоящее время пользуются большой популярностью. В первую очередь это связано с их безопасностью, простотой эксплуатации и широкими возможностями установки. Их можно устанавливать на стене, потолке, полу, а также в качестве декоративного элемента.

Инфракрасные лучистые обогреватели делятся на следующие типы.

• Пленочные лучистые обогреватели. Работают исключительно от электричества. Они очень популярны, поскольку являются гибкими и могут быть установлены на любой поверхности, будь то пол, потолок или стена. Благодаря тонкости материала и нейтральным цветам, они ненавязчивы и могут быть интегрированы в любое жилое пространство. Настенные варианты могут быть оформлены в виде декоративных панелей или картин.

• Стоячие. Этот тип ТЭНов очень похож на хорошо известный классический теплый пол. Это один из самых экономичных (энергоэффективных) типов инфракрасных обогревателей, так как минимизирует затраты на электроэнергию, а помещение нагревается очень быстро.

• Подвесные (потолочные). Этот тип инфракрасных обогревателей устанавливается непосредственно на потолке. Благодаря такому решению отсутствует риск повреждения прибора во время работы. Установка на потолке позволяет сэкономить полезные квадратные метры площади. Большинство типов потолочных лучистых обогревателей оснащены термостатом, а также системой дистанционного управления. Это позволяет задавать необходимые параметры системы, находясь вне помещения.

• Настенный монтаж. Как правило, такие модели инфракрасных обогревателей устанавливаются на стенах возле или под окнами. Чаще всего они выполнены в виде декорированных панелей или картин. Они выглядят настолько гармонично, что несведущий человек вряд ли догадается, что это радиаторы. Их преимуществами являются:

1. небольшой размер и вес;
2. декоративный внешний вид;
3. простота монтажа и демонтажа (гибкий радиатор можно легко свернуть в рулон и транспортировать).

Преимущества и недостатки инфракрасных обогревателей

Инфракрасные лучистые обогреватели имеют свои преимущества и недостатки. Это следует учитывать при выборе системы отопления.

К преимуществам относятся:

• Прямой нагрев необходимых компонентов без нагрева воздуха в помещении. Это главное преимущество инфракрасных обогревателей, обусловленное принципом работы;
• Инфракрасное излучение оказывает терапевтическое воздействие на человека. Обитатели дома, обогреваемого таким методом, ощущают приятное тепло, улучшается кровообращение в коже. Облучение может облегчить боль в суставах или мышцах, улучшить функции опорно-двигательного аппарата и укрепить иммунную систему;
• Быстрота действия – ощущение тепла появляется сразу же после включения прибора;
• Отсутствие конвективного движения воздуха, что особенно важно для аллергиков;
• Возможность эффективного использования прибора на открытом воздухе;
• Экономия на отоплении помещений;
• длительный срок службы;
• экологичность – обогреватели не содержат вредных загрязняющих веществ, состоят в основном из стекла и керамики и безопасны для здоровья.

Недостатками являются:

• высокое потребление электроэнергии, это характерно для всех электрических обогревателей;
• Радиаторы не вредны для здоровья; ожог или покраснение кожи может возникнуть, если долгое время находиться слишком близко к радиатору;
• в особых случаях, когда требуется подогрев воздуха в помещении, инфракрасные приборы не помогут;
• яркий свет – трубчатые инфракрасные приборы имеют достаточно яркое свечение, что является существенным недостатком в ночное время в спальне;
• риск возгорания при неправильном использовании (относится к высокотемпературным моделям);
• быстрое охлаждение предметов и помещений при выключении трубчатого обогревателя.

Многие из этих недостатков относятся только к определенному типу высокотемпературных инфракрасных обогревателей и совсем отсутствуют в других. По сравнению с преимуществами, недостатки не столь существенны, и, рассмотрев преимущества и недостатки, их можно не принимать во внимание или свести к минимуму.

Виды инфракрасных обогревателей

Инфракрасные обогреватели различают по типу используемой энергии:

Газовые .

