Принцип работы инфракрасных обогревателей

Автор: | 13.07.2020

Инфракрасные обогреватели в нашей квартире

Принцип работы инфракрасных обогревателей

Прежде чем начинать разговор о пользе инфракрасных обогревателей, нужно разобраться в принципе работы устройства.

Конвекторы и тепловентиляторы, которые считаются традиционными отопительными приборами, имеют принцип конвекции. Такой принцип отопления подразумевает, что воздух, который циркулирует по помещению, нагревает людей, предметы, а также сам воздух в помещении.

Как появилось инфракрасное излучение?

Инфракрасное тепловое излучение было открыто в 1800 году астрономом из Великобритании Ульямом Гершелем. Он решил при помощи термометра определить, какой из цветов солнечного спектра греет его телескоп в наибольшей степени. С этой целью он разложил луч на семь составляющих и был поражен открытию.

Он увидел, что наибольшая температура находится за гранью красного светового луча. В результате Гершель сделал вывод, что вне пределов видимого спектра существует эффективное излучение, нагревающее тела в еще большей степени.

В чем секрет популярности?

Производители декларируют следующие достоинства инфракрасных обогревателей:

  • высокая эффективность и экономичность;
  • отсутствие вращающихся деталей и шума;
  • выделяется мягкое тепло, не вызывающее ухудшение самочувствия у человека;
  • простой монтаж и подключение.

Как правило, это общие фразы, нечто подобное можно встретить в описаниях масляных радиаторов или настенных конвекторов. Они не отвечают на вопрос – чем приборы так привлекательны для пользователей в реальной жизни? Оказывается, все просто, работа потолочного инфракрасного обогревателя, как и настенного, возможна в неутепленных зданиях, на сквозняках и даже на улице. Главное, находиться в зоне действия ИК-излучения.

настенный обогревательный аппарат

Прибор, выделяющий инфракрасные волны, будет создавать зону комфортного тепла перед собой, оставляя без внимания остальное пространство помещения. Оно прогреется после, спустя несколько часов от разогретых предметов. Но факт остается фактом: в комнате, где для отопления нужен 1 кВт тепла, люди ставят инфракрасный нагреватель на 500 Вт таким образом, чтобы лучистое тепло распространялось как можно шире. Это создает иллюзию хорошего отопления, хотя на самом деле температура в помещении остается собачьей, законы физики обмануть не удастся.

Если для отопления помещения требуется 1 кВт теплоты, то инфракрасные излучатели должны быть именно такой мощности, тогда никаких иллюзий не будет, во всей комнате достаточно быстро установится комфортная температура.

Есть у приборов и другие недостатки. К примеру, схема инфракрасного обогревателя в подвесном исполнении подразумевает бесполезный расход около 10% тепла, скапливающегося под потолком. Это конвективная передача энергии от нагретого корпуса аппарата окружающему воздуху, который там, под потолком, и остается. Работе настенных обогревателей мешают различные предметы, карбоновые и галогенные приборы раздражают своим ярким светом, а микатермические – высокой ценой.

интенсивность теплоподачи карбоновых приборов

Где используется?

Инфракрасные обогреватели получили сегодня широкое распространение. В зависимости от характеристик, функциональности и опций, они применяются для решения следующих задач:

  • Для организации главного и вспомогательного отопления;
  • При обустройстве точечного обогрева определенных участков внутри помещения;
  • С целью нагрева конкретной области на открытом пространстве — детской площадки, открытого кафе и прочих;
  • Для массовых и выездных праздников, которые проводятся на улице и в помещении;
  • При проведении строительных работ зимой.

Кроме рассмотренных сфер, инфракрасные обогреватели отлично подходят для квартиры, дачи, дома, гаража, обогрева курятников и теплиц.

Инфракрасный обогреватель: преимущества и недостатки, плюсы и минусы

Инфракрасные нагреватели имеют и сильные, и слабые стороны. Рассмотрим подробнее их:

  • Расчет отопления более прост. Если в случае с конвекционными отопительными приборами учитывать нужно не только площадь помещения, но и окна, двери, материал стен и прочие показатели, то с инфракрасными нагревателями всё намного проще. О технологии расчёта отопления для приборов этого вида будет подробно рассказано ниже.
  • Экономичность. Вы сможете экономить до 80% энергоресурсов ежемесячно за счёт того, что на обогрев предметов тратится намного меньше энергии.
  • Возможность самостоятельно изменять направление излучения, настраивать мощность с помощью термостата. Им комплектуется большая часть представленных на рынке моделей.
  • Нагрев помещения начинается сразу же, с первых секунд работы, а не через полчаса, как это происходит с радиаторами масляного типа.
  • Температура рабочей поверхности не превышает 85 градусов. Соответственно, даже при случайном соприкосновении с прибором вероятность получения ожогов минимальна.
  • ИК обогреватели не сушат воздух, что очень важно для людей, страдающих аллергическими болезнями. Приборы во время работы не выделяют вредных токсичных соединений. Именно поэтому устройства, использующие инфракрасный принцип нагрева, рекомендованы для установки даже в детских комнатах.
  • Многочисленные варианты монтажа. В зависимости от размеров помещения, наличия свободного пространства и личных предпочтений, вы можете зафиксировать прибор непосредственно на стене, установить его под натяжным потолком или просто поставить на пол.
Рекомендуем:  Труба для бани: виды, какая лучше, как сделать своими руками хороший дымоход

А теперь поговорим о недостатках. Справедливости ради отметим, что таковыми обладают старые, менее совершенные модели, или некачественная продукция сомнительных производителей. Как правило, высокотехнологичные устройства нового поколения их лишены:

  • Чрезмерный нагрев.
  • Высокий шум.
  • Большие размеры.
  • Вероятность возникновения пожара.

Классификация устройств

Классификация инфракрасных обогревателей происходит по нескольким параметрам:

  • Источнику энергии;
  • Диапазону излучения;
  • Типу установки.

По диапазону излучения

Если рассматривать ИК-обогреватели по диапазону излучения, выделяются следующие типы — коротко-, средне- и длинноволновые. Чем это обусловлено?

Нагревательные элементы, которые находятся внутри, могут выдавать разную длину волны, а также иметь различную температуру нагрева.

Рассмотрим подробно каждый из видов:

  • Длинноволновые — устройства, испускающие волны длиной 5,6-100 мк. Температура находится в диапазоне 100-600 градусов Цельсия. Сфера применения — дом, квартира, офисы и другие объекты, где высота потолка не превышает 3-х метров. Если речь идет о квартире, для ее обогрева хватит изделия с температурой до 150 С.
  • Средневолновые — нагревательные элементы, имеющие длину волны в диапазоне 2,5-5,6 мк. Рабочая температура выше — 600-1000 С. Обогреватели с таким излучением применяются в офисных помещениях, в домах, в производственных зданиях и других объектах, где высота потолков составляет 3-6 м. Это может быть административное сооружение или частный дом.
  • Коротковолновые — элементы для нагрева с длиной волны от 0,74 до 2,5 мк. Температура — от 100 С. Высота потолков должна быть больше 6-8 м. Такие инфракрасные обогреватели применяются в заводском или фабричном цеху и могут быть полезны на открытых площадках.

По типу установки

По виду монтажа ИК-обогреватели выпускаются трех типов — настенные, потолочные и напольные.

Первый и последний вариант применяется в квартирах, на улице, в офисе и гараже, а потолочные инфракрасные обогреватели чаще всего устанавливаются в производственных помещениях и, к примеру, курятнике, теплице, СТО, гараже и т.д.

По источнику энергии

Если классифицировать инфракрасный обогреватель по источнику энергии, выделяется три типа:

  • Газовые инфракрасные обогреватели.
  • Дизельные.
  • Электрические.

Виды ИК-обогревателей

Инфракрасные обогреватели подразделяются на несколько основных видов. В зависимости от используемого источника энергии выделяют электрические, газовые или дизельные отопительные приборы. Последние относятся к системам обогрева промышленного типа. В быту они практически не используются, поэтому их мы рассматривать не будем.

Электрические инфракрасные нагреватели

Самая большая группа устройств. Их отличает простота эксплуатации, компактные размеры, большой ресурс работы. В зависимости от используемого нагревательного элемента, электрические модели бывают:

  • керамическими;
  • карбоновыми или плёночными.

Нагревательный элемент керамических инфракрасных приборов состоит из резистивного кабеля, помещенного в керамическую панель. Чаще всего керамические нагреватели изготавливаются в виде навесных панелей небольшой толщины с выносным терморегулятором.

Карбоновые инфракрасные нагреватели представляют собой герметичную трубку, внутри которой установлена спираль из карбона или углеродного нановолокна. Такие приборы стоят немного больше своих керамических собратьев, но, судя по отзывам потребителей, они стоят своих денег.

В пленочных обогревателях нагревательным элементом выступает гибкий резистивный кабель. Он прогревает наружную металлическую пленку. Как правило, модели этого вида устанавливаются под натяжными потолками.

