Systemy grzewcze na podczerwień

Jak przenosi się ciepło

Fizyczny proces przenoszenia ciepła z jednego ciała fizycznego do drugiego nazywa się przenikanie ciepła. Ciepło przekazywane jest z gorącego ciała fizycznego do zimnego albo przez bezpośredni kontakt, albo przez przegrodę.

Energia cieplna będzie przenoszona, dopóki temperatury ciał fizycznych nie będą równe. W fizyce ten warunek jest nazywany równowaga termodynamiczna. Przenikanie ciepła zwykle następuje z ciała gorącego do zimnego, co jest w pełni zgodne druga zasada termodynamiki. Zgodnie z tym prawem wszyscy pracują systemy grzewcze.

Jeśli chodzi o fizykę, są trzy podstawowe typy wymiany ciepła: przewodnictwo cieplne, konwekcja i promieniowanie cieplne. Ale w czystej postaci, indywidualnie, praktycznie nie występują, na ogół ciepło jest przekazywane przez kombinację prostych typów. Wyróżnia się głównie trzy rodzaje wymiany ciepła: przenoszenie ciepła, przenoszenie ciepła i metoda przenoszenia ciepła z konwekcją.

Jak działają tradycyjne systemy grzewcze

Tradycyjne systemy grzewcze obejmują systemy wykorzystujące jakiś rodzaj paliwa. Obecnie najczęściej stosuje się gaz, chociaż w niektórych przypadkach stosuje się paliwa płynne i stałe. Ale niezależnie od rodzaju paliwa zasada działania wszystkich tradycyjnych systemów jest taka sama. Ciepło ze spalania paliwa nagrzewa się płyn chłodzącyktóry wchodzi grzejniki grzewcze i ogrzewa powietrze w pokoju. Woda jest wykorzystywana jako nośnik ciepła w tradycyjnych systemach grzewczych, dlatego takie systemy są nazywane woda.

Według wszystkich praw fizyki, ciepłe powietrze unosi się, a zimne powietrze naturalnie przesuwa się w dół. Taki ruch powietrza jest niczym innym, jak wspomniany powyżej. konwekcja. To zimne powietrze tworzy po prostu zimne podłogi, które należy wyeliminować za pomocą „ciepłych podłóg”. Jeśli pomieszczenie jest wystarczająco wysokie (budynek przemysłowy, audytorium lub hala sportowa itp.), Wówczas ogrzewanie całej objętości trwa wystarczająco długo, powstaje rozwarstwienie powietrza.

Unoszące się ciepłe powietrze powoduje przeciąg w pomieszczeniu, ponadto straty ciepła przez dach i ściany rosną, ciepło po prostu opuszcza budynek. W tym przypadku mówią, że ogrzewamy ulicę. Ludzie poniżej znajdują się w strefie zimnego powietrza.

Rysunek 1 pokazuje schematycznie rozkład ciepła podczas działania tradycyjnego systemu grzewczego.

Rysunek 1. Dystrybucja ciepła podczas pracy tradycyjnego systemu grzewczego

Jakie są tradycyjne systemy podgrzewania wody

Głównym urządzeniem systemu chłodzenia wodnego jest kocioł, najczęściej gaz. Woda podgrzewana w kotle jest doprowadzana do grzejników - grzejniki. Do obiegu wody w systemie jest zainstalowany pompajeśli krążenie jest wymuszone, chociaż krążenie może być naturalne. W takim przypadku możesz obejść się bez pompy.

Oprócz tych podstawowych urządzeń i części, system podgrzewania wody zawiera również wiele „pomocniczych”, ale niezbędnych części. Przede wszystkim jest to zbiornik wyrównawczy kompensujący rozszerzalność cieplną wody, złączki do podłączenia rur, zawory powietrzne i wiele innych, niezbędnych do normalnej pracy całego systemu.

W indywidualnym domu do instalacji kotła gazowego wymagane jest dodatkowe pomieszczenie, wyposażone w system wentylacji i komin, nie wspominając o systemie zasilania gazem. W przypadku ciepłownictwa wymagana jest budowa dużej kotłowni i ułożenie całej sieci sieci grzewczych. Cały system jest drogi i skomplikowany.Ale w niektórych przypadkach, na przykład dla małego wiejskiego domu, a jeśli w pobliżu nie ma gazu, musisz wykonać elektryczny system grzewczy.

Najczęściej w takich przypadkach są kotły elektryczne do podgrzewania wody lub różne grzejniki elektryczne. Przede wszystkim są to grzejniki olejowe, kominki elektryczne i grzejniki wentylatorowe o różnych konstrukcjach. Zasadą działania tych urządzeń jest również konwekcja, podobnie jak w systemach podgrzewania wody: najpierw ogrzewa się powietrze, a dopiero potem ściany, meble, ludzi. Taki system jest nieefektywny i nieefektywny.

Promienniki podczerwieni

Różne urządzenia grzewcze na podczerwieńktóre zapewniają racjonalne i ekonomiczne ogrzewanie pomieszczeń w różnorodnych warunkach. Dalej będą rozpatrywane niektóre z tych urządzeń, zasady ich działania.

Z naturalnego punktu widzenia tradycyjne systemy grzewcze nie działają poprawnie. Najpierw powietrze się nagrzewa, a potem wszystko inne. W naturalnych warunkach wszystko dzieje się na odwrót.

Naturalnym źródłem ciepła na Ziemi jest słońce. Promienie słoneczne mają bardzo szerokie spektrum, ale to jego składnik w podczerwieni ogrzewa Ziemię, ludzi, rośliny i wszystkie przedmioty, a z nich powietrze się nagrzewa i stwarza wygodne warunki dla życia ludzkiego.

Na tej zasadzie działają promienniki podczerwieni. Powietrze do promieniowania podczerwonego jest absolutnie przezroczyste, dlatego promienie podczerwone swobodnie docierają do ogrzewanych powierzchni i przedmiotów.

Ryc. 2 pokazuje schematycznie rozkład ciepła podczas korzystania z promiennika podczerwieni.

Rysunek 2. Dystrybucja ciepła za pomocą promiennika podczerwieni

Promieniowanie podczerwone reprezentuje fale elektromagnetyczne o długości fali w zakresie 1 * 10-6 ... 1 * 10-3 mikronów. Intensywność promieniowania cieplnego zależy od długości fali promieniowania podczerwonego: promieniowanie krótkofalowe uzyskuje się w temperaturze ciała promieniującego powyżej 750 ° C. W zależności od zastosowania i konstrukcji temperatura elementu emitującego promiennik podczerwieni może mieścić się w zakresie 100 ... 950 ° C.

Zewnętrzne promienniki podczerwieni

W dość wysokim pomieszczeniu systemy podgrzewania wody, jak wspomniano powyżej, są nieskuteczne, ponieważ całe ciepłe powietrze unosi się.

Dzięki wysokości sufitu 2,5 ... 3,6 m niskotemperaturowe zewnętrzne promienniki podczerwieni o temperaturze grzejnika w zakresie 100 ... 120 ° C będą dość skuteczne i ekonomiczne.

Aby osiągnąć równomierne ogrzewanie pomieszczenia, aby uniknąć pojawienia się stref ciepłych i zimnych, konieczne jest przeprowadzenie ogrzewania przez kilka grzejników, których całkowita moc musi odpowiadać stratom ciepła w budynku. Jeśli wysokość sufitu wynosi 4 m lub więcej, wówczas jest całkiem akceptowalne i bezpieczne stosowanie grzejników o temperaturze powierzchni promieniującej do 200 ° C i wyższej. Takie grzejniki nazywane są wysoką temperaturą.

Konstrukcja i zasada działania emiterów jest taka, że ​​ich instalacja jest możliwa na dowolnej wysokości. Jeśli pomieszczenie jest bardzo duże, takie jak magazyn lub hangar, promienniki podczerwieni można zainstalować tylko nad miejscami pracy, w miejscach, w których znajdują się ludzie, co oszczędza energię.

Panelowy system ogrzewania promiennikowego:

Grzałka niskotemperaturowa Jest to metalowe pudełko z umieszczonym wewnątrz niego grzejnikiem. Powierzchnia promieniująca jest obrabiana specjalnymi materiałami zapewniającymi maksymalną intensywność promieniowania cieplnego, emisję energii cieplnej promieniowania. Współczynnik emisji cieplnej z najbardziej zaawansowanych grzejników sięga 90%. W dużej mierze powierzchnia promieniująca jest promowana przez fakt, że powierzchnia promieniująca staje się wytłoczona, nierówna. Pozwala to zwiększyć jego powierzchnię co najmniej 2,5 ... 3 razy.

Grzejniki wysokotemperaturowe reprezentują również obudowę w kształcie pudełka, w której znajduje się jeden lub więcej elementów grzejnych. Ciepło tych elementów jest przenoszone na profil aluminiowy, którego powierzchnia promieniująca jest pokryta specjalną ceramiką, co pozwala obniżyć temperaturę powierzchni promieniującej poprzez zwiększenie współczynnika emisji strumienia promieniowania.

Przestrzeń między obudową a elementami grzejnymi jest wypełniona odpornym na ciepło wysokiej jakości izolatorem ciepła, osiągając w ten sposób pełne bezpieczeństwo przeciwpożarowe całe urządzenie jako całość. Taka izolacja termiczna jest charakterystyczna zarówno dla grzejników wysokotemperaturowych, jak i niskotemperaturowych.

