Инфракрасные нагреватели

Инфракрасный нагреватель — это отопительный прибор, передающий тепловую энергию окружающим объектам преимущественно за счёт инфракрасного излучения, а не конвекции или теплопроводности. В отличие от традиционных радиаторов и конвекторов, нагревающих воздух, инфракрасные обогреватели нагревают непосредственно поверхности (пол, стены, мебель, тело человека), которые затем отдают тепло воздуху. Этот принцип работы аналогичен солнечному излучению и обеспечивает более быстрое ощущение тепла при меньших энергозатратах в зоне обогрева.

Принцип действия

Инфракрасное излучение представляет собой электромагнитные волны длиной от 0,74 мкм до 1000 мкм, расположенные в спектре между видимым светом и микроволновым излучением. Нагревательный элемент прибора, разогреваясь до определённой температуры, испускает инфракрасные волны. Эти волны распространяются прямолинейно, практически не поглощаются воздухом и не нагревают его, а передают энергию твёрдым телам и жидкостям, попадающим в зону их действия. Поглощая излучение, молекулы материала начинают колебаться быстрее, что приводит к повышению температуры поверхности. От нагретых поверхностей тепло передаётся воздуху путём конвекции, но этот процесс является вторичным.

Ключевой характеристикой, определяющей свойства излучения, является температура нагревательного элемента. Согласно закону смещения Вина, чем выше температура, тем короче длина волны излучения. Соответственно, выделяют три основных диапазона:

Коротковолновое излучение (дальний инфракрасный диапазон, 0,74–2,5 мкм). Возникает при температурах выше 800 °C. Такие нагреватели дают яркий свет и очень интенсивное тепло, но могут быть опасны при длительном воздействии на кожу и глаза. Используются в промышленности (сушка, термообработка) и в мощных уличных обогревателях.
Средневолновое излучение (2,5–5,6 мкм). Температура элемента от 400 до 800 °C. Применяется в большинстве бытовых и коммерческих инфракрасных обогревателей.
Длинноволновое излучение (5,6–1000 мкм). Температура элемента ниже 400 °C. Считается наиболее физиологичным и безопасным для человека, так как максимально близко к собственному тепловому излучению тела. Используется в плёночных и панельных нагревателях для жилых помещений.

Классификация

Инфракрасные нагреватели классифицируются по нескольким основным признакам.

По типу нагревательного элемента

Кварцевые. Нагревательный элемент — нихромовая или вольфрамовая нить, помещённая в кварцевую трубку. Трубка может быть прозрачной или матовой. Отличаются высокой скоростью нагрева (до 90 °C за несколько секунд) и ярким свечением. Недостаток — хрупкость кварца и высокое энергопотребление.
Галогенные. Внутри кварцевой колбы находится нить накаливания, а сама колба заполнена инертным газом с добавлением паров галогенов (йода, брома). Это позволяет увеличить срок службы нити и повысить температуру. Излучают жёлтый свет, близкий к солнечному, и очень интенсивное тепло. Часто используются в уличных обогревателях и тепловых пушках.
Карбоновые. Нагревательный элемент — углеродное (карбоновое) волокно, помещённое в вакуумированную кварцевую трубку. Карбон обладает высокой теплопроводностью и излучает в длинноволновом диапазоне. Считаются более экономичными, чем кварцевые, и не сушат воздух. Однако карбоновые нити со временем могут деградировать.
Керамические. Нагревательный элемент — керамическая пластина с встроенной нихромовой спиралью. Керамика аккумулирует тепло и излучает его в длинноволновом диапазоне. Не дают света, бесшумны, долговечны, но медленнее нагреваются. Широко применяются в потолочных и настенных обогревателях.
Микатермические (слюдяные). Нагревательный элемент — нихромовая фольга, запрессованная между слоями слюды. Тонкие, лёгкие панели, излучающие мягкое тепло. Часто используются в настенных обогревателях.
Плёночные (ПЛЭН). Полимерная плёнка с нанесённым на неё резистивным слоем (обычно на основе углерода). При подаче напряжения плёнка нагревается до 40–60 °C и излучает длинные волны. Монтируются под потолок или в пол. Считаются одними из самых безопасных и экономичных.