Газовые инфракрасные обогреватели обычно имеют керамические элементы, которые нагреваются за счет сжигания природного газа. Они обладают впечатляющей мощностью обогрева. Из-за характера процесса горения они обычно используются на открытом воздухе или в хорошо проветриваемых помещениях. Обогреватели нагреваются до высоких температур, и их использование требует мер предосторожности. Эти модели не следует использовать в местах скопления детей.

Электрические

Электрические обогреватели бывают керамическими, кварцевыми или фольгированными. Они имеют более низкую температуру нагрева и более безопасны в использовании. Они чаще всего используются в бытовых целях и имеют широкий спектр применения.

Нагреватели делятся по длине волны:

• коротковолновые – легко различимы, излучают в видимом спектре, нагреваются до высоких температур – 900°C, сжигают кислород в помещении, из-за чего не используются для бытового применения и чаще применяются в промышленности;
• средневолновые – используются в быту и промышленности, могут нагреваться до 600°C;
• Длинноволновые – самые 'холодные' нагреватели – максимальный нагрев 250-300°C. Второе название – 'темные' элементы – их излучение не видно человеческому глазу. В основном они используются в бытовых целях и редко применяются для обогрева больших помещений.

Керамические радиаторы

Керамические радиаторы обычно представляют собой тонкие керамические панели, через которые продевается нагревательный элемент. Нагретая панель излучает тепло. Такие модели безопасны в использовании и не нагреваются до высоких температур. Они подходят для использования в частных домах и квартирах.

Преимущества

К несомненным достоинствам инфракрасных обогревателей можно считать:

• Отличная теплоотдача при низком потреблении тепла или электроэнергии;
• Широкий выбор внешнего вида, в зависимости от задумки дизайнеров;
• "мягкое тепло"
• Поддержание нормальной влажности воздуха;
• Отсутствие запаха горелой пыли;
• Относительно небольшая единичная площадь
• нет необходимости хранить запасы топлива;
• практически полное отсутствие шума;
• возможность подключения к обычной розетке;
• мобильность прибора.

Однако положительные моменты нужно понимать правильно – то есть не как абсолютные преимущества. Например, экономичность инфракрасных обогревателей имеет значение только при условии их разумного использования. Многое зависит от правильного выбора материалов для дома и хорошей теплоизоляции. Если в этих моментах допущены ошибки, эффективность отопительного оборудования не улучшит ситуацию. Кстати, он лишь немного выше, чем КПД обычных электрических конвекторов.

Что касается пожарной безопасности инфракрасных обогревателей, то здесь многое зависит от правильной ориентации прибора при установке.

Недостатки

Очень существенным недостатком инфракрасного обогревателя является то, что излучаемое им тепло не проникает сквозь стены. Поэтому отопление большого дома практически невозможно. Перегородки также становятся непреодолимым препятствием.

Необходимо также учитывать специфическое воздействие на организм, характерное для инфракрасных обогревателей. Опыт показывает, что длительное воздействие тепловых лучей может высушить кожу. Это неудивительно: получая значительный тепловой импульс, кожа нагревается, и с нее испаряется вода. Пребывание вблизи радиатора неоправданно. Такое действие очень опасно для здоровья человека и может даже вызвать ожоги. Инфракрасные лучи полезны только при контролируемом и дозированном использовании в медицинских целях. На производствах, где такие лучи постоянно присутствуют, они признаны одной из опасностей.

Повреждения не ограничиваются ожогами и волдырями – страдают и твердые участки кожи. Белки могут денатурироваться (свертываться, как при приготовлении пищи на плите). Медицинские исследования даже отмечают риск перегрева хрусталика глаза, вызывающего катаракту. Постоянный инфракрасный нагрев также вреден для клеток крови.

Инфракрасные обогреватели, установленные на потолке, не безопаснее настенных или напольных. Их излучение в первую очередь воздействует на мозг. Риск можно снизить, если повесить прибор повыше и направить его подальше от мест, где постоянно находятся люди. В спальне, детской комнате или ванной использование таких приборов практически недопустимо.

Конечно, свойства инфракрасного обогревателя не ограничиваются воздействием на организм. Его зависимость от электрической или газовой энергии делает необходимым наличие резервного источника питания. Следует помнить, что при выключении прибора температура быстро снижается. Только во включенном состоянии он поддерживает тепло на одном уровне.