Niektóre firmy, na przykład Thermatex, Armh5, Rockfon, produkują promienniki podczerwieni do montażu w sufitach kasetowych, co po raz kolejny mówi ognioodporne promienniki podczerwieni.

Jednym z nowych produktów na rynku są lusterka emitujące ciepło. Ich warstwa odblaskowa jest również elementem grzewczym. Maksymalna temperatura powierzchni lustra nie przekracza 75 ° C, co jest całkowicie bezpieczne dla innych. W saunie lub łazience takie lustro nie zaparowuje, nie zmienia naturalnego poziomu wilgotności i idealnie pasuje do wystroju pomieszczenia, jest przyjazne dla środowiska.

Jak wykazały różne badania, widmo częstotliwości termicznej ogrzewania w podczerwieni jest całkowicie bezpieczne dla ludzi. Potwierdzają to badania nie tylko producentów, ale także wyniki niezależnych badań. Bezpieczeństwo urządzeń na podczerwień potwierdzają również certyfikaty zgodności wydane zarówno przez rosyjskie, jak i zagraniczne służby sanitarne.

Różne firmy produkują promienniki podczerwieni głównie typu sufitowego, odpowiednie do stosowania w dowolnych pomieszczeniach: przemysłowych, mieszkalnych, rolniczych, mokrych, a nawet wybuchowych.

Wiele firm produkuje również grzejniki ścienne, podłogowe i przenośne, montowane na stojakach. Znane są promienniki podczerwieni, w których stosuje się gaz.

Promienniki podczerwieni

Ostatnio, jako dodatkowe lokalne grzejniki, różne elementy wnętrza stają się coraz bardziej popularne: grzejniki malarskie, listwy przypodłogowe, ciepłe panele ścienne.

Takie elementy grzejne składają się z włókien węglowych połączonych równolegle ze sobą. W grzejnikach nie ma jednej, a nawet dwustu takich nici, dzięki czemu każdy wątek działa bez przeciążeń, przydzielona przez niego moc jest bardzo mała. Dlatego wykluczone jest występowanie przeciążeń i przegrzania, niezawodność takich grzejników jest bardzo wysoka, żywotność osiąga 10 lat lub więcej.

Zalety promienników podczerwieni

Jedną z zalet promienników podczerwieni jest to, że ciepło, tworząc przeciągi i unoszące się chmury pyłu, nie przechodzi pod sufit, jak w przypadku ogrzewania konwekcyjnego. Poziom pól elektromagnetycznych w systemach podczerwieni jest znacznie niższy niż w wielu domowych urządzeniach elektrycznych, tlen nie jest spalany, wilgotność powietrza w pomieszczeniu nie spada, pozostaje na naturalnym poziomie.

Ciepło w pomieszczeniu jest odczuwalne natychmiast po włączeniu, powierzchnie otaczających przedmiotów prawie natychmiast stają się ciepłe. W takim przypadku nie jest konieczne równomierne ogrzewanie całego pomieszczenia, możliwe jest utworzenie oddzielnych wygodnych stref, na przykład w pobliżu telewizora lub nad biurkiem lub biurkiem komputerowym.

Niewątpliwą zaletą urządzeń na podczerwień jest ich niewielki rozmiar i mobilność. Dzięki tym parametrom oszczędzana jest powierzchnia użytkowa, sprzęt można łatwo przenosić, instalować i demontować. Promienniki podczerwieni są bardzo skuteczne w budynkach o słabej izolacji termicznej i wysokich sufitach, mają niewielki wpływ na wentylację.

Instalacja promienników podczerwieni o odpowiedniej mocy jest możliwa nawet w otwartych przestrzeniach. Na przykład nad stolikami w letniej kawiarni.W przeciwieństwie do tradycyjnego systemu podgrzewania wody instalacja skomplikowanego, kosztownego sprzętu nie jest wymagana: rury, kotły, pompy itp. Podczas instalowania ogrzewania na podczerwień znikają problemy, takie jak rozmrażanie rur przy wyłączonym systemie. Po ponownym włączeniu prądu ogrzewanie na podczerwień będzie znów działać, jakby nic się nie wydarzyło.

Za pomocą nowoczesnych programowalnych termostatów można utrzymać temperaturę w zakresie 5 ... 30 ° C, ustawiając ją dla każdego pomieszczenia osobno.

W porównaniu z grzejnikami konwekcyjnymi urządzenia na podczerwień są o 20 ... 25% bardziej ekonomiczne, aw przypadku korzystania z dwóch taryf za energię elektryczną oszczędności mogą osiągnąć 40 ... 45%.

Boris Aladyshkin