Искуственное солнце: тепло по назначению

Даная статья входит в обзор Радиаторы и котлы отопления

Инфракрасное излучение было открыто еще в 1800 году: английский уч'ный В. Гершель обнаружил, что в полученном с помощью призмы в спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается. Термометр, помещ'нный за красной частью солнечного спектра, показал повышенную температуру по сравнению с контрольными термометрами, расположенными сбоку. Было доказано, что инфракрасное излучение подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет. В 1923 году советский физик А. А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны длиной приблизительно равной 80 мкм, т. е. соответствующие инфракрасному диапазону длин волн. Таким образом, экспериментально было доказано, что существует непрерывный переход от видимого излучения к инфракрасному излучению и радиоволновому и, следовательно, все они имеют электромагнитную природу.

Это открытие дало толчок разработкам отопительного оборудования с использованием свойств инфракрасного излучения. Так, в 60-80-х годах многие компании в США, Швеции, Норвегии, Дании, Франции и других странах начали производство инфракрасных обогревателей. А в 2000 году в Японии были успешно протестированы и запатентованы электрические карбоновые обогреватели с функцией <забота о здоровье>.

По большому счету инфракрасный обогреватель - это яркий пример служения принципов квантовой физики в быту. Солнечные лучи, проходя космическое пространство, согревают не молекулы воздуха, а те предметы, которые встречаются на их пути (например, поверхности спутников, планет). Этот принцип заложен в основу работы инфракрасного обогревателя.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Инфракрасным обогревателем можно считать любое нагретое тело, отдающее тепло в окружающую среду преимущественно излучением. Тепловая энергия, излучаемая прибором, поглощается окружающими поверхностями, такими как пол, стены, мебель и т.п., нагревая их. В свою очередь они отдают тепло воздуху.

Тепловое излучение (аналогично обычному свету) не поглощается воздухом, поэтому вся энергия от прибора без потерь достигает обогреваемых поверхностей и людей в зоне его действия. Это позволяет выровнять температуру воздуха по высоте и снизить среднюю температуру в помещении, поскольку человек будет ощущать более высокую температуру за счет прямого поглощения тепловой энергии от обогревателя. Таким образом, использование инфракрасных обогревателей приводит к снижению потребления энергии и уменьшению затрат на обогрев по сравнению с традиционными способами обогрева.

Как же происходит обмен энергией в системе (помещении), состоящей из нескольких элементов' Каждый из них будет в любой момент времени испускать собственное излучение и воспринимать излучение других элементов системы. Если система находится в равновесии, то есть все элементы имеют равную температуру, то теплообмен между отдельными элементами будет отсутствовать. В том случае, если один из элементов обладает более высокой температурой, то поток излучения от него будет больше, чем возвращаемый ему от остальных элементов. При этом будет происходить теплопередача лучистой энергией от более нагретого к менее нагретым телам. Чем выше температура тела, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Основной элемент конструкции инфракрасного обогревателя - нагревательный элемент - воссоздает тепловую составляющую солнечного спектра. Принято считать, что рассеивание полезной тепловой энергии происходит под углом 60 градусов. Как правило, прибор подвешивается под потолком и излучение поступает сверху вниз, моделируя обогрев солнечным светом. В отличие от инфракрасных, бытовые конвекционные нагреватели (электрические обогреватели, печи, батареи) в первую очередь греют воздух. Люди ощущают тепло только после того, как прогреется воздух. То есть, для достижения комфорта в помещениях большой площади и высоты потолка приходится обогревать всю кубатуру воздуха, что требует значительных затрат электроэнергии и времени для нагрева. В нашем же случае человек уже через пару минут ощущает тепло, так как лучи, попадая на поверхность, приводят в интенсивное движение молекулы, повышая тем самым температуру.

Инфракрасные обогреватели являются единственным видом обогревательных приборов, позволяющим осуществлять зональный или точечный обогрев. В случае зонального обогрева в разных частях помещения могут поддерживаться режимы с разной температурой. Точечный обогрев достигается путем размещения приборов над отдельными рабочими местами без обогрева всего помещения.

Пребывание человека в зоне с пониженной теплоизоляцией (например, рядом с окном) будет вызывать дискомфорт. Инфракрасные приборы, установленные в этих зонах, помогут скомпенсировать потери тепла и обеспечить комфорт, поскольку их работа не вызывает циркуляции воздуха в помещении, что гарантирует отсутствие сквозняков.

При использовании конвективных систем обогрева мы сталкиваемся с тем фактом, что температура воздуха изменяется по высоте - наиболее нагретый воздух скапливается у потолка. Инфракрасные обогреватели позволяют избежать подобного нерационального распределения температуры и снизить тепловые потери. При этом нет избыточного нагрева воздуха, происходит выравнивание температуры между полом и потолком, что позволяет обеспечить до 40% энергосбережения.

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ И ВЫБОР

Инфракрасное отопление используется как в быту, так и в промышленных помещениях, а также на открытых площадках. Причем, необходимость использовать обогреватели возникает и в неотопительный сезон, например, в прохладные летние ночи или ранним утром: чтобы согреться на несколько минут, не логично включать всю систему отопления. Намного эффективнее обогревать именно то место, где находится человек. Рассмотрим несколько моделей инфракрасных обогревателей.

В карбоновых моделях в качестве нагревательного элемента используется карбоновое волокно, запаянное в вакуумную трубку и таким образом защищенное от проникновения влаги и попадания пыли, что обеспечивает таким приборам очень длительный срок эксплуатации. Кроме того, благодаря высокой теплопроводности самого материала, такие обогреватели не требуют большого потребления электроэнергии. Они эффективны на расстоянии до 3-4 метров. Экологически чистые, не сжигают кислород.

В других типах инфракрасных обогревателей в качестве нагревательного элемента используется галогеновая лампа специального исполнения, основной ее плюс - безынерционная подача тепла на расчетную площадь сразу же после включения прибора. Для обеспечения направленного действия прибора используется отражатель. Из минусов можно отметить невысокую степень защиты прибора от внешних воздействий.

Металлические трубчатые электронагреватели с напрессованной пластиной из анодированного алюминия (еще их называют длинноволновые или темные) могут использоваться как в бытовых, так и в промышленных помещениях. Их располагают параллельно полу. Температура поверхности от 100 до 400 'С. В этой модели между ТЭНом и задней панелью есть прослойка теплоизоляции.

Металлические трубчатые электронагреватели с температурой поверхности 600-750 оС (коротковолновые или светлые) используются, как правило, для обогрева открытых площадок и для локального создания комфортных условий нахождения людей в производственных помещениях, полный обогрев которых невозможен либо нецелесообразен. Могут устанавливаться как параллельно полу, так и под небольшим углом, благодаря использованию отражателя. Между ТЭНом и задней панелью - цилиндрический отражатель из полированного анодированного алюминия.

Выбирать обогреватель необходимо из утилитарной необходимости. Производители позаботились о том, чтобы модельный ряд расширился от простых потолочных, настенных, или напольных излучателей, излучателей-кассет до специальных оконных <завес>-защит против сквозняков и нежелательных воздушных потоков. Не лишним будет обратиться в профильное предприятие, чтобы получить полную и исчерпывающую информацию, например к консультантам фирм.

Дударева Оксана Алексеевна, руководитель отдела маркетинга Компания: журнал "Стройся!" Тел. для связи: (044) 239 09 66 Факс (044) 239 09 66 Адрес сайта www.bobr.kiev.ua e-mail для связи market@bobr.kiev.

документ получен с сервера stroy.spb.ru