Инфракрасные плёночные тёплые полы: особенности и применение
Тёплые полы – удобное решение для поддержания оптимального микроклимата в жилых или общественных помещениях. Классические разновидности таких систем обогрева – водяные и электрические – довольно сложны в монтаже и не всегда доступны по цене. Достойной альтернативой им по этим критериям выступают инфракрасные плёночные покрытия.
Как работают плёночные полы (ИК-полы)
ИК-плёночные полы – это одна из разновидностей систем обогрева помещений. Они представляют собой рулонное полотно, основа которого – прочный полимер. На такую основу при изготовлении полов наклеиваются полосы из материалов, проводящих ток и преобразующих его в тепло. Эти полосы соединяют между собой отопительным контуром из меди и серебра, задача которого – равномерное распределение тепла по всей поверхности плёнки.
Сверху конструкцию закрывают ещё одним слоем ламинирующего полимера, защищающим пол от проникновения внутрь влаги, повреждений и возгораний.
Плёночный пол излучает тепло в инфракрасном диапазоне. Его волны не способны нагревать воздух, но они отдают тепло окружающим предметам. Те, в свою очередь, это тепло накапливают и уже потом отдают воздуху.
Инфракрасные лучи считаются абсолютно безопасными для человека, в процессе работы ИК-обогревающих систем не возникает шумового, химического или механического воздействия на окружающее пространство. Движения воздуха при нагревании плёнки тоже нет, а значит, над ней не поднимается лишняя пыль и не провоцирует аллергические реакции у пользователей помещений.
Плюсы и минусы плёночных полов
Одним из основных преимуществом ИК-плёночных полов считается их универсальность. Такие системы подогрева одинаково хорошо работают с любыми напольными покрытиями.
К другим их достоинствам относятся:
- Простота монтажа: сделать такой пол дома можно без привлечения специалистов и сложного оборудования, при этом не потребуется разбирать старое основание, а также заливать бетонную стяжку.
- Возможность регулировки нагрева>: терморегулятор, который включается в систему обогрева, имеет широкий диапазон температурных режимов. Дополнительно можно реализовать и другие настройки: разделение помещений на зоны нагрева, включение и выключение по таймеру.
- Компактность: плёнка имеет очень маленькую толщину – не более 0,5 мм, смонтированный пол никак не изменяет высоту помещения, что особенно важно для комнат с низкими потолками.
- Минимальная инерционность – плёнка начинается нагреваться сразу же после её включения в работу. На полный прогрев уходит всего несколько минут.
- Равномерная работа: у ИК-плёнок нет горячих и холодных зон, вся площадь такого тёплого пола прогревается равномерно и одновременно (если нет специальных настроек).
- Экологичность: при работе ИК-полов не выжигается кислород, воздух не пересушивается. Некоторые производители даже указывают на лечебные свойства инфракрасных лучей, связанные с их способностью ионизировать воздух и убивать болезнетворные бактерии.
- Мобильность: вся конструкция легко снимается и переносится на другое место. Плёночный пол можно даже забрать с собой при переезде.
Не лишены плёночные полы и некоторых недостатков, о которых обязательно нужно знать, выбирая эти системы обогрева для дома.
Среди минусов:
- Повышенная электростатичность: нагревающиеся ИК-лучами предметы и поверхности начинают усиленно притягивать пыль.
- Быстрое остывание: система обогрева практически не держит тепло после выключения.
- Необходимость подстройки под расстановку мебели: тяжёлые предметы интерьера и бытовую технику нельзя устанавливать на ИК-плёнку, она будет перегреваться и, очень вероятно, быстро выйдет из строя.
Плёночные полы «боятся» неаккуратного обращения, влаги, контактов с острыми предметами. Однако при соблюдении всех правил монтажа и последующей эксплуатации такие системы обогрева способны служить своим хозяевам очень долго.
Виды ИК-плёнок
Структурно и по сути работы все разновидности ИК-плёнок примерно одинаковы.
