Работа инфракрасных обогревателей. На чем она основана

Инфракрасные обогреватели представляют собой инновационную технологию, принцип работы которой основан на коротковолновом инфракрасном излучении, которое обеспечивает немедленное ощущение успокаивающего тепла через мгновение после включения устройства. Благодаря применению новых технологий, работа инфракрасного обогревателя может усилить ощущение тепла даже в плохо изолированных, больших по объему помещениях и на открытых пространствах.

Отопительные установки, оснащенные электрическими инфракрасными излучателями, позволяют выделять заданные зоны и поверхности, в которых ощущение тепла будет в несколько раз выше, чем в остальной части объекта.

Введение

Если обычная батарея или конвектор нагревают помещение за счет передачи тепла воздуху, то инфракрасные устройства греют поверхность. Они работают точно так же, как и солнечный свет, который свободно проходит через воздух, но нагревает предметы (темные намного сильнее, чем светлые). Это излучение имеет большую длину волны, поэтому мы его не видим, но ощущаем кожей, понимая, где находится источник тепла.

Классический переносной инфракрасный обогреватель

Чем хороши ИК-обогреватели? Тем, что обычная батарея греет воздух, в результате чего в помещении запускается процесс конвекции. Для того чтобы комната прогрелась, нужно, чтобы конвектор нагрел воздух, он поднялся вверх, прогрел потолок, а затем потихоньку заполнил все помещение. Разница температуры в комнате (стандартной высоты 2,6 метра) между потолком и полом, отапливаемой классическим образом, может быть порядка 5-7 градусов. Поскольку мы находимся внизу посередине комнаты, то приходится достаточно долго ждать, чтобы помещение прогрелось.

ИК-обогреватели действуют не так. Они прогревают объекты перед собой. Вы ощутите тепло сразу же после включения, хотя температура в помещении будет низкой. Постепенно воздух в нем прогреется за счет теплоотдачи от теплых предметов.

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.

Устройство и принцип действия

ИК-обогреватель очень похож на лампу дневного света без верхнего рассеивателя. Он состоит из металлического корпуса, отражателя, термостата для регулировки мощности и нагревательного элемента. Тэны могут быть:

1. Трубчатыми.
2. Карбоновыми.
3. Керамическими.
4. Галогеновыми.

Обратите внимание:

устройства делятся по месту установки на напольные и настенные (потолочные). Приобретайте напольные обогреватели с датчиком опрокидывания – при падении они отключаются, что позволяет избежать пожаров.

Варианты установки

По типу монтажа ИК обогреватели делятся на четыре типа:

1. Потолочные (подвесные);
2. Настенные;
3. Напольные (мобильные);
4. Плинтусные.

Каждый вид обогревателя можно устанавливать определенным способом. Это зависит от особенностей устройства, выпускаемых моделей. Приводим таблицу, в которой отмечены доступные варианты монтажа для разных типов инфракрасных обогревателей:

Выбираем устройство

Теперь, когда вы понимаете принцип действия инфракрасного обогревателя,

рассмотрим правила выбора. Первым делом нужно определиться, в какой комнате он будет использоваться и что, собственно, от него требуется.

Если прибор будет использоваться для точечного подогрева вашего рабочего места и места отдыха, то лучше приобрести классический напольный вариант. Вы легко сможете перемещать его по своему жилищу, включая в нужных местах.

Если требуется подогрев конкретного места (к примеру, кровати или всей комнаты), то лучше использовать потолочные устройства. Они занимают минимум места, хорошо вписываются в интерьер, могут монтироваться даже на подвесной потолок.

Обратите внимание:

для эффективного охлаждения устройству нужно свободное место по периметру. При монтаже обогревателя в натяжные полотна, оставляйте зазор между ним и потолком в 5-6 сантиметров.

Потолочные нагреватели прогревают комнату снизу
Основной плюс потолочных устройств – большой угол рассеивания волн и правильная фокусировка. Они греют горизонтальные предметы (пол, мебель), имеющие максимальную площадь, поэтому в комнате быстро становится тепло. Напольные и настенные устройства фокусируются на вертикальные предметы, при этом “цепляя” волнами пол и потолок. Греть потолок вообще бессмысленно, а пол не получает такой дозы тепла, как от направленных вниз отражателей. В переносных моделях можно регулировать угол наклона излучателя, что несколько улучшает процесс, но все равно добиться такой эффективности, как у потолочных, мобильным и настенным не удастся.

Способы монтажа

Ещё одним существенным отличием инфракрасных обогревателей является простота монтажа и универсальность.

Их можно ставить под любыми углами к обогреваемым поверхностям и по-разному ориентировать в пространстве.

Панели монтируют на стенах, но существует возможность произвести установку на потолок или пол. От этого будет зависеть направление обогрева: снизу, сверху и сбоку. Такая универсальность нашла широкое применение в дизайне интерьеров, необходимое направление теплового излучения может быть учтено на этапе проектирования.

В целях экономии, следует внимательно подходить к организации систем отопления и максимально оптимизировать их. Большую роль играет правильный выбор отопительных приборов. И оставить в стороне такую технологическую новинку как инфракрасные обогреватели нецелесообразно. Учитывая все преимущества данного типа отопителей им можно найти применение практически для любых задач.

В чем отличие у тэнов

Выше мы уже писали о том, что в обогревателях могут быть различные тэны. Давайте разберем, чем же они отличаются и какой правильнее выбрать для дома.

1. Галоген. Излучатель представляет собой лампу с углеволокнистой или вольфрамовой нитью, которая при нагреве испускает излучение в трубку лампы. Основной недостаток галогеновых ламп – маленькая длина волны, которая может вызывать дискомфорт у человека. К тому же они светятся неприятным ярко-желтым светом. Установку таких устройств можно проводить при высоте потолков более 5 метров в цехах и подсобных помещениях.
2. Карбон. Представляет собой полую трубу из кварца с карбоновой спиралью. Из трубки выкачан воздух, поэтому она не перегревается. К плюсам лампы можно отнести высокий КПД и высокую скорость “старта” – греть она начинает через несколько секунд после включения. Недостаток – небольшой срок службы (при регулярном использовании лампы служат примерно 20-30 месяцев) и красноватое излучение, которое раздражает глаза. Использовать подобные приборы в квартире можно только для быстрого прогрева или в качестве дублирующих нагревателей.
3. Керамика. Имеет прочную, керамическую оболочку, не испускает свечения, служит 36-50 месяцев, потребляет электроэнергии в 2 раза меньше карбонового. Недостаток – долгое время старта и инерционность (требуется несколько минут для того, чтобы выйти в рабочий режим).
4. Трубчатые. Имеют прочную спираль из термостойкого металла, потребляют около 800-1500 Ватт, служат не менее 5 лет. Это оптимальный вариант для квартиры и небольшого офиса. Единственный недостаток – при работе может проявляться небольшое потрескивание, которое образуется за счет несовершенного устройства инфракрасного обогревателя: у лампы, корпуса и отражателя разные коэффициенты температурного расширения.

Потолочные обогреватели быстро прогревают помещение

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:

Что учитывать при покупке

Итак, вы пришли в магазин или читаете спецификацию товаров на сайте-производителе. На что обратить внимание и как сделать правильный выбор?

1. Уточните толщину анода (точнее, рабочего слоя) в лампе. Критическое значение – 25 микрон. Если слой тоньше, то лампа быстро выйдет из строя (граничный срок службы 3 года). Если слой более, то устройство спокойно проработает 5-10 лет.
2. Материал нагревателя и корпуса. Обычный металл нельзя использовать во влажных помещениях – он быстро покроется коррозией и выйдет из строя. Обязательно учитывайте это, если подбираете прибор для ванной, санузла, бани, сауны.
3. Толщина рабочего излучателя. Рекомендуется выбирать приборы с толщиной фольги более 120 микрон. Более тонкая не задерживает лучи, поэтому они будут уходить в обратную сторону, снижая КПД и повышая стоимость обогрева (этот параметр особо критичен при монтаже в подвесные потолки – лучи могут просто проплавить его).

Технические характеристики

Инфракрасные обогреватели имеют различные технические характеристики. Производители стараются совершенствовать как сам излучатель, так и дополнительные функции. К дополнительным опциям относятся, в первую очередь, системы активной безопасности, такие как автоматическое выключение в случае возникновения аварийной ситуации, при перегрузках, режим работы в системе взаимосвязанных устройств, возможность подключения терморегулятора или системы «умный дом» для удаленного или полностью автономного управления прибором.

Некоторые модели могут похвастаться изящным дизайном и тонкой формой лицевой панели, которая отлично впишется в любой интерьер.

Встроенные инфракрасные пленочные обогреватели

Подбираем мощность

Здесь все зависит от мощности вашей проводки и от того факта, будет ли ИК-нагреватель будет работать самостоятельно или в качестве дублирующего устройства. Для средней полосы России минимальная мощность, необходимая для отапливания жилого помещения – не менее 1 кВт на 10 м2.

Обратите внимание:

если вы собираетесь отапливать дом только ИК лучами, то делайте запас минимум в 30%. Работая на пределе своих возможностей, лампы быстро выработают свой ресурс.

Точечный навесной обогреватель для малых помещений
Также следует учитывать теплоизоляцию помещения – если оно проходное, в нем тонкие стены/потолок, не утепленные полы и “дующие” окна, то сразу же поднимайте запас до 50%. Если излучатели используются в паре с имеющимся отоплением, то выбирать чересчур мощные модели не нужно – можно смело отнимать от нормы 30-50%. Чтобы не ошибиться, мы рекомендуем вам обратиться к теплотехнику – он сможет детально рассчитать теплопотери вашего помещения, и, соответственно, необходимую мощность излучателей.

Благодаря уникальному принципу работы ИК обогревателя, даже недорогие 300-ваттные устройства, продающиеся в специализированных магазинах и на рынках, показывают неплохой результат. Их можно использовать для быстрого прогрева небольших помещений – спальни, ванны, гаража, погреба. Они полностью безопасны для человека, поэтому их используют даже для точечного обогрева рабочего места (к примеру, в неотапливаемом цеху или на зимней рыбалке).

Сферы применения

Инфракрасные тепловые излучатели идеально подходят для использования в отоплении и могут быть использованы для:

• точечного, зонального или общего отопления;
• залов, мастерских, гаражей;
• работ на открытом воздухе;
• ресторанов и отелей;
• инфракрасных саун;
• SPA салонов;
• магазинов и супермаркетов;
• животноводства;
• обогрева бассейнов;
• зимних и ботанических садов;
• обогрева спортивных сооружений и площадок.

Также инфракрасные обогреватели все чаще используются в быту и прочно заняли свое место в домах и квартирах. Благодаря простоте эксплуатации, они отлично подходят для обогрева детских садов, школ и других учебных заведений. Часто используются при проведении масштабных концертов и других мероприятий на открытом воздухе. Их можно увидеть на открытых площадках баров и ресторанов — там, где другие типы обогревателей бессильны.

Требования к изолятору

Изолятор устанавливается между отражателем и корпусом. Его основная задача – не дать теплу прогревать корпус до критических температур. Обычно в качестве изолятора используют базальтовую вату – она обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и полностью экологична (не выделяет вредных веществ даже при нагреве до 100 градусов).

Обратите внимание:

не стоит выбирать нагреватели, в которых используется обычная минвата – при нагреве она может выделять формальдегиды. Уточните у продавца, какой изолятор используется в понравившейся вам модели.

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.

  
  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: Инверторный обогреватель для дома: принцип работы, технические качества, плюсы и минусы

N = R x I2 , где

N – мощность (Вт);

R – сопротивление (Ом);

I — сила тока (А).

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 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.

Требования к корпусу

Корпус может быть изготовлен из стали или из алюминия. Алюминиевые варианты более красивы, но цены на них выше, поэтому выбирайте нагреватель с умом. Железо – более дешевый материал, но во влажных помещениях оно может покрываться коррозией, особенно с внутренней стороны (ее обычно не красят). Ржавчина быстро проедает тонкий металл и выходит наружу, что приводит к ухудшению эстетических свойств светильника.

Современные нагреватели выглядят довольно стильно