Приборы на газе и жидком топливе

Существуют модели инфракрасных нагревателей, для работы которых в качестве топлива применяется газ. Используются они в основном для отопления крупных помещений и уличного пространства.

Эта процедура возможна благодаря большой тепловой мощности этих обогревателей. Газ используется любой, от природного до коксового. Для обогрева веранд и террас применяют агрегаты, выполненные в виде зонтов.

В конструкции такого прибора предусмотрен газогорелочный блок, к которому подсоединены излучающие трубы. Некоторые их виды работают как простые газовые горелки, но обогревают они не окружающее пространство, а керамические панели, которые и играют роль излучателей.

Конструкции, работающие на дизельном топливе или керосине, применяются в промышленных масштабах. С их помощью прогревают строительные площадки и используют их в производственных процессах, например для сушки материала на деревообрабатывающих объектах.

Особенности работы инфракрасного обогревателя:

Виды нагревательных элементов

Покупая инфракрасный обогреватель, надо обратить внимание не только на вид непосредственно нагревательного элемента, но и из какого материала изготовлена его оболочка. Она может быть из металла, керамической или кварцевой. Нагревательные элементы также могут быть нескольких видов.

Рекомендуем:  Неисправности газового котла Юнкерс: коды ошибок и способы их устранения

Галогеновый нагревательный элемент

Этот нагревательный элемент выполнен в виде галогеновой лампы, излучающей на инфракрасной длине волны. В сердцевине лампы установлена нить накаливания из вольфрама или углеволокна. При прохождении тока по нити, она нагревается и излучает энергию в ИК-диапазоне. Энергия отдается в трубку лампы.

Специфика ламп такого формата заключается в том, что их излучение, во-первых, не комфортно глазу человека. Производители стараются нейтрализовать это воздействие, нанося защитную краску на лампу. Во-вторых, излучение такой короткой длины волны вредно для человека. Поэтому обогреватель с таким нагревательным элементом не рекомендуется к покупке.

Карбоновый нагреватель

Данный нагревательный элемент представляет собой кварцевую трубку, запаянную с двух сторон. Внутри нее находится сердцевина (спираль) из карбона, вокруг создан вакуум.

Такой НЭ также имеет свою специфику.

Достоинства:

  • быстрый выход на рабочую температуру;
  • высокий КПД.

Недостатки:

  • ресурс службы не более 2-х лет;
  • красное световое излучение, негативно действующее на астматиков и аллергиков.

Карбоновые обогреватели используются как дежурный вариант для нечастой и недолгой работы.

Керамический

Принцип действия данного нагревательного элемента тот же, что у карбонового. Разница в том, что его трубка имеет керамическое покрытие. Керамика убирает вредное свечение и увеличивает общий срок эксплуатации до 3-х лет. Керамический нагревательный элемент стоит дороже карбонового, но со временем благодаря нюансам конструкции, разница в цене компенсируется.

Керамические обогреватели достаточно инерционные. Самое широкое применение они нашли в больницах и саунах.

Трубчатые (микатермические)

Нагревательный элемент представляет собой пластину с изолирующим слоем из слюды в металлическом корпусе. Он дает очень комфортное тепло. Обогреватели такого типа надежные и безопасные, служат долго. Это лучший выбор для дома.

принцип работы микатермического обогревателя

В процессе работы от ИК-обогревателя такого типа исходит негромкое потрескивание, связанное с неравномерным температурным расширением алюминиевого корпуса и стальной спирали.

Покупая обогреватель с трубчатым элементом, необходимо обратить внимание на качество корпуса, состояние нагревательного элемента, изолирующего элемента и излучателя.

Пленочные инфракрасные обогреватели

Данный формат чаще используется не самостоятельно, а как элемент системы «теплый пол». Как отдельный прибор они представляют собой панно, которое можно повесить на стену. Благодаря электробезопасности приборов, их можно использовать для ванных комнат.

Инфракрасный обогреватель в виде картины

Как рассчитать и выбрать инфракрасный обогреватель

При выборе на первом этапе необходимо правильно рассчитать мощность устройства. Для этого нужно учесть, будет использоваться нагреватель в качестве добавочного источника обогрева или основного.

На следующем этапе определяются с местом установки прибора.

