Солнце в личное пользование. Как работает инфракрасный обогреватель?

Их используют как вспомогательный и как основной тип отопления, включают в сеть при минусовой температуре. Они согревают даже зимой на улице и незаменимы, когда нужно моментальное тепло. Все это инфракрасные обогреватели. Давайте с ними ближе знакомиться.

Немного физики

Для тех, кто подзабыл школьные уроки, краткое содержание курса физики. Если все электромагнитные волны, которые есть в природе, собрать в одну пирамиду, у ее основания будут излучения с самой большой длиной волны и самой низкой частотой. Выше – длина волны уменьшается, частота увеличивается.

• Фундамент пирамиды – низкочастотное излучение (подводная связь), за ним – радиоволны (эфирное радио и ТВ, МРТ). Высокочастотные излучения (микроволны) закрывают спектр радиоволн (блютуз, сотовые, микроволновки).
• Следующий этаж пирамиды – инфракрасное излучение (ИК). Человек его чувствует как поток тепла. Увидеть эти волны можно только через тепловизор. Именно так воспринимают наш мир змеи. Верхняя часть инфракрасного спектра заходит на следующий этаж – волны света.
• Световое излучение. Единственные электромагнитные волны, которое улавливает глаз человека (огонь, лампочка накаливания).
• Еще выше, а мы уже близко к вершине пирамиды, начинаются снова невидимые волны: ультрафиолет, рентген, гамма-излучение.

Инфракрасные лучи не опасны?

Для чего мы вспомнили курс физики? Для того, чтобы понять, как работают инфракрасные обогреватели, и не путать ИК-излучение с рентгеном или микроволновкой. Все эти волны расположены на разных этажах пирамиды и отличаются так, как отличается физическое состояние пара, кипятка, льда и просто воды, хотя все это H2O. Инфракрасное излучение распространяют все объекты с температурой выше абсолютного нуля. Чем оно опасно? Тем же, чем опасно ИК-излучение чашки чая или другого человека (мы тоже распространяем лучи). Т.е. ничем. Инфракрасные волны – это тепло, которое мы чувствует от костра, хотя на улице может быть мороз, это жар от горящих дров в печи. Чтобы предмет начал излучать вместе с ИК-волнами опасный ультрафиолет, его нужно раскалить выше 4000 градусов (температура холодной звезды или работающего сварочного аппарата).

Тепло прямого действия

Конвекция – это передача тепла согретым воздухом. По такому физическому принципу работают все классические системы отопления: тёплый воздух поднимается к потолку, охлаждается и спускается вниз. И так по кругу. Самая высокая температура всегда вверху, у пола – прохлада. Если бы солнце отапливало нас как обычная батарея, оно согревало бы воздух, а воздух должен был бы согревать землю. Вряд ли в этом случае промерзшая почва когда-нибудь бы оттаивала. Но в природе все устроено иначе. Солнечные лучи согревают землю, а земля согревает воздух. Этот вид теплообмена так и называется – лучистый.

Как работают инфракрасные обогреватели? Так же, как и солнце, поэтому они не похожи на все остальные отопительные приборы. ИК волны передают энергию полу, мебели, стенам – всему, что не прячется в тени от лучей. Предметы нагреваются (темные – больше, светлые – меньше) и делятся теплом с воздухом.

Принцип работы инфракрасного обогревателя

В работе ИК-устройств нет никакого космоса и чудо-элементов. Конструктивно обогреватели разделяют на три категории.

• Обогреватель с панелью. ТЭН (спираль) встроен в металлическую, чаще алюминиевую, пластину. При включении она нагревается и излучает тепловые волны. От центра панели лучи расходятся под прямым углом. Чтобы расширить зону обогрева, края пластины загибают, увеличивая угол до 120°. Стеклянные или керамические пластины выглядят как декоративные плиты на пол или стены.
• Обогреватель с отражателем. Модели с ламповым нагревателем и зеркальной панелью за ним. Быстро нагреваются, поток энергии – сильный.
• Пленочные обогреватели. Гибкие и легкие, толщиной 1,5 мм.

Источник энергии ИК обогревателей – в основном электричество. Любой электрический обогреватель, если постоянно включен, охотно «кушает» киловатты. Инфракрасные обогреватели экономичнее конвекционных на 15%. Наличие терморегулятора делает прибор еще бережливее.

