Принцип работы инфракрасного обогревателя заметно отличается от схемы, использованной в других распространенных электронагревателях: конвенционных, масляных. Сравнить ИК-приборы по способу передачи тепла можно с солнцем. Их излучатели позволяют генерировать лучи, подобные солнечным, передающие тепловую энергию на поверхность пола, стен, мебели.
Как работает электрический инфракрасный обогреватель, какие особенности монтажа имеет и для обогрева каких помещений подходит — в этой статье.
Принцип действия
Впервые возможность передачи тепловой энергии с помощью лучей была описана английским исследователем Уильямом Гершелем примерно в 1800 году. С помощью призмы он разделил спектр лучей солнца и через узкую щелевую пластину направлял его пучки на термометры. Астроном выявил, что тепло могут передавать преимущественно волны ИК-диапазона.
Практическую значимость исследованию придало изобретение способа обогрева помещений с помощью ИК-лучей. Датой появления ИК-обогревателя можно считать 1933 год. В этом году был получен патент на его изобретение. Правда, в качестве источника лучей в этом приборе выступала газовая лампа.
Устройство современного инфракрасного обогревателя схематически выглядит следующим образом:
- Металлическая или карбоновая нить. При пропускании тока через нее она раскаляется и начинает излучать тепловые лучи. В моделях, производимых примерно до 60-х годов XX века, нить была лишена защитной оболочки. Что создало этим обогревателям репутацию пожароопасных. В современных этот недостаток устранен.
- Кварцевая стеклянная трубка. Кварц в качестве материала изготовления прозрачной оболочки инженерами выбран не случайно. Во-первых, он обладает высокой прозрачностью именно в ИК-диапазоне. Во-вторых, не боится нагрева, не плавится при температуре до 1700 °C. А раскаленная нить обогревателя редко раскаляется выше 600 °С даже в промышленных моделях.
- Металлический корпус с защитной решеткой. Она препятствует попаданию внутрь крупных кусочков ткани и бумаги. Это позволяет обеспечить более высокий уровень пожарной безопасности.
- Отражатель. Предназначен для эффективного сбора излучаемой нитью энергии и направления ее в обогреваемое помещение. Также отражение лучей позволяет меньше нагреваться самому корпусу.
Управление ИК-обогревателями
Дополнительно инфракрасный обогреватель может комплектоваться термостатом. Он позволяет автоматически включать и выключать прибор — в зависимости от температуры окружающей среды.
С учетом специфики работы инфракрасного обогревателя — опосредованного нагрева воздуха, более эффективной представляется автоматика, использующая внешний датчик температуры.
Использование отдельно устанавливаемого контроллера позволяет управлять одновременно несколькими приборами в одном помещении. Эти устройства комплектуются удобной панелью: врезной или накладной, с возможностью выбора целевой температуры воздуха поворотной ручкой или кнопками.
Организовать управление ИК-обогревателями также можно с помощью умных розеток, включающих подключенные приборы по заданному таймеру — в зависимости от других установленных пользователем условий.
Преимущества инфракрасных обогревателей
Устройство электрического инфракрасного обогревателя обеспечивает прибору следующие преимущества:
- Равномерный прогрев помещения. В отличие от конвекционных моделей, в ИК-приборах на нагрев воздуха тратится около 10% электроэнергии. Это тепло распределяется металлическим корпусом при его охлаждении. Остальная энергия с помощью тепловых лучей направляется на пол или стены — зависит от места установки прибора. Воздух же нагревается опосредованно. Поэтому значение температуры в комнате, измеренное в верхнем и нижнем слое, практически одинаково.
- Возможность местного нагрева. Эта особенность приборов используется для организации рабочих мест в больших по площади цехах. Обеспечить комфортную для рабочих температуру по всему помещению сложно и экономически нерентабельно. Установка одного или нескольких ИК-обогревателей над рабочим местом позволяет обеспечить комфорт в отдельной зоне.
- Эффект теплого пола. Тут снова важно вспомнить, что греет инфракрасный обогреватель. При потолочной установке лучи излучателя направлены вниз. Это позволяет прогревать пол. При этом безопасным для ковровых покрытий способом. Такой эффект востребован в детских учреждениях и жилых комнатах.
- Исключение промерзания стен в производственных помещениях. За счет выбора нужного угла направления лучей можно добиться прогрева стен. Что исключает промерзание стен и образование на них конденсата.
- Отсутствие сильных потоков воздуха. В отличие от тепловых пушек и тепловентиляторов, ИК-приборы не создают направленных потоков воздуха. Они могут быть использованы для сушки различных поверхностей после покраски. По технологическим причинам активное перемещение воздуха в этом случае нежелательно.
Особенность расчета требуемой мощности
Инфракрасные обогреватели могут использоваться как основной источник тепла в помещении и как приборы дополнительного обогрева. При расчете требуемой мощности для отапливаемой площади учитывают высоту потолков. Приведенные производителем значения рассчитаны для стандартных помещений высотой до 3 метров. При организации отопления цехов и залов с высокими потолками — 6 и более метров, следует применять поправочный коэффициент.
Устройство и принцип действия инфракрасного обогревателя ограничивают список доступных методов управления его степенью нагрева. Карбоновая нить работает эффективно при подаче на нее электричества достаточной мощности. При меньшей обогрев станет невозможен.
Для управления силой нагрева производители могут устанавливать две независимые спирали. Если они одинаковой мощности, то доступно три уровня мощности: 0 – выключен весь прибор, ½ – включена одна нить, и 1 – включены обе.
Сфера применения
- Промышленные цеха, машинные залы, другие помещения производственного назначения. Эти приборы могут выступать как основной источник тепла или использоваться для создания локальных зон комфорта на рабочих местах.
- Складские помещения. Для экономии электроэнергии могут использоваться регуляторы мощности и контроллеры.
- Торговые центры. ИК-обогреватели позволяют быстро создавать требуемый уровень комфорта для покупателей и поддерживать режим температуры, оптимальный для хранения товаров, продуктов.
- Спортивные сооружения. Устанавливаются эти приборы в спортзалах, фитнес-центрах. Они позволяют быстро и равномерно прогревать воздух в помещениях практически любого объема.
Отметим, что потолочный способ установки приборов позволяет экономить пространство. Так как не требует места для монтажа оборудования на стенах или полу. Также возможна быстрая трансформация помещения. Например, при переносе рабочего места в мастерской или цехе из одной зоны в другую. Перевешивание подвесного обогревателя проще и дешевле, чем настенного.
Безопасность
Прибор не является абсолютно пожаробезопасным. Чтобы понять причину, нужно вспомнить, что находится внутри инфракрасного обогревателя. Его рабочим элементом является раскаленная под воздействием проходящего через нее мощного электрического тока нить.
Чтобы увеличить пожарную безопасность устройства, производители используют три типа защиты:
- Спираль помещается в герметичную кварцевую колбу, из которой в заводских условиях выкачивается воздух. Вакуум — плохой проводник тепла. Поэтому поверхность прозрачной трубки разогревается гораздо меньше нити.
- Стальная решетка с достаточно частыми прутьями. Несмотря на заметно сниженный, в сравнении со спиралью, нагрев трубки остается высоким. Промасленная бумага, ветошь, пропитанная машинным маслом, бензином, способны загореться при прямом контакте с нею. Также такой температуры не выдерживают многие виды пластиков. Решетка препятствует попаданию мусора на излучатель, минимизирует опасность возгорания.
- Датчик переворачивания с автоматическим выключателем. При переворачивании корпуса прибор автоматически отключается от сети.
Стоит отметить, что для достижения максимальной пожарной безопасности необходимо следовать указаниям производителя по способу установки. Приборы этого типа монтируются под потолком. Оптимальная высота над полом — не более 2,5-3 метров. При большей дистанции энергия лучей будет рассеиваться, прибор будет работать неэффективно. При меньшем расстоянии будет возникать эффект припекания. Ощутить его можно, поднеся руку к излучателю на дистанции менее 50 см.
Эффекта припекания при установке можно избежать двумя способами:
- Повесить обогреватель над рабочей зоной с небольшим смещением от места работы человека.
- Использовать два менее мощных прибора вместо одного эквивалентной мощности. Это позволит разнести источники тепла на достаточное расстояние, чтобы эффект припекания не влиял на комфорт работников.
Второй аспект безопасности — влияние излучения ИК-диапазона на человека. В приборах, рассчитанных на установку от 2,5 до 3 метров над полом, беспокоиться не о чем. Это объясняется физическими причинами.
Используемая этими ИК-обогревателями длина волны находится в близком к видимому свету диапазоне. Именно поэтому в темноте включенный излучатель будет иметь красный цвет. Этот сектор излучения называется ближним ИК-диапазоном и считается безопасным для кожи. В отличие от дальнего, долгое прямое воздействие которого на кожный покров человека нежелателен. Лучи этого участка спектра есть в солнечном свете. Для защиты от них разработаны специальные кремы.
Стоит отметить, что существуют промышленные нагревательные приборы, работающие в дальнем ИК-диапазоне. Они устанавливаются в 6 метрах от пола и выше. Применяются для отопления высоких промышленных цехов.
Выбор модели отопительного прибора
Мощность и количество приборов, необходимых для дополнительного или основного отопления помещения, определяются расчетным путем. Для наиболее востребованных моделей, разработанных заводом «Взлет», в инструкции и паспорте для ориентировки указана отапливаемая площадь.
Расчет лучше выполнять с запасом. Особенно, если помещение плохо теплоизолировано или оснащено широкими дверями, воротами, постоянно открывающимися для технологических операций, погрузки-разгрузки.
При определении количества нужных приборов учитываются места установки. Для обеспечения комфортной температуры воздуха во всем помещении необходимо равномерно распределить точки монтажа обогревателей. Так, в небольшой прямоугольной комнате площадью не более 30 м² достаточно двух приборов мощностью 900 Вт, установленных в центрах условных половинок прямоугольника потолка. Такое решение в ряде случаев оказывается удобнее, чем размещение 1800 Вт модели в центре помещения.
Плюсом в выборе является наличие поворотного кронштейна, позволяющего выбрать направление лучей уже после установки на потолок и стену. В линейке устройств Иртыш завода «Взлет» этой функцией оснащена модель на 900 Вт. Мощная 1800 Вт может монтироваться только в подвесном положении. Поэтому поворотный кронштейн не предусмотрен.
Наличие встроенного термостата — опция удобная для бытового использования, но в промышленных системах более эффективной выглядит система с централизованным управлением от внешнего контроллера. Такой подход имеет три преимущества:
- Снижение затрат. За счет использования менее дорогих обогревателей, без собственного термостата, можно сэкономить на стоимости оборудования.
- Повышение надежности. Прибор без дополнительных систем управления более надежен. Что приводит к снижению трудоемкости и стоимости обслуживания парка оборудования.
- Удобство и комфорт. Как было отмечено выше, датчик температуры во встроенном термостате расположен там же, где установлен сам прибор. Панель управления внешним контроллером можно установить на высоте человеческого роста. Что позволит корректнее определять температуру в помещении.
Если остались вопросы по выбору инфракрасных обогревателей, вы можете обратиться к нашим специалистам за консультацией.
Автор статьи: Александр Шихов