Альтернативное отопление на инфракрасных обогревателях

Климат большинства регионов России предполагает необходимость отопления жилых помещений для создания комфортных условий проживания. Традиционная трубная система отопления надежна, привычна, но ее эффективность зависит от характеристик теплоносителя, кроме этого существует риск возникновения свищей на трубах, а вокруг стояков образуются «мертвые» зоны, не позволяющие полностью использовать площадь помещения.

Устранить эти недостатки, одновременно повысив КПД системы отопления смогут альтернативные источники тепла – инфракрасные обогреватели. Первые инфракрасные обогреватели заработали в середине прошлого века в швейцарских саунах. Предложения об их использовании для создания комфортных условий в жилых помещениях начали реализовываться в период поиска альтернативных источников энергии.

Как работают инфракрасные обогреватели

Основное отличие инфракрасных обогревателей от традиционных – конвективных заключается в том, что ИК-излучение нагревает не воздух, а предметы, расположенные в зоне распространения лучей – полы, стены, мебель, а уже нагретые элементы обстановки и конструктивные элементы отдают тепло в воздух. Такой метод дает возможность равномерно нагревать весь объем помещения.

Инфракрасный обогреватель собирается в металлическом, керамическом или металлопластиковом корпусе, его основными элементами являются:

излучатель – керамический блок, галогеновая (трубка, заполненная разряженными парами элементов галогеновой группы, которые под воздействием образующегося электрического поля испускают ИК-лучи), кварцевая или карбоновая (внутри которых создан вакуум и проходит вольфрамовая или углеволоконная нить, испускающая ИН-лучи в результате нагрева под воздействием электрического тока) лампа;
отражатель (рефлектор), у которого излучатель закрыт решеткой, а отражатель, усиливая ИК-излучение, ограничивает область нагрева или нагревательная панель, полностью закрывающая излучатель и испускающая под воздействием нагрева ИК-лучи.

Все ИК-обогреватели оборудуются приборами защиты устройства от перегрева и влаги, а напольные имеют устройства для предупреждения опрокидывания. Продвинутые модели оснащаются системой электронного управления, которая может включаться с пульта или входить в комплекс «Умный дом». Для повышения энергоэффективности системы отопления, к ИК-обогревателям подключаются термостаты.

устройство инфракрасного обогревателя - схема

Разновидности ИК-систем отопления

В зависимости от вида и мест расположения ИК-обогревателей, системы инфракрасного отопления могут быть:

Потолочными, когда нагреватели крепятся к потолку, а излучение направляется вниз и в стороны с небольшим разносом. При этом, в первую очередь, нагревается пол, а теплый воздух поднимается вверх. Показатель мощности излучения зависит от материала, из которого изготовлен нагреватель – керамики, вольфрама или кварца. Потолочные системы ИК-отопления не занимают места и могут использоваться в качестве дополнения к основному отоплению помещения. Выпускаются обогреватели, размер которых позволяет установить их в ячейку подвесного потолка типа Армстронг, что значительно облегчает их монтаж;
Настенными. Настенные обогреватели панельного типа имеют небольшую толщину и разные размеры, они используются как традиционные радиаторы отопления.
Напольными. Устанавливаются на полу, выпускаются обычно в виде грибков и пирамидок. Их можно устанавливать не только внутри помещения, но и на улице (террасы, веранды летних кафе и т.п.)

Для управления микроклиматом в помещении монтируются термодатчики, которые отключают обогреватели по мере достижения установленной температуры и включают их снова, когда температура в помещении опускается ниже заданного уровня.

Достоинства и недостатки систем ИК-отопления

Система отопления помещения за счет энергии инфракрасного излучения получила широкое распространение не только из-за необходимости увеличения объемов альтернативных источников тепла. Использование ИК-излучения для отопления имеет много достоинств. Но, к сожалению, многие недобросовестные маркетологи активно тиражируют мифы о преимуществах ИК обогревателей, перечислим основные из них, чтобы предостеречь Вас:

не снижается уровень влажности и содержание кислорода в воздухе – это неверное утверждение;
позитивное влияние инфракрасных волн среднего диапазона на здоровье человека – также неподтвержденное заявление;
при использовании пленочных матов, достаточно покрыть ими менее 60% площади помещения – не всегда, и не в любом помещении;
примерный расход электроэнергии на ИК-отопление составляет около 7,5 кВт/м²/час - на практике обычно не подтверждается.

Далее перечислим те плюсы и достоинства, которые подтверждаются при практическом использовании ИК-излучателей для обогрева помещений, в частности:

пониженный уровень циркуляции воздуха, что позволяет избежать интенсивного переноса пыли в помещении;
возможно использование, как вспомогательного источника тепла, так и основной автономной системы отопления индивидуального дома;
обогревающие панели могут исполнять роль декоративных элементов интерьера;
обогрев помещения начинается сразу после включения системы, благодаря низкой инерционности ИК-обогревателей;
скачки и перепады напряжения в сети не критичны для ИК-обогревателей;
модульный состав системы позволяет заменить вышедший из строя элемент без остановки всей системы.

В то же время, система ИК-отопления не свободна и от недостатков, в число которых входят:

значительные дозы теплового излучения могут негативно сказаться на здоровье человека;
неравномерное распределение теплых и холодных зон в помещении;
есть ограничения по необходимому расстоянию между обогревателем и мебелью, предметами интерьера.

Преимущества систем ИК-отопления более весомы, чем их недостатки, поэтому спрос на инфракрасные обогреватели постоянно растет.

Виды инфракрасных обогревателей

Эффективность системы ИК-отопления и эстетичность нагревательных приборов во многом зависят от вида инфракрасных нагревателей. Отечественные и иностранные производители предлагают обогреватели:

керамические – монолитные керамические полые, плоские или вогнутые блоки с проводом, идущим в его теле и изолированным керамическими бусами, предохраняющими провод от воздействия высоких температур. Керамические обогреватели долговечны, просты в монтаже и эксплуатации, позволяют плавно регулировать температуру, а глазурованная поверхность защищает от грязи и окисления. ИК-излучение, испускаемое керамическими обогревателями, относятся к средне- и длинноволновому спектру, их мощность варьируется от 60 до 1500 Вт, а температура обогревателей находится в интервале от 150°С до 750°С;
галогеновые, которые излучают инфракрасные лучи коротковолнового диапазона. Направление излучения корректируется рефлекторами из алюминизированной стали. В местах с ограниченной площадью вместо обогревателя с рефлектором могут использоваться галогеновые лампы с рефлектирующим покрытием, нанесенным на поверхность обогревателя в ходе изготовления. Мощность галогеновых обогревателей находится в интервале от 750 до 2000 Вт, а максимальная рабочая температура варьируется, в зависимости от модели, от 1500°С до 2600°С;
кварцевые, обладающие высокой скоростью нагрева – от 4,0 до 5,5 минут. Они имеют различную конфигурацию и размеры, могут располагаться вертикально или горизонтально. Выпускаются кварцевые нагреватели:
средневолновые высокотемпературные мощностью от 750 до 2000 Вт, с рабочей температурой 1500°С и временем выхода на нее в несколько секунд;
трубчатые, мощностью от 500 до 3000 Вт, диаметром от 8 до 20 мм и длиной от 100 до 2000 мм, рабочей температурой 350°С и продолжительностью выхода на нее в 30 – 40 сек;
однотрубные в форме квадрата мощностью от 150 до 650 Вт, рабочей температурой 770°С и периодом ее достижения от 4 до 6 мин;
с красным стеклом мощностью от 100 до 3000 Вт, рабочей температурой 770°С и временем ее достижения от 2 до 6 минут;
кассеты мощностью от 150 до 1000 Вт, рабочей температурой 770°С и продолжительностью выхода на нее от 4 до 6 мин.

Отдельные кварцевые обогреватели могут собираться в панели-модули, состоящие из 15 – 18 отдельных обогревателей;

карбоновые, у которых основным элементом является кварцевая трубка с откачанным из нее воздухом, с протянутой углеродистой нитью. В результате пропуска электротока через нить, возникает инфракрасное излучение. Карбоновая нить более эффективна чем вольфрамовая, т.к. у нее выше теплопроводность. Максимальная длина обогрева карбоновых обогревателей составляет 1500 мм, а температура нити накаливания – 1200°С. Их мощность – до 5000 Вт, а время достижения рабочей температуры составляет 1 -2 сек.

Виды газовых инфракрасных обогревателей

Для обогрева производственных помещений во многих случаях используются нагревательные инфракрасные системы на газе. Они привлекательны высокой экономичностью, например, затраты газа в системах ИК-отопления ниже других аналогичных систем примерно на 80%. Максимальный эффект достигается при локальном отоплении только рабочих мест, а не всего здания в целом. Промышленное ИК-оборудование может окупиться в течение двух отопительных сезонов. Для обогрева производственных помещений используются потолочные газовые ИК-обогреватели двух видов:

со светлыми излучателями – для обогрева помещений с высотой потолка не менее 4 м. Эти модели отличаются повышенной мощностью и производительностью. Промышленный ИК-обогреватель работает на смеси газа и воздуха в определенных пропорциях. Эта смесь сжигается в специальной горелке при температуре 800 - 1000°С. Продукты сгорания выводятся наружу через газоотводный канал;
темные излучатели. У которых процесс сгорания газа происходит при температуре 350 – 600°С, вследствие чего, излучатель – стальная трубка, накаляется не докрасна, что и послужило основанием для выбора названия обогревателя. Темные излучатели крупнее светлых.

Выбор конкретного типа обогревателя и его мощности для промышленных зданий зависит от технологии производства и геометрических характеристик помещения.