Если планируется использовать инфракрасный нагреватель в качестве основного источника тепла, действовать следует по такому алгоритму:

  • Использовать в комнате нужно не один, а несколько приборов. Такой подход обеспечит равномерное распределение тепла в помещении.
  • Чтобы вычислить, какая мощность нужна для каждого обогревателя, выполняется расчет плотности мощности. Она измеряется в Вт/м2. На специализированных ресурсах существуют целые онлайн-калькуляторы. Для приблизительного расчета достаточно воспользоваться данными из таблицы 1 ниже.

Теперь определяемся с местом монтажа. Устанавливать приборы нужно так, чтобы лучи были максимально направлены на предметы обогрева. Если ваше помещение имеет большую площадь, важно, чтобы обогреватели были размещены равномерно по всему периметру. И чтобы не возникало слишком перегретых, или, напротив, холодных зон. Для этого учитывайте площадь обогрева от одного прибора.

Также при размещении устройств не забывайте о минимально безопасном расстоянии. В противном случае не исключена вероятность получения теплового удара.

Изготовление инфракрасного обогревателя своими руками

ИК обогреватель из старого рефлектора

Вам понадобится:

  • рефлектор советского производства;
  • нихромовая нить;
  • стальной стержень;
  • диэлектрик огнеупорный.

Совет: В качестве диэлектрика вы можете использовать тарелку любого диаметра, изготовленную из глазурованной керамики.

Ваши действия:

  • тщательно очистите отражатель рефлектора от грязи и пыли;
  • проверьте целостность сетевого шнура, вилки, соединения с клеммами для подключения спирали;
  • измерьте длину спирали, навиваемой на керамический конус прибора;
  • возьмите стальной стержень такой же длины и навейте на него нихромовую нить. Шаг навивки – 2 мм;
  • по окончании навивки снимите спираль со стержня;
  • уложите спираль в свободном состоянии ( ее витки не должны соприкасаться) на огнеупорный диэлектрик;
  • к концам спирали подключите ток из сетевой розетки;
  • разогретую спираль отключите и уложите в канавку керамического конуса обогревателя;
  • подключите ее к клеммам питания.

Из стекла и фольги

Необходимые материалы:

  • стекло: два куска одного размера;
  • фольга алюминиевая;
  • герметик;
  • свеча парафиновая;
  • сетевой провод с вилкой;
  • клей эпоксидный;
  • ватные палочки;
  • чистая х/б салфетка;
  • держатель для свечи.
    самодельный инфракрасный обогреватель
    Материалы для изготовления обогревателя

Что делаем:

  • удаляем с поверхности стекла пыль, грязь, жир, следы краски, если таковые имеются и т. д.;
  • зажигаем свечку и плавно перемещаем над ее пламенем стеклянные пластины (поочередно и только с одной стороны). В результате этой операции на стекле должен образоваться равномерный слой копоти. Он в нагревателе будет служить проводником;

Совет: Если перед обработкой стекло охладить, слой копоти ляжет на его поверхность ровнее.

  • при помощи ватных палочек формируем по периметру стекла прозрачную «рамочку» шириной примерно в пять миллиметров;
  • из листа алюминиевой фольги вырезаем два прямоугольника. Их ширина должна равняться ширине токопроводящего слоя (той самой копоти, которую вы усердно осаживали на стекло в начале работы). Полоски фольги в нашем ИК будут выступать в роли электродов;
  • стеклянную пластину размещаем закопченной стороной вверх и наносим на ее поверхность эпоксидный клей;
  • на края пластины накладываем фольгу таким образом, чтобы их концы выходили за пределы стекла;
  • полученную конструкцию осторожно накрываем второй стеклянной пластиной (закопченной стороной внутрь) и склеиваем «пирог», тщательно прижимая его слои друг другу;
  • периметр конструкции герметизируем;
  • замеряем сопротивление проводящего слоя;
  • используя полученный результат, рассчитываем мощность нагревателя по формуле:
Рекомендуем:  Панельные радиаторы отопления (37 фото): металлические батареи с боковым и нижним подключением, показатели мощности и отзывы владельцев об использовании

N = R x I2 , где

N – мощность (Вт);

R – сопротивление (Ом);

I — сила тока (А).
как сделать инфракрасный обогреватель
Готовый инфракрасный обогреватель из фольги и стекол

Если все сложилось удачно и мощность не превысила допустимую нормативами величину, можете подключать самодельный инфракрасный нагреватель к розетке. Если не угадали – разбирайте прибор и начинайте все заново.

На заметку: Для ориентировки имейте в виду, что сопротивление тем меньше, чем шире полоса сажи. Следовательно, температура нагрева стекла будет выше.

