ЭКВАТОР


Перейти к содержанию

Об инфракрасном отоплениие

Что такое инфракрасный обогрев?

Для начала напомним некоторые элементарные понятия. Любое нагретое тело отдает тепло окружающим его предметам тремя способами: теплопередачей (теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними), конвекцией (процесс переноса тепла, путем нагрева жидкости либо газа, обтекающего нагретое тело, а от них уже окружающих предметов) и тепловым излучением (электромагнитное излучение в определенном диапазоне длины волны, испускаемое веществом за счёт его внутренней энергии). 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 (если, конечно, не считать путь прямого соприкосновения с ним, реализуемый, например, в случаях, когда очень хочется согреть определенную часть тела) - 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. Не смейтесь! Это совсем не шутка, а вполне серьезная техническая идея, реализованная, как мы увидим в дальнейшем, в конструкции инфракрасных обогревателей, работающих на горячей воде
Что такое инфракрасные (ИК) лучи?
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 твёрдые и жидкие тела, при этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела - чем она выше, тем короче волны, но выше интенсивность излучения.
Следует так же напомнить, что при низких температурах излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец - при высоких температурах - белым.
Для чего мы об этом рассказываем? Прежде всего, чтобы можно было разобраться с путаницей, существующей в терминологии. Один производитель пишет, что его обогреватели инфракрасные, второй, что длинноволновые, третий, что темные, четвертый, что светлые. Так вот, все они являются инфракрасными, просто те 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.
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).

Теперь расскажем немного 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. К чему это мы опять углубляемся в научные <дебри>? Прежде всего, чтобы объяснить принцип ИК-обогрева.


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.

Во-первых, при использовании инфракрасного отопления практически отсутствует скапливание более теплого воздуха под потолком, что характерно, например, для конвективного обогрева (при этом способе обогрева теплый воздух в ряде случаем приходится принудительно возвращать вниз, используя для этого потолочные вентиляторы). Говоря проще, инфракрасный обогреватель это как раз тот самый отопительный прибор, который как нельзя лучше реализует старую врачебную мудрость - <Держи ноги в тепле, голову в холоде, :>. 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.

Во-вторых, 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. В публикуемых статьях на тему инфракрасного отопления особенно эффективным принято считать его использование в офисах, цехах, складах, магазинах, кафе, ресторанах, госучреждениях, больницах, детских садах и т.п. заведениях, где удается не только создавать локальные зоны обогрева, но и экономить электроэнергию, снижая температуру до минимальной или даже вовсе отключая обогрев на время отсутствия персонала и посетителей. С этим утверждением просто нельзя не поспорить. Почему же такое отопление эффективно только для учреждений и что мешает эффективно использовать его в жилом секторе? Пожалуй, ничего, кроме вот такой не совсем верно подаваемой информации и некоторой закостенелости мышления - ну, не привык наш потребитель к системам отопления подобного рода. Но к счастью это положение меняется - все большее число людей (в основном это владельцы частных загородных домов, дач и коттеджей, как совсем маленьких, так и весьма больших) приобретают и устанавливают инфракрасные обогреватели и целые системы отопления, на них основанные. Все логично - кому же, как не владельцу загородного дома знать, во что обходится отопление дома в зимнее время и оттого не задумываться о том, как организовать режим экономии при сохранении комфорта.

В-третьих, инфракрасные обогреватели, устанавливаемые под потолком (потолочные обогреватели) или даже встраиваемые в него не накладывают никаких ограничений на размещение мебели и оборудования.

В-четвертых, 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 при этом (попутно) решают задачу очистки упомянутых конструкций от снега и льда, причем, очистки такого качества, на которое вряд ли способны даже <золотые> человеческие руки (инфракрасные обогреватели нагревает конструкцию, и снег со льдом просто тают). Кстати, подобным образом решается и задача очистки от снега и льда ступеней крыльца, дорожки, ведущей к нему, а также выездов из гаражей, расположенных ниже уровня земли.

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.


Назад к содержанию | Назад к главному меню