Отличия могут быть по следующим характеристикам.
Состав нагревательного элемента
Токопроводящие полосы могут быть двух видов: углеродные или биметаллические. Главные достоинства углеродных плёнок – высокая прочность, износоустойчивость и эластичность. Их можно использовать для организации подогрева горизонтальных и вертикальных поверхностей. Существенный минус таких материалов – их высокая стоимость.
Более доступными по стоимости являются элементы из биметалла. Они двухслойные: из алюминия и меди. По своим эксплуатационным характеристикам системы с биметаллом несколько уступают углеродным. К ним не подключить заземление, поэтому элементы соединяются через устройства защитного отключения, что усложняет процедуру монтажа. Биметаллические нагревательные элементы не подходят для эксплуатации под керамической плиткой.
Максимальная температура прогрева
По этому критерию различают:
- Высокотемпературные плёнки: они обеспечивают прогрев до 55°С. Подходят для использования в качестве основного источника тепла в помещении. Совместимы с любым видом напольных покрытий.
- Низкотемпературные плёнки: допустимый уровень их прогрева – 25-27°С. Будут эффективны под ламинатом, паркетом, линолеумом или ковролином. На максимальной температуре лучше не эксплуатировать – постоянный перегрев часто становится причиной деформации плёнки.
Мощность
Удельная мощность инфракрасных плёнок соответствует одному из 3 следующих диапазонов:
- от 130 до 160 Вт на кв. м – достаточно для обогрева небольших помещений, рекомендуется укладывать под «лёгкие» покрытия;
- от 170 до 220 Вт на кв. м – оптимально для бытового использования, подходит для укладки под керамогранит или плитку;
- выше 220 Вт на кв. м – уровень для эксплуатации в промышленных помещениях и ИК-саунах.
Выбирая мощность плёнки, нужно учитывать в том числе высоту потолков в помещении. Чем они ниже, тем эффективней пленка справляется с функциями обогрева.
Где применяются плёночные полы
ИК-плёночный пол – универсальное решение для обустройства систем дополнительного обогрева помещений любого назначения. Он может эксплуатироваться:
- в жилых и общественных помещениях;
- на объектах промышленного назначения;
- в хозяйственных постройках.
ИК-полы могут стать хорошим источником тепла для сельскохозяйственных объектов: парников, теплиц, зимних садов, животноводческих построек. Благодаря своей универсальности такие системы обогрева легко монтировать как на горизонтальные, так и на вертикальные поверхности.
В качестве альтернативы основному отоплению инфракрасные полы имеет смысл устанавливать в регионах с мягким климатом или при условии их использования только в период межсезонья, а в холодное время – переключения на стационарные источники тепла. В остальных случаях плёночный пол успешно решает только задачи локального, дополнительного обогрева.
Перейти к выбору инфракрасных пленочных полов
Не греет электрический теплый пол: причины и рекомендации
Электрический теплый пол, как и любая нагревательная система, имеет требования по монтажу и эксплуатации. Проблемы и неисправности пленочного пола почти всегда возникают после неправильной установки или ошибок при его использовании.
Теплый пол не работает (не греет)
Наиболее частая причина данной ситуации – неисправность терморегулятора или отсутствие питания. Пленочный теплый пол не может выйти из стоя весь одновременно (все отрезки пленки), так как нагревательный элемент разделен на секции, карбоновые полосы – проводники, соединенные параллельно. Кроме того – вся поверхность пола разделена на отдельные участки (отрезы пленки).
Отсутствует напряжение на терморегуляторе. Проверяется мультиметром или индикаторной отверткой на 1 и 2 клеммах терморегулятора.
Неисправность терморегулятора. Проверяется путем измерения напряжения на выходных клеммах (обычно 3 и 4 клемма ) терморегулятора. При включенном терморегуляторе и поданной команде на включение обогрева (формирует терморегулятор) на этих клеммах должно присутствовать напряжение 220-230В. Если это так, то терморегулятор рабочий, если нет, то его необходимо заменить.
Неисправность питающего провода, идущего от терморегулятора к пленочному полу (обрыв, передавливание, отгорание и т.д.). Проверяется путем измерения сопротивления между питающими проводами теплого пола при отключенном терморегуляторе. Высокое сопротивление указывает на обрыв питающего провода. Необходим его осмотр.
Не греется определенная часть площади теплого пола
Повреждена часть карбоновых углеродных полос – обычно механическое повреждение защитного слоя пленки. Проводится визуальный осмотр зоны, которая не греет.
Ненадежный контакт между питающим проводом и токоведущей полосой на каком-либо отрезке теплого пола или механическое повреждение токоведущей полосы пленочного пола. Это справедливо, если в помещении уложено несколько отрезков пленочного пола и часть из них работает (греет) а часть нет. Необходимо провести осмотр всех соединительных контактов питающего кабеля и теплого пола и выявить место неисправности. Для этого вскрывается та часть пола, под которой не нагревается пленка.
Правила выполнения соединений подробно описаны в соответствующем разделе.
Повреждение напольного покрытия над теплым полом
Локальный перегрев участка пленочного пола. Пленочный теплый пол боится «запирания». Если произошел локальный перегрев (на полу оставили объемный предмет типа матраса или подушки) – теплообмен был нарушен, в этом месте повышается температура, что приводит к повреждению напольного покрытия. При этом сам теплый пол как правильно работоспособен. Пленочный теплый пол запрещается укладывать под мебелью и иными предметами, ухудшающими передачу тепла в окружающее пространство.
Пленочный теплый пол «гудит»
Иногда при монтаже пленочного теплого пола возникает такой эффект как «гудение» пленки, который проявляется в виде звуковых колебаний низкой частоты и воспринимается на слух как треск или гудение на поверхности пленки. При отключении питания этот эффект исчезает.
Причина появления этого треска – резонансные явления в системе «Питающая сеть – пленочный пол», которые могут возникнуть вследствие влияния гармоник основной частоты питающей сети (50Гц) на пленку. Дело в том, что в питающей сети могут присутствовать различного рода отклонения: всплеск и провал амплитуды напряжения сети, наличие высокочастотных помех, возникающих при работе оборудования и т.д. Все эти отклонения при определенных условиях в той или иной мере могут привести к такому явлению как «гудение» пленки.
Внимание! Эффект «гудения» или «треска» не является неисправностью пленки.
Рекомендации по устранению «гудения» пленки
- Проверить теплоизоляционный материал под пленкой – он должен быть непроводящим электрический ток (на основе лавсана). Как вариант можно попробовать перевернуть утеплитель отражающей стороной вниз.
- Поменять местами фазу L и ноль N на регуляторе.
- Проверить укладку пленки – медные токоведущие полосы должны быть снизу.
- Токоведущие провода от пленки до терморегулятора не должны идти по поверхности самой пленки, их нужно проводить по периметру помещения.
- Помещение должно быть сухое. Пленка иногда может гудеть при наличии сырости в помещении (например, в ванных комнатах или если стяжка в помещении до конца не просохла и т.д.)
- Иногда пленка может гудеть, если проложена вдоль плит перекрытия (там находится магистральная арматура). Можно попробовать развернуть пленку на 90 градусов и расположить ее поперек плит. Влияние конструкции пола можно проверить следующим образом: поднять участок пленки над полом на высоту 0,5-1м и послушать гудение. Если пленка продолжает гудеть, то конструкция пола не влияет на пленку.
Пол «пробивает» электричеством
Основная причина – плохая изоляция соединений питающего провода и токоведущих полос. Необходим осмотр всех клемм и соединений.
Нарушение изоляции питающего провода – проблема может возникнуть при длительной эксплуатации теплого пола при неправильном монтаже соединительных проводов (особенно если их смонтировали внахлест).
