ИНФРАКРАСНЫЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ.

Инфракрасный обогреватель — отопительный прибор, отдающий тепло в окружающую среду посредством инфракрасного излучения. Лучистая энергия поглощается окружающими поверхностями, превращаясь в тепловую энергию, нагревает их, которые в свою очередь отдают тепло воздуху. Это дает существенный экономический эффект по сравнению с конвекционным обогревом, где тепло существенно расходуется на обогрев неиспользуемого подпотолочного пространства.

Кроме того, при помощи ИК обогревателей появляется возможность местного обогрева только тех площадей в помещении, в которых это необходимо без обогрева всего объёма помещения; тепловой эффект от инфракрасных обогревателей ощущается сразу после включения, что позволяет избежать предварительного нагрева помещения. Эти факторы снижают затраты энергии. Особенно важно быстро создать комфортную обстановку в загородном доме зимой, отопление дачи с помощью инфракрасных обогревателей так же эффективно.

Главным конструктивным элементом инфракрасного обогревателя является излучатель, испускающий инфракрасное излучение за счет нагрева. В электрических обогревателях обычно используется трубчатый электронагреватель (ТЭН) или открытая (либо защищенная кварцевой трубкой) спираль, в газовых — металлическая сетка или трубка с чёрным покрытием либо керамическая пластина со специальными отверстиями, нагреваемая проходящими сквозь неё продуктами сгорания природного газа.

Для более направленного обогрева и защиты корпуса и его содержимого от перегрева применяется рефлектор из хорошо отражающего и теплостойкого металла. Если излучатель имеет компактную форму, то рефлектор делают в форме параболоида вращения, если линейную — параболического цилиндра. Для смягчения и частичного расширения диаграммы направленности рефлектор иногда делают матовым или наносят на него неровности.

Если ИК обогреватель предназначен для размещения в месте, доступном людям или домашним животным, излучатель дополнительно защищают металлической сеткой или прозрачной перегородкой.

Типы инфракрасных обогревателей.

В зависимости от диапазона излучения, инфракрасные обогреватели делят на:

• Коротковолновые;
• Средневолновые;
• Длинноволновые.

По типу источника энергии различают:

• Электрические;
• Газовые;
• Дизельные.

По способу установки:

• Мобильные (переносные)
• Стационарные — напольные, настенные, потолочные, подвесные.

В зависимости от диапазона излучения и используемого источника энергии инфракрасные обогреватели могут применяться для различных целей:

• Дополнительное отопление;
• Самостоятельное отопление;
• Локальный (точечный обогрев) в помещении;
• Локальный обогрев вне помещений;
• Обогрев выездных мероприятий.

Подробнее в разделе "Инфракрасный обогрев"

Немного теории :

 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 (доля теплопередачи минимальна) - 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. Эта идея реализована, в конструкции инфракрасных обогревателей, работающих на горячей воде.

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 излучают все нагретые твердые и жидкие тела, при этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела - чем она выше, тем короче волны, но выше интенсивность излучения.

Что бы избежать путаницы в терминологии необходимо сказать, что  инфракрасные  обогреватели, которые называют длинноволновыми, имеют наименьшую температуру излучающей поверхности, и потому излучают 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.

Следует так же напомнить, что при низких температурах излучение нагретого твердого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется темным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется темно-красным, затем красным, желтым и, наконец - при высоких температурах - белым.

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 сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны более 1мкм, (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 при длине волны около 10мкм 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).

О поглощении и рассеянии. 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 в результате рассеяния. А вот пары воды, углекислый газ, озон и другие примеси, имеющиеся в воздухе, избирательно поглощают инфракрасное излучение: пары воды - почти во всей инфракрасной области спектра, углекислый газ - в средней части инфракрасной области. Наличие в воздухе взвешенных частиц - дыма, пыли, мелких капель воды также приводит к ослаблению инфракрасного излучения в результате рассеяния его на этих частицах.

Принцип инфракрасного обогрева.