По типу энергоносителя

Электрические. Наиболее распространённый тип. Питаются от бытовой сети 220 В. Просты в установке и эксплуатации.
Газовые. Работают на природном или сжиженном газе. Используются в помещениях без электричества, на открытых верандах, в строительстве и промышленности. Требуют соблюдения мер пожарной безопасности и вентиляции.
Дизельные и керосиновые. Применяются в основном в промышленных тепловых пушках. Имеют высокую мощность, но выделяют продукты сгорания.

По месту установки

Потолочные. Наиболее эффективный тип, так как излучение распространяется сверху вниз, равномерно прогревая пол и предметы. Не занимают полезную площадь.
Настенные. Крепятся на стены. Часто имеют поворотный механизм для изменения направления обогрева.
Напольные. Мобильные переносные приборы. Могут быть как панельными, так и на штативе.
Уличные. Защищены от влаги и пыли, имеют высокую мощность и часто оснащены датчиками движения.

Области применения

Благодаря своим особенностям, инфракрасные нагреватели нашли широкое применение в различных сферах.

Бытовое использование

Основное и дополнительное отопление жилых помещений. Используются для обогрева дач, квартир, частных домов, особенно эффективны в помещениях с высокими потолками, где конвекционное отопление малоэффективно.
Зоны локального обогрева. Настольные и напольные модели позволяют создать комфортную зону тепла на рабочем месте, в кресле или у кровати.
Обогрев ванных комнат и саун. Инфракрасные сауны (хамамы) с плёночными нагревателями становятся популярной альтернативой традиционным парным.

Коммерческое и промышленное применение

Складские и производственные помещения. Обогрев больших объёмов, ангаров, цехов, где конвекция неэффективна.
Сельское хозяйство. Обогрев теплиц, птичников, животноводческих ферм. Инфракрасное излучение способствует лучшему росту растений и снижает заболеваемость животных.
Строительство. Сушка штукатурки, стяжки, краски, клея. Тепловые пушки используются для быстрого прогрева помещений.
Общественное питание и торговля. Обогрев открытых веранд, летних кафе, террас, витрин.
Автосервисы. Сушка кузовных деталей после покраски.

Медицина и косметология

Инфракрасное излучение определённого диапазона используется в физиотерапии для прогревания тканей, снятия мышечных спазмов, улучшения кровообращения. В косметологии — для омоложения кожи, лечения акне.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Быстрое ощущение тепла. Тепло чувствуется практически сразу после включения, так как нагреваются предметы, а не воздух.
Экономичность. Меньшие теплопотери, так как не тратится энергия на нагрев всего объёма воздуха. Эффективны при зональном обогреве.
Отсутствие конвекции. Не поднимают пыль, не создают сквозняков, что важно для людей с аллергией и астмой.
Бесшумность. Большинство моделей (кроме тепловых пушек) работают абсолютно бесшумно.
Не сушат воздух. В отличие от конвекторов, не сжигают кислород и не снижают влажность в помещении.
Простота монтажа и эксплуатации. Многие модели можно установить самостоятельно.
Долговечность. Срок службы качественных нагревателей может достигать 25–30 лет.

Недостатки

Неравномерность прогрева. В зоне прямого излучения может быть жарко, а в тени — холодно. Требуется правильное размещение прибора.
Опасность ожога. Особенно это касается коротковолновых моделей с высокой температурой элемента. Необходимо соблюдать безопасное расстояние.
Влияние на интерьер. Некоторые модели имеют громоздкий вид или яркое свечение.
Необходимость в электропроводке. Для мощных моделей требуется отдельная линия и автоматический выключатель.
Пожароопасность. При неправильной установке или использовании неисправных приборов возможно возгорание.

Интересные факты

Первые инфракрасные обогреватели появились в начале XX века. Их прообразом стали рефлекторные печи с металлическими отражателями.
В 1960-х годах в СССР разрабатывались инфракрасные обогреватели для космических кораблей и орбитальных станций.
Инфракрасное излучение используется в системах «тёплый пол» (плёночные нагреватели).
Некоторые модели инфракрасных обогревателей оснащены термостатами и таймерами, позволяющими программировать режим работы.

Источники

ГОСТ Р 51318.14.1-2006 (МЭК 60335-2-30:2004) «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Часть 2-30. Частные требования к комнатным обогревателям».
СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Учебное пособие «Теплотехника и теплоснабжение» (под ред. В.Н. Луканина).
Материалы научно-технических журналов «Энергосбережение», «АВОК».
Инструкции по эксплуатации и технические паспорта производителей (Noirot, Timberk, Ballu, Electrolux).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →