Плюсы и минусы инфракрасных обогревателей

Особенности различных типов инфракрасных обогревателей

Результат работы ИК-обогревателя похож на воздействие Солнца. Лучистое тепло греет сразу человека, минуя воздух, что повышает КПД прибора. Постепенно нагреваются стены и предметы, которые тоже начинают отражать тепло. По типу энергоносителя все инфракрасные обогреватели делятся на электрические, газовые и жидкотопливные. Для отопления бытовых помещений используют электрические и газовые ИК обогреватели. При этом газовые используют намного реже. 

Электрические ИК-обогреватели

Электрические инфракрасные обогреватели можно условно разделить на световые и темновые. Световые или коротковолновые ИК обогреватели в качестве нагревательного элемента имеют стеклянные трубки с заключенными внутрь спиралями. Они способны нагреваться до температуры более 600 C и излучают довольно яркий свет. Эти приборы производят очень интенсивный обогрев в том направлении куда обращены их нагревательные элементы. 

Темновые или длинноволновые ИК обогреватели имеют рабочую температуру мене 600 C и выпускаются в виде тепловыделяющих панелей и пленок. Чаще всего такие обогреватели имеют рабочую температуру от 300 C до 400 C. Это позволяет вешать такие приборы на стену или потолок. ИК обогреватели такого типа не способны перегреть тело человека, их можно включать на продолжительное время.

Принцип работы электрического инфракрасного обогревателя заключается в подаче напряжения на нагревательный элемент, где благодаря внутренней конструкции тепловая энергия преобразуется в электромагнитные волны, излучающиеся в инфракрасном диапазоне, а металлический отражатель содействует их распространению по помещению. В случае тонких пластин (настенные модели) тепло распространяется на короткие дистанции.

Человек ощущает ИК-лучи в диапазоне от 5.6 до 100 мкм, отталкиваясь от чего производят нагреватели с коротким (2-4 м), средним (3-6 м) и дальним (6-12 м) действием. В зависимости от этого отопители применяют как в обычных домах и квартирах, так и на производстве для обогрева цехов и ангаров.

Электрические ИК-обогреватели выпускают в вертикальных и горизонтальных корпусах. По типу установки они бывают напольными-низкими, напольными с высокой стойкой, настенными и потолочными. Оборудование эффективно как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе.

Газовые ИК-обогреватели

Принцип работы газового инфракрасного обогревателя схож по конечному итогу с электрическим — здесь тоже выделяется лучистое тепло в инфракрасном диапазоне. Но для его создания используется керамическая пластина. Она нагревается от подачи природного газа и воздуха, объединяющихся в смесительной камере, где происходит беспламенное горение. В результате основное тепло отдается пористой керамической пластине. Нагретая керамика начинает отдавать ИК-лучи в помещение.

Этот вид оборудования более мобилен, поскольку работает от баллона. Последний устанавливается рядом или может быть отведен от аппарата благодаря длинному шлангу. Конструкция некоторых обогревателей разрешает прятать баллон внутри корпуса.

По форме и типу газовые ИК-обогреватели бывают:

• бытовые (дом, дача);
• походные (для палатки);
• на высокой стойке (для уличных кафе, смотровых площадок).

Теперь, понимая принцип работы основных типов этого оборудования, давайте рассмотрим достоинства и недостатки инфракрасных обогревателей относительно масляных или конвекционных. Это поможет сделать грамотный выбор для отопления квартиры, дома, открытой площадки или рабочего места.

Минус №1. Припекание

Тепло инфракрасных обогревателей аналогично теплу от печи, костра или солнца (но без ультрафиолета). Сильная интенсивность такого тепла вначале кажется приятной, но через некоторое время может вызвать дискомфорт. Во избежание этого не следует устанавливать мощные обогреватели на низкие полки

Обращайте внимание на характеристику «Минимальная высота установки» потолочных инфракрасных обогревателей, чтобы избежать эффекта, когда кажется, что голова сейчас «закипит», а ногам холодно

Разновидности моделей

Сегодня в магазинах можно приобрести различные виды инфракрасных обогревателей. Рассмотрим их более подробно, указав на главные особенности.

Энергосберегающие потолочные

Размещают подобные модели с помощью крепёжных элементов, которые монтируются к потолку на высоте от 2,4 до 3,5 м. Изменять эти показатели удаётся с помощью регулируемых тросов. Устанавливать такой обогреватель необходимо на расстоянии не меньше 3 или 5 см от потолка.

Фото 3. Потолочный инфракрасный обогреватель в частном деревянном доме. Прибор расположен на некотором расстоянии от потолка.

Их особенностью является то, что размещают потолочные устройства чаще всего в гаражах, офисах, открытых летних площадках, кафе, дачах. В некоторых случаях могут использоваться для повышения температуры в теплицах.

Настенные

Служат самостоятельным источником отопления в помещении различной величины. Настенные приборы обязательно должны быть оснащены термостатом, который не только сможет регулировать температуру нагрева, но также задавать время включения и выключения прибора.

Вешают анализируемые устройства на расстоянии не меньше 5 см под окнами или над дверью. В зависимости от стоимости, обогреватели могут иметь красивую роспись, декоративную отделку камнем, плиткой.

Внимание! Специалисты советуют приобретать обычные, не окрашенные дополнительной росписью обогреватели, поскольку некачественная краска в процессе нагревания может выделять вредные для организма вещества

Напольные

Большинство этих моделей являются переносными. При значительном весе устройства, оно обязательно дополнительно оборудуется колёсами, что облегчает процесс его транспортировки.

Фото 4. Несколько напольных инфракрасных лампы-обогревателей. Изделия служат не только для обогрева, но и для украшения интерьера.

Их особенностью является то, что применяют напольные инфракрасные обогреватели исключительно как дополнительный источник тепла. Устанавливать в квартире рядом с диваном, креслом, розеткой — запрещено.

Важно! Во время использования следите за тем, нет ли перегрева шнура. В противном случае это может привести к расплавлению проводки и короткому замыканию

Источники инфракрасного излучения

Вообще говоря, любое тело, нагретое до определенной температуры, излучает тепловую энергию в инфракрасном диапазоне спектра электромагнитных волн и может передавать эту энергию посредством лучистого теплообмена другим телам. Передача энергии происходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, при этом, разные тела имеют различную излучающую и поглощающую способность, которая зависит от природы двух тел, от состояния их поверхности и т.д.

Электромагнитное излучение обладает квантово-фотонным характером. При взаимодействии с веществом фотон поглощается атомами вещества, передавая им свою энергию. При этом возрастает энергия тепловых колебаний атомов в молекулах вещества, т.е. энергия излучения переходит в теплоту.

Суть лучистого отопления состоит в том, что горелка, являясь источником излучения, генерирует, формирует в пространстве и направляет тепловое излучение в зону обогрева. Оно попадает на ограждающие конструкции (пол, стены), технологическое оборудование, людей, находящихся в зоне облучения, поглощается ими и нагревает их. Поток излучения, поглощаясь поверхностями, одеждой и кожей человека, создает тепловой комфорт без повышения температуры окружающего воздуха. Воздух в обогреваемых помещениях, оставаясь практически прозрачным для инфракрасного излучения, нагревается за счет «вторичного тепла», т.е. конвекции от конструкций и предметов, нагретых излучением.

Диапазоны инфракрасного излучения

Объекты обычно испускают инфракрасное излучение во всём спектре длин волн, но иногда только ограниченная область спектра представляет интерес, поскольку датчики обычно собирают излучение только в пределах определенной полосы пропускания. Таким образом, инфракрасный диапазон часто подразделяется на более мелкие диапазоны.

Обычная схема деления

Чаще всего разделение на более мелкие диапазоны производится следующим образом:

Аббревиатура	Длина волны	Энергия фотонов	Характеристика
Near-infrared, NIR	0,75—1,4 мкм	0,9—1,7 эВ	Ближний ИК, ограниченный с одной стороны видимым светом, с другой — прозрачностью воды, значительно ухудшающейся при 1,45 мкм. В этом диапазоне работают широко распространенные инфракрасные светодиоды и лазеры для систем волоконной и воздушной оптической связи. Видеокамеры и приборы ночного видения на основе ЭОП также чувствительны в этом диапазоне.
Short-wavelength infrared, SWIR	1,4—3 мкм	0,4—0,9 эВ	Поглощение электромагнитного излучения водой значительно возрастает при 1450 нм. Диапазон 1530—1560 нм преобладает в области дальней связи.
Mid-wavelength infrared, MWIR	3—8 мкм	150—400 мэВ	В этом диапазоне начинают излучать тела, нагретые до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловые головки самонаведения систем ПВО и технические тепловизоры.
Long-wavelength infrared, LWIR	8—15 мкм	80—150 мэВ	В этом диапазоне начинают излучать тела с температурами около нуля градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловизоры для приборов ночного видения.
Far-infrared, FIR	15— 1000 мкм	1,2—80 мэВ

CIE схема

Международная комиссия по освещённости (англ. International Commission on Illumination) рекомендует разделение инфракрасного излучения на следующие три группы:

• IR-A: 700 нм — 1400 нм (0,7 мкм — 1,4 мкм)
• IR-B: 1400 нм — 3000 нм (1,4 мкм — 3 мкм)
• IR-C: 3000 нм — 1 мм (3 мкм — 1000 мкм)

ISO 20473 схема

Международная организация по стандартизации предлагает следующую схему:

Обозначение	Аббревиатура	Длина волны
Ближний инфракрасный диапазон	NIR	0,78—3 мкм
Средний инфракрасный диапазон	MIR	3—50 мкм
Дальний инфракрасный диапазон	FIR	50—1000 мкм

Астрономическая схема

Астрономы обычно делят инфракрасный спектр следующим образом:

Обозначение	Аббревиатура	Длина волны
Ближний инфракрасный диапазон	NIR	(0.7…1) — 5 мкм
Средний инфракрасный диапазон	MIR	5 — (25…40) мкм
Дальний инфракрасный диапазон	FIR	(25…40) — (200…350) мкм

Изготовление инфракрасного обогревателя своими руками

Ниже мы коротко расскажем, как сделать простой инфракрасный обогреватель своими руками из подручных материалов, которые практически всегда присутствуют в хозяйстве. Для человека, как говорится, с руками, это не составит труда. Для выполнения работ понадобятся следующие материалы и комплектующие изделия: алюминиевая или медная фольга, два одинаковых по размерам прямоугольника из стекла, обыкновенная свеча, любой герметик, эпоксидный быстротвердеющий клей, мощный электрический провод питания с вилкой, салфетка, ватные палочки и мультиметр.

Ниже приведена пошаговая инструкция для самостоятельного изготовления небольшого ИК-обогревателя.

Очищаем стекла от грязи салфеткой и наносим на одну сторону каждого слой копоти, при помощи свечи. Необходимо следить, чтобы копоть ложилась ровно без просветов. Ватной палочкой очищаем края стекол от сажи на 5 мм по контуру.

С помощью мультиметра необходимо измерить сопротивление слоя сажи на каждом из стекол. Оно должно составлять примерно 48 Ом. Если этот показатель меньше, уберите часть сажи ватной палочкой, а если больше наложите еще слой копоти свечой.

Соберите конструкцию. Для этого кусочки фольги, которые станут электродами, уложите на слой сажи одного стекло, нанесите эпоксидку на поверхность стекла, а сверху накройте конструкцию другим стеклом слоем сажи вниз.

После высыхания клея следует обмазать торцы конструкции герметиком. Обогреватель уже готов к работе. Сопротивление токопроводящего слоя будет составлять 24 Ома, что при подключении к сети в 220 В обеспечит мощность в 2 кВт.

Изготовленную конструкцию следует разместить на деревянном бруске с металлическими пластинами, к которым необходимо подключить шнур питания с вилкой. Лепестки фольги должны быть плотно прижаты к металлическим пластинам.

Важно! На картинках представлен экспериментальный обогреватель небольшой мощности. Для изготовления более мощного инфракрасного обогревателя следует использовать стекла другого размера, примерно 50×50 см

На этом изготовление инфракрасного обогревателя своими руками закончено. Конечно, можно подложить под всю конструкцию дополнительный лист фольги для большей теплоотдачи, но это на ваше усмотрение. Даже без нее, такой прибор способен обогреть небольшое помещение!

Минус №4. Зависимость эффективности от материала пола

Основная часть тепла потолочных инфракрасных обогревателей попадает на пол. Пол нагревается на 1-2 градуса больше окружающей температуры и начинает отдавать тепло воздуху. Чтобы пол нагрелся, он должен быть хорошо теплоизолирован и обладать низкой теплопроводностью. Такими свойствами обладает пол из дерева, линолеума или ламината. Если пол сделан из плитки или керамогранита, но со слоем утеплителя, то эффективность будет ниже и для прогрева понадобиться больше времени. Самый плохой вариант – это бетонный или плиточный пол, уложенный непосредственно на землю без утепления. Такое часто бывает в подвалах, гаражах или погребе. Основная часть тепла будет поглощаться таким полом, и уходить в землю. Прогреть всю землю невозможно, соответственно эффективность обогревателей в этом случае будет крайне низкой или даже нулевой.

Обогреватели с карбоновым нагревательным элементом

ИК-волны образуются после нагрева углеродных волокон электротоком. Распространяясь по комнате, они не «выжигают» кислород, а воздух в помещении не становится менее влажным. Особенностью обогревательного прибора является возможность его использования вне помещения, но в этом случае снижается площадь эффективного обогрева.

Относясь к классу инфракрасных приборов, карбоновый обогреватель отличается от ИК-излучателей, использующих в качестве нагревательного элемента более традиционные материалы (не говоря уже об электроконвекторах, тепловентиляторах и масляных обогревателях) большей экономичностью. Энергоэффективность нового прибора лучше аналогичных показателей перечисленных устройств не менее чем в 2 раза. Карбоновый прибор мощностью около 1 КВт справится с задачей обогрева помещения, как обогреватель более ранних разработок, потребляющий 2-2,2 КВт электроэнергии в час. Необходимо добавить, что его мощности в 1 КВт хватает для эффективного обогрева комнаты в 10 м2. Выбирая устройство в магазине, учитывайте это обстоятельство.

Производители уверяют, что углеродистые волокна, применяемые в качестве нагревательного элемента, имеют практически неограниченный ресурс. К тому же существует мнение о благоприятном воздействии включенного устройства на организм человека. Человеческое тело тоже можно представить как объект, прогревающийся на небольшую глубину. Считается, что работающий излучатель улучшает подкожное кровообращение и даже борется с воспалительными процессами в суставах и мышечных связках. Стоит добавить, что, зайдя в холодное помещение и включив устройство в сеть, человек, находящийся в зоне его излучения, почти сразу ощущает воздействие тепла.

Сегодня существуют 3 типа карбоновых обогревателей.

Напольный — он компактен и мобилен. Его при необходимости можно перенести из комнаты в комнату.

Потолочный — эти устройства можно вмонтировать даже в навесные потолки.

Настенный — прибор предпочтителен, если в доме нужно создать оптимальный микроклимат для ребенка с максимальной безопасностью для него.

Кроме того, карбоновые обогреватели могут быть поворотными и неповоротными, оборудоваться дистанционными системами управления. Большинство моделей оснащено термостатами, позволяющими в автоматическом режиме поддерживать заданную температуру, все изделия — защитой от перегрева и скачков напряжения.

Как и любое техническое устройство, излучатель не лишен недостатков. Один из них — нагрев только той полосы, куда он направлен. Кроме того, при падении прибора возможно разрушение колбы с заключенной в ней спиралью из карбона. Правда, обогреватели автоматически отключаются при резком изменении своего положения.

Остается надеяться, что вы лучше узнали, что такое карбоновый обогревательный прибор, и сможете выбрать его в соответствии со своими потребностями.