Ogrzewanie na podczerwień i grzejniki pomieszczeń – nowość w ogrzewaniu sezonowym

Treść artykułu

• Ogrzewanie na podczerwień – historia
• Zasada działania i rodzaje promienników podczerwieni
• Jak promieniowanie podczerwone wpływa na ludzi
• Promienniki podczerwieni – jak je wybrać

W tym artykule: Historia ogrzewania na podczerwień zasada działania promienników podczerwieni; ich rodzaje i cechy; czy promieniowanie podczerwone jest niebezpieczne dla ludzi; jak dobrać promienniki podczerwieni.

Od najdawniejszych czasów człowiek wiedział, że wraz z zachodzącym słońcem opuszcza się również ciepło, chłód nocy przyprawia go o dreszcze i szukanie źródeł ciepła. Przez tysiące lat głównym dostawcą ciepła był otwarty ogień, po tym jak systemy centralnego i indywidualnego ogrzewania pojawiły się w naszych domach różne grzejniki elektryczne … Ale wszystkie te źródła ciepła mają jedną wspólną wadę – osuszają powietrze, bezceremonialnie usuwając wilgoć i zmuszając właścicieli domów do zakupu nie tylko samych grzejników, ale także nawilżacze. A przecież jest jeden rodzaj grzejników, który nie wysusza powietrza, bo go nie nagrzewa – są to promienniki podczerwieni, których zasada działania jest zapożyczona od samego Słońca..

Ogrzewanie na podczerwień – historia

Samo promieniowanie podczerwone zostało odkryte i zbadane przez angielskiego astronoma i kompozytora Williama Herschela. 220 lat temu astronom ten postanowił dowiedzieć się, jaki kolor widma słonecznego najbardziej nagrzewa stworzony przez siebie teleskop. Rozłożył promień słoneczny na jego części za pomocą pryzmatu i po pomiarze temperatury termometrem stwierdził, że przede wszystkim temperatura wzrasta poza krawędź czerwonego promienia światła. Herschel doszedł do wniosku, że za widoczną czerwoną częścią widma znajduje się jakieś niewidzialne promieniowanie, które najbardziej nagrzewa obiekty..

William Herschel (Friedrich Wilhelm Herschel). 1738-1822

Twórcą pierwszego promiennika podczerwieni, którego źródłem energii był gaz, był niemiecki wynalazca Gunter Schwank – w 1933 roku otrzymał patent na ten wynalazek. W Rosji ogrzewanie na podczerwień wypróbował w 1905 roku jego wynalazca – inżynier V.A. Jachymowicz jednak, zgodnie z jego projektem, nośnikiem energii promienistej była gorąca woda i para, przepuszczane przez budynek stalowymi rurami osadzonymi w ścianach, stropach i kolumnach..

Pierwsze promienniki podczerwieni produkowane były głównie na potrzeby techniczne – nadal są szeroko stosowane do suszenia malowanych powierzchni, za ich pomocą sterylizują i suszy żywność.

Zasada działania i rodzaje promienników podczerwieni

Jeśli większość popularnych urządzeń i systemów grzewczych opiera się na konwekcyjnej wymianie ciepła, w której najpierw ogrzewa się powietrze, co z kolei ogrzewa ściany, sufit, podłogę i przedmioty w pomieszczeniu, to promieniowanie cieplne jest charakterystyczne tylko dla promienników podczerwieni..

Promieniowanie podczerwone obejmuje trzy zakresy fal elektromagnetycznych: 0,77-15 mikronów – fale krótkie; 15-100 mikronów – fala średnia; 100-340 mikronów – fale długie. Ze względu na widmową bliskość krótkiego zakresu fal do wizualnie rozróżnialnego światła i prawie zbieżność długiego zakresu fal z ultrakrótkimi falami radiowymi, promieniowanie podczerwone zachowuje się jak światło widzialne (rzucane w linii prostej, załamywane i odbijane) i podobnie jak fale radiowe przenika przez niektóre materiały nieprzepuszczalne dla światła. Innymi słowy, ten rodzaj promieniowania nie może ogrzewać półprzezroczystych mediów, takich jak powietrze, i ogrzewa obiekty, które są nieprzeniknione dla widzialnego spektrum światła słonecznego. Skuteczność ogrzewania długofalowymi promieniami podczerwonymi wyraźnie pokazuje Słońce, które ogrzewa Ziemię od miliardów lat tymi promieniami..

Każdy promiennik podczerwieni działa na zasadzie ogrzewania promiennikowego – powstające promienie podczerwone są odbijane przez reflektor do strefy grzewczej. W zależności od źródła energii dostępne są gazowe, wysokoprężne i elektryczne promienniki podczerwieni. W pierwszej wersji mieszanka powietrza z propanem zapalana jest za pomocą elementu piezoelektrycznego, grzejniki takie przeznaczone są do otwartych przestrzeni, takich jak boiska sportowe i parki – promienniki gazowe emitują długie fale, ogrzewając powierzchnię około 25 m² (w zależności od modelu).

Druga wersja promiennika IR jest również przeznaczona do otwartych przestrzeni i pomieszczeń, ale działa na zasadzie opalarki i jest łatwa w przenoszeniu – jej konstrukcja oprócz napełnionego zbiornika paliwem wymaga podłączenia elektrycznego. Zasada działania: po podłączeniu zasilania elektrody palnika nagrzewają się; uruchamia się pompa paliwowa i wentylator, tworząc mieszankę paliwowo-powietrzną; mieszanka paliwa i oparów powietrza dostarczana do palnika zapala się, emitując promienie podczerwone.

Należy zauważyć, że tylko promieniowanie podczerwone może skutecznie ogrzewać otwarte przestrzenie, niezależnie od przeciągów.!

Trzecia wersja promiennika podczerwieni działa na energię elektryczną, źródłem promieniowania jest zamknięta w podstawie cewka z żarnika, która nagrzewa się do temperatury 900 ^oC. Powstałe promienie podczerwone, podobnie jak w projektowaniu grzejników gazowych i diesla, kierowane są do strefy grzewczej za pomocą reflektora.

Zewnętrznie promiennik gazowy na podczerwień przypomina klasyczną latarnię uliczną – cylindryczną podstawę, do której doprowadzany jest gaz lub w której umieszczona jest butla z gazem, stojak, wewnątrz znajduje się wąż łączący źródło gazu z palnikiem. Całość dopełnia palnik wtryskowy, nad którym umieszczono odbłyśnik chłodnicy. Sprawność takich grzejników jest dość wysoka – 80-85%, powierzchnia ogrzewana to około 25 m². Średni koszt gazowych promienników podczerwieni to 16000 rubli.

Promiennik podczerwieni z silnikiem wysokoprężnym składa się z ramy wyposażonej w rozstaw osi, zamontowanego na niej zbiornika paliwa (oleju napędowego lub nafty) oraz korpusu chłodnicy, który wygląda jak skierowany poziomo szperacz, połączonego przewodami ze zbiornikiem paliwa. Średnia cena promiennika podczerwieni z silnikiem wysokoprężnym wynosi 18000 rubli.

Elektryczne promienniki podczerwieni wyposażone są w trzy rodzaje emiterów, różniące się powłoką, w której umieszczony jest żarnik – kwarcowe, ceramiczne lub metalowe (najczęściej aluminiowe). Promienniki podczerwieni o prostej konstrukcji są wyposażone w rurkę próżniową wykonaną z przezroczystego szkła kwarcowego z umieszczonym wewnątrz żarnikiem, dzięki czemu są tanie (od 2000 rubli) Wady takich emiterów: krótka żywotność – około 2 lata; stosunkowo duży pobór mocy – około 1-2,5 kW; czerwonawa poświata dostrzegalna dla ludzkiego oka, nieprzyjemna dla wrażliwych oczu. Promienie podczerwone krótkofalowe emitowane przez takie rurki nie nadają się do ogrzewania przez długi czas, są wygodne do szybkiego ogrzania pomieszczenia lub pomieszczeń o dużej powierzchni.

Spirala w ceramicznych promiennikach podczerwieni jest schowana wewnątrz skorupy i nie jest widoczna, tj. nie odnotowuje się żadnego blasku. Żywotność emiterów ceramicznych jest wyższa – od 3 lat, ale są droższe (od 9000 rubli). Dodatkowo ceramiczne promienniki podczerwieni mają mniejsze, w porównaniu z emiterami kwarcowymi, zapotrzebowanie na energię elektryczną – w zakresie 50 W-2 kW (w zależności od konkretnego modelu). Powolne nagrzewanie i chłodzenie ceramicznych emiterów podczerwieni jest kompensowane ich trwałością; stosowane są w saunach na podczerwień i szpitalach.

Pod względem właściwości emitery z wężownicą grzejną w metalowej obudowie są podobne do ceramicznych elementów grzejnych, koszt promienników podczerwieni z takimi emiterami jest nieco wyższy – około 11000 rubli. Wszystkie grzejniki płaskie wyposażone są w radiatory w metalowej obudowie.

W zależności od temperatury ogrzewania płyty emitującej promienniki podczerwieni są podzielone na wysokotemperaturowe (ponad 400 ^oC) i niskotemperaturowe (w zakresie 25-50 ^oZ). Grzejniki z promiennikowym ogrzewaniem płytowym w zakresie 100-200 ^oC nazywa się długofalowym. Długości fal podczerwonych wysokotemperaturowych urządzeń grzewczych są zbyt krótkie – mniej niż 7,5 mikrona, są „twarde” i przy dłuższej ekspozycji spowodują uszkodzenie ludzkiej skóry porównywalne do oparzenia słonecznego. Dlatego takie nadajniki są stosowane tylko w miejscach krótkotrwałego pobytu ludzi, na przykład na terenie warsztatów. Grzejniki niskotemperaturowe, bezpieczne dla ludzkiej skóry, stosowane są wszędzie, wykonywane są w różnych formach, w tym w postaci płaskich paneli umieszczanych na sufitach biur i lokali mieszkalnych. W pomieszczeniach mieszkalnych o wysokości sufitu do 3 m częściej stosuje się promienniki podczerwieni z promieniowaniem długofalowym, których promieniowanie jest bezpieczne dla ludzkiej skóry. W pomieszczeniach mieszkalnych, w których przebywają dzieci, najwyższa temperatura nagrzewania spirali elementu emitującego podczerwień nie powinna przekraczać 65 ° C ^oZ.

Promienniki podczerwieni można skonfigurować do pracy w trybie automatycznym i stać się częścią wyposażenia inteligentnego domu. Jest to szczególnie wygodne w przypadku domów wiejskich, które są puste w okresie zimowym – można wykluczyć spadek temperatury w pomieszczeniach mieszkalnych, ustawiając promienniki IR tak, aby utrzymywały w nich temperaturę na optymalnym poziomie 5 ^oZ.

Jak promieniowanie podczerwone wpływa na ludzi

Generalnie promieniowanie podczerwone jest bezpieczne dla człowieka – ponadto poprawia ogólne samopoczucie. Należy jednak pamiętać, że bezpośredni wpływ promieniowania promiennika podczerwieni jest podobny do napromieniowania promieni słonecznych, pod którym w letnie popołudnie bez ochrony nakrycia głowy dochodzi do przegrzania. W pogodny dzień na słońcu promieniowanie cieplne działa o natężeniu około 400 W / m² – udar cieplny jest nieunikniony. Ogrzewanie promieniowaniem podczerwonym o natężeniu powyżej 150 W / m² niebezpieczne dla ludzi, ponieważ może osłabiać układ odpornościowy, zaburzać strukturę cząsteczek białka. Optymalne dla osoby dorosłej będzie promieniowanie podczerwone, którego natężenie mieści się w przedziale od 60 do 100 W / m².

Unikaj krótkofalowych promienników podczerwieni, które mogą przenikać do ludzkiego ciała. Promienniki podczerwieni długofalowe są generalnie bezpieczne, ale należy je montować ściśle na wysokości deklarowanej przez producenta – im mniejsza odległość od napromieniowanej powierzchni, tym większe natężenie promieniowania do niej dociera. Jeśli podczas chodzenia lub siedzenia pod promiennikiem podczerwieni pojawia się uczucie dyskomfortu, należy zmniejszyć jego natężenie promieniowania. Z tego punktu widzenia prawidłowe byłoby zainstalowanie kilku grzejników małej mocy niż jednej, ale dużej mocy..

W przypadku promienników podczerwieni na olej napędowy i gaz należy bezwzględnie przestrzegać jednej zasady – umieszczać je tylko na zewnątrz.!

Promienniki podczerwieni – jak je wybrać

Przede wszystkim promiennik podczerwieni nie jest tak egzotyczny, jak się wydaje na pierwszy rzut oka – w ZSRR istniały takie sprzęty gospodarstwa domowego, które z pozoru przypominają okrągłą misę instalacji radarowej. Odbłyśnik okrągły, wklęsły pośrodku stożka ceramicznego, wokół którego owinięta jest nieosłonięta wężownica grzejna, po włączeniu rozgrzewa się do czerwoności – pamiętaj?

Takie urządzenia grzewcze na podczerwień nie były produkowane od około 15 lat – są szczerze mówiąc niebezpieczne, tk. może doprowadzić do pożaru, nie wspominając o spalaniu tlenu.

Studiując nowoczesne typy elektrycznych promienników podczerwieni, rozważmy szczegółowo dwa z nich – z elementem grzejnym w rurce kwarcowej oraz w metalowej obudowie. Rura kwarcowa ma tylko jedną zaletę – sprawność takiej grzałki jest nieco wyższa niż metalowej płyty promieniującej ciepło o około 5%. Temperatura nagrzewania cewki wewnątrz rurki kwarcowej przekracza 600 ^oC, emitowany przez niego strumień ciepła jest wystarczająco silny – z tego powodu takie promienniki podczerwieni są instalowane na piecach Shawarma. Jak wspomniano powyżej, żywotność rurki kwarcowej jest krótka, a jej wymiana będzie sporo kosztować – koszt rury kwarcowej to znaczna część ceny samej grzałki..

Promienniki podczerwieni z niskotemperaturowym spiralnym elementem grzejnym wewnątrz płyty aluminiowej (element emitujący ciepło) nie nagrzewają się powyżej 300 ^oC, ich jedynym minusem „roboczym” jest ciche trzaskanie – stal nierdzewna tworząca spiralę i aluminium mają różne współczynniki rozszerzalności, jest to normalne i nie powinno budzić obaw. Dokładnie przestudiuj wewnętrzną strukturę takiego grzejnika, znajdując charakterystykę elementu grzejnego, płyty termopromieniującej, obudowy, izolatora i folii.

Dlatego prosimy sprzedawcę, aby zdjął zewnętrzną osłonę z grzejnika, dokładnie przestudiował jego wewnętrzną strukturę i zadał sprzedawcy pytania:

• Jaka jest grubość warstwy anodowanej na płycie termo-promieniującej? Wysokiej jakości warstwa anodowania powinna mieć co najmniej 25 mikronów. Warstwa o tej grubości zapewni około 20 lat prawidłowej pracy urządzenia, przy mniejszej warstwie płyta wypali się za 3 lata, grzałka odpowiednio się zepsuje. Niestety nie da się z zewnątrz określić grubości warstwy anodowania – trzeba będzie zaufać sprzedawcy;
• Z jakiego metalu jest wykonany element grzejny? Elementy grzejne mogą być wykonane ze stali nierdzewnej lub zwykłego metalu żelaznego, w drugiej wersji grzejnik można montować tylko w pomieszczeniach suchych (balkon i garaż nie są takie);
• dokładnie zbadaj wnętrze metalowej obudowy, nie będzie tutaj pomalowane – to normalne. Upewnij się, że na metalu nie ma śladów rdzy, jeśli takie są, odmów zakupu – oznacza to, że zewnętrzna strona metalu została pomalowana rdzą, która za kilka lat pojawi się na zewnątrz psując wygląd urządzenia;
• Jaka jest grubość folii odblaskowej? Minimalna dopuszczalna grubość to 120 mikronów, jeśli folia jest cieńsza to znaczna część promieni podczerwonych trafi do sufitu i nie będzie odbijana w pożądanym kierunku. Użyć zwykłego długopisu – zdjąć nasadkę i lekko docisnąć folię (nacisk podczas naciskania jest taki sam jak przy ustawianiu igły na kartce papieru). Zakleszczenie się lub pojawienie się dziury w folii powoduje, że jej grubość nie przekracza 100 mikronów – wciskanie na folii o grubości 120 mikronów nie pozostawi prawie żadnego śladu.

Nawiasem mówiąc, obecność wentylatora w konstrukcji promiennika podczerwieni to nie zaleta, a wada – tak naprawdę będzie to zwykły grzejnik konwekcyjny, który wzniesie kurz w pomieszczeniu.

Upewnij się, że sam promiennik IR i jego opakowanie są prawidłowo iw pełni oznakowane – błyszczące naklejki fabryczne (naklejki matowe można wykonać na zwykłej drukarce laserowej), czytelnie wydrukowany tekst, wskazany producent, zgodność z GOST lub TU, wskazana jest data wydania. Uważaj na okres gwarancji – zbyt krótki lub zbyt długi okres z nieznaną marką producenta powinien budzić podejrzenia.