Газовые ИК конструкции в помещении редко используют. Но они незаменимы, когда хочется тепла на улице, например, в беседке. Как работает инфракрасный газовый обогреватель? Газ сгорает, нагревая до 900 градусов керамическую панель. Раскаленная пластина посылает мощный поток тепловых волн в нужном направлении. Грейся себе в лучах, любуясь снежными пейзажами.

Лови волну!

ИК устройства классифицируют по длине волны. Чем она короче, тем выше температура и тем дальше человек должен находиться от излучателя.

• Длинноволновые (от 100 – это спектр тепловых волн человека – до 5,5 мкм). К ним относятся панельные инфракрасные обогреватели. Они одновременно и конвекционные (греют воздух), и лучистые (направляют мягкие потоки тепла). Нагрев поверхности – до 300 градусов. Обогреватели называют темными, потому что на глазок определить, работает он или нет, не получится – нагреватель не накаляется. Используются в домах и офисах с высотой потолка до 3 метров для постоянного и временного обогрева.
• Средневолновые (от 5,5 до 1,5 мкм). Мы приближаемся к видимому спектру тепловых волн, поэтому уже замечаем свечение. Излучатель нагревается до 700 градусов. Это кварцевые трубки, карбоновые лампы. В качестве постоянного отопления не используют. При включении желательно не находиться с ними вплотную.
• Коротковолновые (от 1,5 до 0,74 мкм). Нагреватели раскаляются до 1000 и больше градусов. Галогеновая ИК лампа накаляется до 2000 градусов. К ним, как к горящему костру, приближаться вплотную опасно. Распространяют весь спектр ИК-волн и захватывают волны следующего спектра, который хорошо видит человек – световое излучение. Поэтому их называют светлыми. Коротковолновые обогреватели устанавливают на потолках высотой не меньше 6-7 метров в заводских цехах, магазинах, складах.

Как выбрать обогреватель?

Приборы переносные и стационарные, потолочные и настенные, встраиваемые и нет, металлические и пленочные. Запутаешься, пока выбираешь. С чего начать?

• Определяемся с мощностью. На 10 кв. м в среднем достаточно 1 кВт. Почему в среднем? Если помещение не утеплено, там гуляют сквозняки, мощность нужно выбирать с запасом на 20-30%. Если обогреватель будет дополнительным отоплением, то наоборот.
• На комнату 20 кв. м лучше взять два устройства по 1 кВт, чем одно в 2 кВт. Мощный прибор будет жарить в зоне действия лучей, а в его тени останется свежая прохлада.
• Для потолочного монтажа нужно соотнести габариты комнаты и технические характеристики обогревателя. Мощные приборы крепятся выше, послабее – ниже. Есть обогреватели с подвесом 2,4 м, есть – 6 м. Офисный вариант – встраиваемые ИК-панели под размер секций навесных потолков. Лучи, направленные с потолка, согревают пол и снижают разницу между температурой внизу и вверху комнаты.
• Для стен подходят панельные и пленочные устройства. Панельные мощнее. Керамические и кварцевые долго нагреваются, зато после выключения так же долго остаются горячими. Стеклянные панели дорогие, и интерьер им нужен соответствующий. Пленочные дешевые, бывают в виде картин или секций без декора, которые укладывают для подогрева пола, стен (под гипсокартон), на потолок.
• Напольные, настольные устройства – ламповые или панельные обогреватели. Направление потока излучения легко отрегулировать. Хороши для быстрого нагрева конкретной зоны в помещении.
• Зная, как работает газовый инфракрасный обогреватель, легко понять, почему его так ценят на открытых террасах кафе. Ламповые обогреватели также отлично согреют и на улице, и на холодной веранде.
• Ламповые или ИК-устройства с открытым ТЭНом помогают быстро подсушить краску, побороть сырость и плесень на стенах.

Инфракрасные обогреватели выпускались еще в СССР. Сейчас инженеры и дизайнеры подарили им вторую молодость. Устройство не похоже на традиционные отопительные приборы. Но если понять его суть, у вас будет надежный экономный источник тепла. Солнце, а не обогреватель.