ИК на базе слоистого пластика

Вам потребуется:

  • бумажный слоистый пластик площадью 1 кв. м – 2 заготовки;
  • клей эпоксидный;
  • графит;
  • медная шина для изготовления клемм;
  • дерево для изготовления рамки;
  • сетевой шнур с вилкой.

Графит можно «добыть» из батареек, отслуживших свой срок.

Что надо сделать:
графит
Графит для обогревателя

  • смешиваем эпоксидный клей с графитом до получения густой массы ( таким образом готовится будущий проводник с большим сопротивлением);
  • укладываем на рабочий стол пластиковую заготовку шероховатой стороной вверх;
  • наносим на поверхность пластика эпоксидно-графитовую смесь зигзагообразными мазками;
  • аналогично готовим вторую пластину;
  • накладываем пластины друг на друга обработанными сторонами друг к другу, и склеиваем их;
  • с противоположных сторон графитового проводника прикрепляем медные клеммы;
  • по периметру конструкции сооружаем фиксирующую деревянную рамку;
  • оставляем в покое изделия до полного высыхания графитово-эпоксидного слоя;
  • измеряем сопротивление проводника и рассчитываем мощность (см. вариант 2).

Величина сопротивления проводника зависит от количества графита в массе. Если в результате тестирования выяснилось, что сопротивление проводника слишком низкое – приготовьте новый эпоксидно-графитовый состав, увеличив дозу графита. Соответственно высокое сопротивление можно снизить, уменьшив количество графитового порошка в проводнике.

После того, как вы добьетесь положительного результата, можете подсоединить сетевой шнур к клеммам и включить прибор в розетку. Можно усовершенствовать конструкцию, установив простенький терморегулятор.

Мы рассмотрели лишь малую толику способов изготовления инфракрасных обогревателей. На самом деле существует великое множество вариантов, ведь домашние мастера стремятся использовать разные вещи, отслужившие свое. Их разнообразие и определяет количество изобретений самодельных инфракрасных обогревателей.

Далее предлагаем вам посмотреть видео, в котором представлен еще один из интересных и простых в реализации вариантов создания инфракрасного обогревателя.

Рекомендации при покупке ИК обогревателя

Перед тем, как определиться с выбором прибора, спросите, насколько толстый анодирующий слой на пластине, генерирующей поток инфракрасных лучей. Этот параметр определяет долгосрочность службы прибора. При толщине не менее 25 микрон обогреватель считается надежным. Если слой тоньше, то, скорее всего, ваша покупка прослужит недолго – такие устройства выходят из строя через 2-3 года.

Обязательно узнайте тип нагревательного элемента. Избегайте галогеновых обогревателей, которые словно лампы, излучают золотистое свечение и могут отрицательно повлиять на здоровье.

Прикиньте, какое помещение вам потребуется отапливать с помощью данного агрегата. Обогреватели сильно отличаются друг от друга по мощности. На комнату площадью 10 квадратных метров хватит 1000 Вт, но лучше брать обогреватель с запасом. Ведь немало тепла поглощают стены, горизонтальные поверхности, окна, перекрытия.

Мобильные ИК-обогреватели порой имеют мощность 300-500 Вт. Они рассчитаны на то, что вы будете пользоваться ими в различных помещениях. Если вы периодически работаете в гараже, подвале, небольшом кабинете, который не отапливается в полной мере, то такой переносной вид обогревателя будет эффективным решением проблемы.

Заключение

В целом инфракрасные электрические и газовые обогреватели – изделия совершенные и могут хорошо отапливать частные дома. Главное, при покупке не идти на поводу у продавцов и выбирать себе аппарат необходимой мощности, а после расположить его дома оптимальным образом.

Источники

  • https://potolokguru.com/master-klassy/infrakrasnye-potolochnye-obogrevateli-opisanie-i.html
  • https://ElektrikExpert.ru/kak-vybrat-infrakrasnyj-obogrevatel.html
  • https://cotlix.com/princip-raboty-infrakrasnogo-obogrevatelya
  • https://TechnoSova.ru/klimaticheskaja-tehnika/obogrevatel/infrakrasnogo-izluchenija/
  • https://kaminguru.com/obogrevatel/ustrojstvo-infrakrasnogo-nagrevatelja.html
  • https://tehnika.expert/klimaticheskaya/obogrevatel/princip-raboty-infrakrasnogo.html
  • http://balkonsami.ru/uteplenie/oborudovanie/infrakrasnyiy-obogrevatel-svoimi-rukami.html

[свернуть]