Понятие инфракрасных (ИК) отопительных систем очень обширно и включает несколько совершенно разных по конструкции и принципу генерации тепла устройств. Сюда можно отнести и всем привычные электрические камины, и новомодные инфракрасные настенные обогреватели, и хорошо себя зарекомендовавшие «теплые полы», и еще много электрических отопительных устройств. Общая для всех приборов черта — передача тепловой энергии в виде инфракрасного излучения.
Принцип действия
Действие ИК излучения ощущал на себе каждый, кому приходилось сидеть возле костра или камина. Огонь обогревает и людей, и предметы, находящиеся поблизости. Тепло излучается от источника и распространяется во все стороны. Совсем другой принцип положен в основу работы конвекторов. Для конвекционного обогрева характерна такая последовательность:
- Изначально нагревается само устройство.
- После достижения положительного баланса температуры поверхность устройства начинает выделять тепло в воздух. В результате формируются восходящие потоки теплых масс.
- Подчиняясь законам физики, они поднимаются вверх и вытесняют оттуда холодный воздух. Последний, в свою очередь, опускается к источнику тепла и нагревается.
Такое перемещение носит круговой характер. При этом наблюдается тепловое расслоение воздушных масс. Внизу скапливаются холодные, посредине — нейтральные и вверху — самые теплые. Подобное распределение нельзя назвать рациональным, поскольку человек практически никогда не бывает в непосредственной близости от потолка.
Преимущество ИК-обогревателя состоит в том, что сразу после включения он начинает отдавать тепло в окружающее пространство. При этом оно распределяется по всему объему помещения в зоне действия устройства. Современный рынок предлагает потребителям три категории приборов:
- Высокотемпературные. Конструктивно они представляют собой спираль, помещенную в трубку из жаростойкого стекла. Обогреватели комплектуются отражателем, который направляет излучение в нужную для пользователя сторону. Мощность таких устройств составляет 2-3,5 кВт, и назвать их экономичными нельзя.
- Низкотемпературные. Это панель, которая может разогреваться до 85 градусов Цельсия. Техническое решение может сильно отличаться. В таких моделях встречаются и спирали внутри стекла, и защищенные керамикой нагревательные элементы, и полностью керамические варианты.
- Пленочный обогреватель. Инженерное решение представляет собой напыленный на гибкую основу из диэлектрика проводник с высоким сопротивлением. По периметру «коврика» расположены две токопроводящие шины. Маломощные устройства характеризуются низкой рабочей температурой (400), а более продуктивные аналоги — 85 градусов Цельсия.
Модификацию обогревателя выбирают под конкретные условия использования. Благодаря разнообразию вариантов при помощи ИК можно отапливать практически любое помещение.
Плюсы и минусы
Инфракрасные отопительные устройства позиционируются на отечественном рынке как энергосберегающие. Потребители уже давно привыкли скептически относиться к агрессивной рекламе поставщиков и производителей. Однако некоторые аргументы маркетологов заслуживают внимания.
Теплый пол
Для создания системы «теплый пол» из ИК оборудования используют пленочные обогреватели. Опуская слащавые обороты из контекста рекламных роликов, легко получить объективную картину основных принципов работы:
- Токопроводящие шины создают разницу электрических потенциалов. В результате по дорожкам начинает проходить электрический ток. Пленка греется из-за высокого сопротивления проводников.
- Подложка устройства выполнена из теплоизоляционного материала. Ее фольгированная поверхность отражает тепло вверх, тем самым препятствуя непродуктивным потерям. Лицевое напольное покрытие прогревается буквально за несколько минут.
- Благодаря взаимодействию конвекции и теплового излучения воздух в помещении прогревается равномерно. При этом температура несколько выше у основания, благодаря чему пользователи ощущают комфортное тепло ступнями ног. Воздух под потолком ниже на несколько градусов.
Экономия при использовании таких устройств достигается за счет снижения среднестатистической температуры в помещении. К примеру, комфортно человек будет ощущать себя в комнате, где температура воздуха не ниже 18 градусов Цельсия. При конвекционных технологиях обогрева воздух под потолком прогревается до 27-30 градусов. И это непродуктивные потери.
В случае с теплыми полами такой эффект достигается при температуре основания в 22 градуса Цельсия. При этом воздух посредине прогреется до 180, а под потолком его температура составит порядка 16 градусов. Снижение средней температуры в комнате на 2 градуса позволяет сэкономить около 20% энергоносителя.
Настенные и полочные ИК обогреватели
К этой категории можно отнести разного рода спиральные нагреватели, а также керамические и металлические панели. Хотя это и нелогично, но к данному виду устройств принадлежит и уже упомянутый ранее пленочный нагреватель. Дело в том, что большая часть энергии ковровых устройств распространяется все-таки конвекционным путем. А вот сам процесс в устройствах большой площади организован намного рациональнее.
Если же пленку закрепить близко от рабочего места или кровати, то большую часть тепловой энергии человек будет получать в виде ИК излучения. Это правило распространяется на все модели теплогенерирующих электрических устройств. Для организации полноценного инфракрасного отопления необходимо распределить обогреватели так, чтобы их зона действия охватывала всю комнату. В результате:
- Посредством ИК излучения обогреваются все поверхности. Они начинают функционировать как конвекционные приборы, передавая тепло в окружающее пространство. Температура будет распределяться, как и в случае с «теплым полом».
- Излучатели нагревают не только предметы интерьера, но и кожу человека. Это не субъективные ощущения — температура кожного покрова действительно поднимается.
В результате такого воздействия ощущение полного комфорта возникает у потребителей при температуре окружающего воздуха в 16-18 градусов Цельсия. Вопрос об экономической эффективности такого подхода уже рассматривался выше.
Было бы несправедливо умолчать о минусах технологии. Во-первых, прямой нагрев неприемлем для некоторых видов пластика и натурального дерева. Не исключено, что в результате длительного воздействия изделия из этих материалов могут потерять начальную форму. Во-вторых, выход человека из зоны действия обогревателя означает потерю ощущения комфорта. Может стать даже откровенно холодно.
Сам себе мастер
Желающим обзавестись собственным ИК излучателем вовсе не обязательно ориентироваться только на предложения торговой сети. Можно изготовить инфракрасный обогреватель своими руками. Вот лишь некоторые наработки.
Вариант 1
Это самое простое приспособление, которое может соорудить даже школьник. Для этого достаточно за батареей отопления установить лист фольги. Его поверхность будет отражать тепловые лучи, исходящие от отопительного устройства. Если раньше они обогревали стену, что вовсе необязательно, то теперь будут поглощаться предметами внутри дома.
Вариант 2
Для его реализации необходимо приобрести инфракрасный порт и спираль накаливания. Последний элемент помещают в блок прямоугольной формы и подключают к сети электроснабжения. Инфракрасный порт подключается на обогреватель. Довольно простое устройство готово к работе. Тепловой диапазон волн будет распространяться в зоне действия ИК-порта.
Вариант 3
Для создания прибора необходимо:
- Купить листы слоистого пластика общим размером около 1 квадратного метра. Еще понадобится графит, эпоксидка, электрическая вилка и кусок медной проводки.
- На шероховатую сторону пластика следует нанести клей с ранее добавленным графитом. При этом движения кисточки должны быть волнообразными. Важно усвоить, что каждый мазок представляет собой графитовый проводник высокого сопротивления.
- Листы склеивают между собой обработанными сторонами.
- Для улучшения статичности необходимо установить усилительные рамки. К графитовым проводникам с разных сторон подсоединяют медные клеммы.
- После полного высыхания устройство подключают к регулятору напряжения.
В результате получается недорогой, мобильный, компактный и достаточно эффективный обогреватель. При желании его можно использовать как напольный вариант или повесить на стену. Необходимо учитывать, что соотношение клея и графита, а также толщина и длина зигзагообразных мазков напрямую влияют на температуру нагрева. Оптимальным считается показатель в 65 градусов Цельсия.
Вариант 4
Еще одна небольшая модель, которая пригодится не только в комнате, но и в служебных помещениях. Для ее создания необходимо иметь:
- плоскую круглую коробочку из-под обувного крема
- порошковый графит
- два провода с вилкой
- речной песок
Последовательность выполнения манипуляций такова:
- Коробочку очищают до зеркального блеска.
- Графит перемешивают с речным песком в соотношении 1:1.
- Полученной смесью наполовину засыпают жестяную емкость из-под крема.
- Вырезают жестяной круг диаметром, соответствующим размеру коробки.
- К нему подсоединяют провод, а круг укладывают на смесь.
- Поверх снова засыпают песчано-графитный состав.
- Все содержимое обувной коробки плотно прикрывают крышкой. Очень важно, чтобы внутри было создано избыточное давление сыпучего состава.
- Второй провод подсоединяют к корпусу и плюсовой клемме аккумулятора.
Устройство готово к работе. Мощность излучения регулируется при помощи крышки — чем плотнее она закручена, тем выше производительность. Преимущество схемы состоит в том, что здесь ничто не может выйти из строя. Иногда во время сильных нагрузок поверхность жести обретает красный оттенок. В этот момент возможно спекание песчано-графитной смеси. Для восстановления первоначальной структуры ее достаточно встряхнуть.
Так инфракрасное оборудование создают своими руками. Заводские или самодельные модели можно использовать везде — в доме, подсобных помещениях, технических сооружениях и даже на открытом воздухе. Кстати, конвекторные варианты в последнем случае бесполезны.
Читайте далее:
