Infračervené topné systémy

Jak se teplo přenáší

Fyzický proces přenosu tepla z jednoho fyzického těla do druhého se nazývá přenos tepla. Teplo se přenáší z horkého fyzického těla do studeného těla buď přímým kontaktem, nebo prostřednictvím přepážky.

Tepelná energie bude přenášena, dokud nebudou teploty fyzických těles stejné. Ve fyzice se tato podmínka nazývá termodynamická rovnováha. K přenosu tepla obvykle dochází z horkého do studeného těla, což je zcela konzistentní druhý zákon termodynamiky. Podle tohoto zákona každý pracuje topné systémy.

Pokud jde o fyziku, existují tři základní typy přenosu tepla: tepelná vodivost, konvekce a tepelné záření. Ale ve své čisté formě se jednotlivě prakticky nevyskytují, obecně se teplo přenáší kombinací jednoduchých typů. Rozlišují se zejména tři typy přenosu tepla: přenos tepla, přenos tepla a metoda přenosu tepla s konvekčním paprskem.

Jak fungují tradiční topné systémy

Tradiční systémy vytápění zahrnují ty systémy, které používají nějaký druh paliva. V současné době se nejčastěji používá plyn, i když v některých případech se používají kapalná a pevná paliva. Ale bez ohledu na druh paliva je princip fungování všech tradičních systémů stejný. Teplo ze spalování paliva se zahřívá chladicí kapalinakterý přichází topná tělesa a ohřívá vzduch v místnosti. Voda se v tradičních topných systémech používá jako nosič tepla, proto se tyto systémy nazývají voda.

Podle všech fyzikálních zákonů stoupá teplý vzduch a studený vzduch přirozeně klesá. Takový pohyb vzduchu není nikdo jiný, než výše uvedený. konvekce. Tento studený vzduch jen vytváří studené podlahy, které musí být odstraněny zařízením „teplých podlah“. Pokud je místnost dostatečně vysoká (výrobní budova, hlediště nebo sportovní hala, atd.), Pak vytápění celého objemu trvá dostatečně dlouho, vytvoří se stratifikace vzduchu.

Rostoucí teplý vzduch vytváří v místnosti průvan, navíc se zvyšují tepelné ztráty přes střechu a stěny, teplo prostě opouští budovu. V tomto případě říkají, že zahříváme ulici. Lidé dole jsou v zóně studeného vzduchu.

Obrázek 1 schematicky ukazuje distribuci tepla během provozu tradičního topného systému.

Obrázek 1. Rozvod tepla během provozu tradičního topného systému

Jak jsou tradiční systémy ohřevu vody

Hlavním zařízením systému chlazení vody je kotel, nejčastěji plyn. Voda ohřátá v kotli je vedena do radiátorů - radiátory. Pro oběh vody v systému je nainstalován čerpadlopokud je cirkulace nucena, i když cirkulace může být přirozená. V tomto případě se můžete obejít bez čerpadla.

Kromě těchto základních zařízení a částí obsahuje systém ohřevu vody také mnoho „pomocných“, ale nezbytných částí. Především jde o expanzní nádrž, která kompenzuje tepelnou roztažnost vody, armatury pro spojovací potrubí, vzduchové ventily a mnohem více, které jsou nezbytné pro normální provoz celého systému jako celku.

V samostatném domě pro instalaci plynového kotle je nutná další místnost vybavená ventilačním systémem a komínem, nemluvě o systému dodávky plynu. V případě dálkového vytápění je nutná výstavba velké kotelny a položení celé sítě topných sítí. Celý systém je nákladný a komplikovaný.Ale v některých případech, například, pro malý venkovský dům, a pokud není poblíž žádný plyn, musíte vytvořit elektrický topný systém.

Nejběžnější jsou v takových případech elektrické kotle pro ohřev vody nebo různé elektrické ohřívače. Nejprve to jsou olejové radiátory, elektrické krby a ohřívače ventilátorů různých provedení. Princip činnosti těchto zařízení je také konvekce, jako v systémech ohřevu vody: nejprve se ohřívá vzduch a teprve poté stěny, nábytek, lidé. Takový systém je neefektivní a neefektivní.

Infračervené ohřívače

Různé infračervené topné přístrojekteré poskytují racionální a hospodárné vytápění prostor v nejrůznějších podmínkách. Dále budou považována některá z těchto zařízení, zásady jejich fungování.

Z přirozeného hlediska nefungují tradiční topné systémy správně. Nejprve se vzduch zahřeje a potom všechno ostatní. Za přirozených podmínek se všechno děje opačně.

Přirozeným zdrojem tepla na Zemi je slunce. Sluneční paprsky mají velmi široké spektrum, ale je to jeho infračervená složka, která zahřívá Zemi, lidi, rostliny a všechny objekty, a od nich se vzduch zahřívá a vytváří pohodlné podmínky pro lidský život.

Fungují na tomto principu infračervené ohřívače. Vzduch pro infračervené záření je absolutně průhledný, a proto infračervené paprsky volně zasahují k vyhřívaným povrchům a předmětům.

Obrázek 2 schematicky ukazuje distribuci tepla při použití infračerveného ohřívače.

Obrázek 2. Distribuce tepla pomocí infračerveného topení

Infračervené záření představuje elektromagnetické vlny s vlnovou délkou v rozsahu 1 * 10-6 ... 1 * 10-3 mikronů. Intenzita tepelného záření závisí na vlnové délce infračerveného záření: paprsky krátkých vln se získají při teplotě vyzařujícího tělesa nad 750 ° C. V závislosti na aplikaci a konstrukci může být teplota vyzařovacího prvku infračerveného ohřívače v rozmezí 100 ... 950 ° C.

Přívěsné infračervené topení

V poměrně vysoké místnosti jsou systémy vytápění vody, jak bylo uvedeno výše, neúčinné, protože stoupá veškerý teplý vzduch.

S výškou stropu 2,5 ... 3,6 m budou nízkoteplotní infračervené ohřívače s teplotou emitoru v rozsahu 100 ... 120 ° C docela efektivní a hospodárné.

Aby se dosáhlo rovnoměrného vytápění místnosti, aby se zabránilo vzniku teplých a studených zón, je nutné provést vytápění několika topnými tělesy, jejichž celkový výkon musí odpovídat tepelným ztrátám budovy. Pokud je výška stropu 4 m nebo více, je zcela přijatelné a bezpečné používat ohřívače s radiační povrchovou teplotou až 200 ° C a vyšší. Takové ohřívače se nazývají vysoká teplota.

Konstrukce a princip činnosti zářičů jsou takové, že jejich instalace je možná v jakékoli výšce. Pokud je místnost velmi velká, například sklad nebo hangár, mohou být infračervená topidla instalována pouze nad pracovišti, na místech, kde se lidé nacházejí, což šetří energii.

Sálavý topný systém:

Nízkoteplotní topení Jedná se o kovovou krabici s uvnitř umístěným distribuovaným topením. Sálavý povrch je ošetřen speciálními materiály, které zajišťují maximální intenzitu tepelného záření, emisi tepelné sálavé energie. Koeficient tepelné emise z nejmodernějších topných těles dosahuje 90%. Vyzařovací povrch je do značné míry podporován skutečností, že vyzařovací povrch je kopcovitý. To vám umožní zvětšit jeho plochu nejméně 2,5 ... 3krát.

Ohřívače vysoké teploty Rovněž představují krabicovité pouzdro, uvnitř kterého je umístěn jeden nebo více topných prvků. Teplo těchto prvků se přenáší na hliníkový profil, jehož sálavý povrch je potažen speciální keramikou, což umožňuje snížit teplotu sálavého povrchu zvýšením emisního koeficientu toku záření.

Prostor mezi pláštěm a topnými prvky je vyplněn tepelně odolným vysoce kvalitním tepelným izolátorem, čímž je dosaženo plného výkonu požární bezpečnost celé zařízení jako celek. Taková tepelná izolace je charakteristická pro vysokoteplotní i nízkoteplotní topná tělesa.

Některé společnosti, například Thermatex, Armh5, Rockfon, vyrábějí infračervené ohřívače pro instalaci do kazetových stropů, což opět říká požární bezpečnostní infračervená topidla.

Jedním z nových produktů na trhu jsou tepelná zrcadla. Jejich reflexní vrstva je také topným prvkem. Maximální povrchová teplota zrcátka nepřesahuje 75 ° C, což je pro ostatní zcela bezpečné. V sauně nebo v koupelně takové zrcadlo nezmlžuje, nemění přirozenou úroveň vlhkosti a perfektně zapadá do designu místnosti, je šetrné k životnímu prostředí.

Jak ukázaly různé studie, tepelné frekvenční spektrum infračerveného ohřevu je pro člověka naprosto bezpečné. Potvrzují to studie nejen výrobců, ale také výsledky nezávislých zkoušek. Bezpečnost infračervených zařízení je rovněž potvrzena osvědčeními o shodě vydanými ruskými i zahraničními hygienickými službami.

Různé firmy vyrábějí infračervená topná tělesa, zejména stropního typu, vhodná pro použití v jakékoli místnosti: průmyslové, obytné, zemědělské, mokré nebo dokonce výbušné.

Mnoho společností také vyrábí nástěnné radiátory, podlahové a přenosné, namontované na stojanech. Infračervené ohřívače, ve kterých se používá plyn, jsou známy.

Infračervené ohřívače obrazu

V poslední době se jako další lokální ohřívače stávají stále více populární různé prvky interiéru: ohřívače nátěrových hmot, základní desky, teplé nástěnné panely.

Takové ohřívací prvky sestávají z uhlíkových vláken vzájemně spojených paralelně. V topných tělesech není ani jedno, ani dvě stě takových nití, díky čemuž každé vlákno pracuje bez přetížení, alokovaná energie je velmi malá. Proto je vyloučen výskyt přetížení a přehřátí, spolehlivost těchto ohřívačů je velmi vysoká, životnost dosahuje 10 a více let.

Výhody infračervených ohřívačů

Jednou z výhod infračervených ohřívačů je to, že teplo, vytvářející průvan a zvyšující se oblaky prachu nejde pod strop, jako v případě konvekčních topných systémů. Úroveň elektromagnetických polí infračervených systémů je mnohem nižší než u mnoha domácích elektrospotřebičů, kyslík není spálen, vlhkost vzduchu v místnosti neklesá, zůstává na přirozené úrovni.

Teplo v místnosti je cítit okamžitě po zapnutí, povrchy okolních objektů se téměř okamžitě zahřejí. V tomto případě není nutné rovnoměrně vytápět celou místnost, je možné vytvořit samostatné pohodlné zóny, například v blízkosti TV nebo nad stolem nebo počítačovým stolem.

Nepochybnou výhodou infračerveného zařízení je jeho malá velikost a pohyblivost. Díky těmto parametrům je využitelná plocha uložena, zařízení se snadno přemísťuje, instaluje a demontuje. Infračervená topidla jsou velmi účinná v budovách se špatnou tepelnou izolací a vysokými stropy, mají malý vliv na větrání.

Instalace infračervených ohřívačů o příkonu je možná i na otevřených prostranstvích. Například u stolů v letní kavárně.Na rozdíl od tradičního systému ohřevu vody není nutná instalace složitého nákladního vybavení: potrubí, kotle, čerpadla atd. Při instalaci infračerveného vytápění zmizí problémy, jako je odmrazovací potrubí, když je systém vypnutý. Když znovu zapnete elektřinu, infračervené topení bude fungovat znovu, jako by se nic nestalo.

S pomocí moderních programovatelných termostatů je možné udržovat teplotu v rozsahu 5 ... 30 ° C a nastavit ji pro každou místnost zvlášť.

Ve srovnání s konvekčními ohřívači jsou IR zařízení ekonomičtější o 20 ... 25% a v případě použití dvou tarifů za elektřinu mohou úspory dosáhnout 40 ... 45%.

Boris Aladyshkin