Тепловое излучение от ИК-обогревателя (или 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 обогревателя передается в первую очередь твердотельным предметам (пол, стены, мебель и т.п.), а уже от них воздуху. Естественно, чем ближе к инфракрасному обогревателю, тем плотнее поток тепла и выше температура предметов. Причем выделение тепла от ИК-обогревателя происходит только в зоне его прямого действия, т.е. обогрев носит локальный характер, что и обеспечивает ИКО целый ряд преимуществ перед другими отопительными приборами.

1. При использовании инфракрасного отопления практически отсутствует скапливание более теплого воздуха под потолком, что характерно, например, для конвективного обогрева.  Эта особенность работы обогревателей инфракрасных 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 также производственных помещений, в которых создание конвективных потоков воздуха, а значит и потоков содержащейся в этом воздухе пыли, нежелательно.

2. При использовании локального "догрева" с помощью инфракрасных обогревателей 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.

3.  Инфракрасные обогреватели, устанавливаемые под потолком (потолочные обогреватели) или даже встраиваемые в него не накладывают никаких ограничений на размещение мебели и оборудования.

4.  При помощи систем инфракрасного отопления можно решать специфические задачи, справиться с которыми другим способом просто невозможно. 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. Обогреватели, установленные параллельно плоскости такой конструкции, создают высокоэффективный тепловой барьер для холода.

И еще немного о выделении и поглощении инфракрасных 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 интервале от 7 до 14 мкм с пиком интенсивности излучения при 10 мкм. И организм человека исключением из этого правила не является - он излучает ИК-лучи в диапазоне от 3 до 50 мкм с пиком при 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. Инфракрасные лучи как с большей, так и с меньшей длиной волны, проникают в организм менее глубоко.

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 типа. Автоматическое же поддержание температуры в помещении производится с помощью терморегулятора - электронного или электромеханического. Если помещение небольшое, то в нем достаточно установить один терморегулятор, аналогичный терморегуляторам для теплых полов. Он-то и будет управлять как одним, так и несколькими обогревателями, установленными в данном помещении. Если помещение большое, то его можно разбить на несколько зон, установив в каждой из них собственный терморегулятор, что даст возможность устанавливать для каждой зоны собственную температуру.

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

К этому классу относятся прежде всего инфракрасные однопанельные обогреватели для установки на высоте от 2,5 до 4м. Температура излучающей поверхности - порядка 250°С (у некоторых фирм 280°С). 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 не только в ИК режиме, но и в режиме конвектора. Температура излучающей поверхности - 200°С. Напряжение питания 220 или 360В. Ширина и высота для всех моделей одинаковы - 90х100 мм, а вот длина может быть различной.  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 3кВт, 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 случаев - минеральная вата).

Многие фирмы на основе однопанельных инфракрасных обогревателей производят сдвоенные и строенные изделия. Проще говоря, в одном корпусе монтируется сразу 2 или 3 однопанельных обогревателя - это серия промышленных обогревателей. Мощность таких инфракрасных обогревателей лежит в диапазоне от 1500 до 4000Вт. Устанавливаться такие панели должны на высоте не менее 3-х метров. Цена у них естественно выше, чем у однопанельных, правда, растет она не прямо пропорционально количеству использованных однопанельных инфракрасных обогревателей - единый корпус обходится все-таки дешевле, чем 2-3 отдельных.

Электрические инфракрасные обогреватели используемых для жилых помещений, должны иметь температуру поверхности приборов лучистого обогрева не выше 250°С.

Инфракрасные обогреватели обеспечивают:

• Экономию энергии;
• Низкие затраты на монтаж и высокую скоростью его проведения;
• Возможность задавать любые температурные режимы и автоматически их обеспечивать, а также возможность централизованного компьютерного управления комплексом помещений;
• Бесшумность, экологичность, влагоустойчивость, пожаробезопасность;
• Освобождение рабочей зоны от отопительных приборов;
• Использование как в качестве основной, так и в качестве дополнительной или аварийной системы отопления;
• Организацию локального обогрева желаемых зон;
• Прогрев помещения до заданной температуры быстрее, чем при любых других способах отопления (поверхность теплоотдачи значительно выше, чем у любого отопительного прибора);
• Эффект аккумуляции тепла конструкцией и предметами интерьера.

Подробная информация по промышленным инфракрасным обогревателям в разделе "инфракрасный обогрев"