В помещении большая влажность – например, произошла утечка воды или влага каким-то образом попала под финишное покрытие на теплый пол. Места соединений пленочного пола и питающего провода в этом случае – «слабое» место, которое в первую очередь необходимо проверить.
Пол слишком горячий
Расположение датчика на поверхности пленочного теплого пола
Терморегулятор настроен на работу только по датчику температуры воздуха. Некоторые терморегуляторы (в частности программируемые) имеют два датчика температуры (пола+воздуха), при настройке нужно выбрать тип датчика, чтобы управление осуществлялось по датчику температуры пола. Не рекомендуется на терморегуляторе устанавливать температуру пола выше 27-28С.
Датчик температуры пола может быть установлен неправильно. Если он находится за пределами площади, на которой уложен теплый пол, считывать температуру он может неправильно, так как пол рядом с инфракрасной пленкой не нагревается. Поэтому терморегулятор на основе показаний датчика температуры не будет отключать теплый пол.
Внимание! Если данная проблема не была устранена вовремя, могут возникнуть повреждения напольного покрытия.
При общем или локальном перегреве некоторые типы напольного покрытия (например, линолеум) способны изменить цвет или форму. Ламинат, инженерная доска также подвержны воздействию температуры. Под действием температуры они имеют способность «рассыхаться», как и от чрезмерного воздействия влаги.
Чтобы вышеперечисленных проблем не возникло – необходимо строго следовать инструкции по монтажу и эксплуатации инфракрасного пленочного пола.
Инфракрасные обогреватели работают за счет преобразования электричества в лучистое тепло.
Лучистое тепло — основная форма нагрева, известная человеку
Инфракрасные обогреватели преобразуют электричество в лучистое тепло. Инфракрасное излучение является частью электромагнитного спектра. Жара — это такое же ощущение тепла, как зимнее солнце на лице и жар от угольного костра.
Инфракрасное излучение — это прямая передача тепла от обогревателя объекту (вам и окружающей вас комнате) без нагрева воздуха между ними. Это то же самое тепло, которое мы чувствуем от окружающей среды, нагретой солнцем, и длина волны наиболее эффективно поглощается телом.
Сегодня новая технология в виде нашего 100% энергоэффективного инфракрасного отопления Herschel позволяет нам использовать инфракрасное лучистое отопление стильным, удобным и легко контролируемым способом.
Посмотрите наше видео, чтобы понять, как работают инфракрасные обогреватели
Существует три различных типа теплопередачи: проводимость, конвекция, излучение
Дальнее инфракрасное излучение — тепловое излучение
Проводка
Теплопередача при контакте между предметами
Конвекция
Теплопередача при нагреве воздуха
Излучение
Теплопередача при непосредственном нагреве окружающей среды и тепловой массы
Превратите свою комнату в излучатель на 360°
Лучистое тепло — это невидимый свет. Точно так же, как лампы используются для освещения комнаты, инфракрасные обогреватели Herschel излучают тепло, чтобы непосредственно нагревать стены, пол и потолок здания («тепловая масса»). Как только тепловая масса нагревается, само здание сохраняет тепло в течение определенного периода времени, поэтому нагреватель должен быть включен только для доливки.
Большинство других видов обогревателей представляют собой конвекционные обогреватели, которые в первую очередь нагревают объемы воздуха, который затем должен передать свое тепло зданию, чтобы нагреть тепловую массу. Проблема в том, что горячий воздух поднимается к потолку (куда не хочется) и легко уходит при сквозняках и открытых дверях. Прямая передача тепла в здание — вот почему Herschel более эффективен и экономит энергию по сравнению с конвекционным отоплением.
Еще и комфортнее, потому что нет холодных полов и душного воздуха.
Инфракрасное излучение повышает комфорт и здоровье внутренней среды
Тепло, для которого мы были созданы.
Инфракрасное излучение абсолютно безопасно и фактически представляет собой ту же длину волны, которую поглощают и излучают наши тела. Люди — лучистые объекты.
Это означает, что мы обычно чувствуем тепло, если поглощаем тепло из окружающей среды, и часто чувствуем себя холодно, если излучаем тепло собственного тела во внешний мир.
Для большинства людей, если температура окружающей среды выше 26°С или ниже 16°С, мы чувствуем дискомфорт, потому что либо получаем, либо теряем слишком много тепла тела.
Итак, если мы нагреем стены, потолок и пол комнаты, в которой находимся (не воздух), по крайней мере, до 17°С, а в идеале примерно до 22°С, наши тела перестанут ощущать, что мы теряем тепло, и мы почувствуем тепло и комфортный.
Цель инфракрасного обогрева: создать «тепловую массу» в окружающей среде, чтобы она согревала вас.
Открытие и наука об инфракрасном тепле
Роберт Фосбери, астроном и профессор офтальмологии, объясняет, как Уильям Гершель открыл инфракрасное излучение еще в 1800 году. Гершель сделал свое невероятное открытие, используя призму для изучения нагревательного эффекта различных цветов света. . Посмотрите, как Роберт использует призму, чтобы создать спектр цветов на стене собственного дома Уильяма Гершеля — того самого дома, из которого Уильям Гершель также открыл планету Уран в марте 1781 года (ныне Астрономический музей Гершеля).
Эффективно ли инфракрасное отопление?
Воздух — ненужное звено в цепи
Конвективные источники тепла нагревают только воздух, а не окружающую среду. Воздух имеет более низкую способность передавать тепловую энергию поверхности и нагревать окружающую среду, лучистое тепло имеет более высокую скорость теплопередачи на киловатт, чем конвекция, поэтому вам нужно его меньше. Это приводит к снижению потребности в кВт и сокращению времени работы, поэтому инфракрасный нагрев экономит энергию.
Наши последние испытания в Доме энергетики Солфордского университета провели идентичные испытания, сравнивающие инфракрасную панель Herschel как с воздушным тепловым насосом, так и со стандартным электрическим конвектором.
Результаты показывают, как инфракрасное излучение может обеспечить высокий уровень теплового комфорта при более низких температурах воздуха. Если учесть общую стоимость владения в течение всего срока службы обогревателя (покупка, установка, эксплуатация, техническое обслуживание, замена), инфракрасное излучение представляет собой очень убедительную картину. Полная информация по ссылке ниже.
Узнайте больше о результатах наших испытаний
Выберите свои инфракрасные обогреватели — помогите построить экологичные здания будущего
Посмотреть все
Панели инфракрасного обогрева
Select XLS — белый бескаркасный инфракрасный панельный обогреватель
Оценка 4,95 из 5 на основе 20 оценок покупателей
(24 отзыва)
5 лет гарантии
5 типоразмеров
ОТ 238,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраSelect XLS — простая комбинация обогревателя и блока управления своими руками
Оценка 5,00 из 5 на основе 2 оценок покупателей
(2 отзыва)
5 лет гарантии
4 размера
ОТ 319,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраВыберите XLS – Раунд
5 лет гарантии
2 размера
ОТ 319,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраSelect XLS — инфракрасный обогреватель для зеркал
Оценка 5,00 из 5 на основании 2 оценок покупателей
(6 отзывов)
5 лет гарантии
3 размера
ОТ 378,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраSelect XLS — белый инфракрасный полотенцесушитель со встроенными элементами управления
Оценка 5,00 из 5 на основе 8 оценок покупателей
(9 отзывов)
5 лет гарантии
2 размера
ОТ 449,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраSelect XLS — черный инфракрасный полотенцесушитель со встроенными элементами управления
5 лет гарантии
2 размера
ОТ 449,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраКристально-черный 600–1000 Вт
5 лет гарантии
2 размера
ОТ 659,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраКристально-белый 600–1000 Вт
5 лет гарантии
2 размера
ОТ 659,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраInspire — белый бескаркасный инфракрасный панельный обогреватель
Оценка 5,00 из 5 на основе 4 оценок покупателей
(11 отзывов)
10 лет гарантии
9 типоразмеров
ОТ 379,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраInspire — инфракрасный обогреватель для зеркал
Оценка 5,00 из 5 на основании 4 оценок покупателей
(8 отзывов)
10 лет гарантии
7 размеров
ОТ 515,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраInspire — инфракрасная панель изображения
Оценка 5,00 из 5 на основе 3 оценок покупателей
(6 отзывов)
10 лет гарантии
7 размеров
ОТ 539,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраInspire — инфракрасный обогреватель для стеклянных панелей
Оценка 5,00 из 5 на основании 3 оценок покупателей
(5 отзывов)
10 лет гарантии
8 размеров
ОТ 539,00 фунтов стерлингов
View Range
Коммерческие потолочные обогреватели
Select – Инфракрасные обогреватели для потолочной плитки
Оценка 5. 00 из 5 на основании 1 отзыва покупателя
(2 отзыва)
5 лет гарантии
1 Размер
ОТ 179,00 фунтов стерлингов
View Range
Обогреватели для патио
Малибу 2000 Вт
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 379,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраFlorida 2000 Вт В ПРОДАЖЕ
Рейтинг 5,00 из 5 на основе 13 оценок покупателей
(13 отзывов)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ
Диапазон просмотра345,00 фунтов стерлингов299,00 фунтов стерлинговHawaii Wave 2000W
Оценка 5,00 из 5 на основании 3 оценок покупателей
(3 отзыва)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 599,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраСтарая модель Colorado 2500 Вт В ПРОДАЖЕ
2 года гарантии
1 Размер
ОТ
Диапазон просмотра378,00 фунтов стерлингов278,00 фунтов стерлинговColorado 2500 Вт
С рейтингом 5,00 из 5 на основе 10 оценок покупателей
(11 отзывов)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 378,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраColorado Remote 2500 Вт и подставка
Оценка 5,00 из 5 на основе 2 оценок покупателей
(2 отзыва)
2 года гарантии
3 размера
ОТ 478,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраManhattan 3000W
Оценка 5,00 из 5 на основании 4 оценок покупателей
(4 отзыва)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 439,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраHawaii 2000W
С рейтингом 5,00 из 5 на основе 5 оценок покупателей
(5 отзывов)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 249,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраHavana 800W
Оценка 5,00 из 5 на основании 3 оценок покупателей
(3 отзыва)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 149,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраCalifornia Black 2000 Вт
Оценка 4,50 из 5 на основе 6 оценок покупателей
(6 отзывов)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 319,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраCalifornia Black 2000 Вт и подставка
2 года гарантии
3 размера
ОТ 419,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраCalifornia Gold 2000W
Оценка 4,57 из 5 на основании 7 оценок покупателей
(7 отзывов)
2 года гарантии
1 Размер
ОТ 319,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотра
Обогреватели Zero Light
Summit White 2600 Вт
Оценка 5,00 из 5 на основании 1 оценки покупателей
(2 отзыва)
2 года гарантии
2 размера
ОТ 549,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраSummit 2600W
Оценка 5,00 из 5 на основании 8 оценок покупателей
(8 отзывов)
2 года гарантии
2 размера
ОТ 519,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраAspect XL 1300 Вт / 1950 Вт
Оценка 5,00 из 5 на основании оценки 1 покупателя
(2 отзыва)
5 лет гарантии
2 размера
ОТ 429,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраИнфракрасный обогреватель Halo 4,8–7,8 кВт
5 лет гарантии
8 размеров
ОТ 5999 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраPulsar 1800 / 2400 Вт
Оценка 4,75 из 5 на основании 4 оценок покупателей
(4 отзыва)
1 год гарантии
2 размера
ОТ 1679 фунтов стерлингов
View Range
Промышленные обогреватели
Advantage IR 1300 / 1950 Вт
Оценка 5,00 из 5 на основании 2 оценок покупателей
(3 отзыва)
5 лет гарантии
4 размера
ОТ 346,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраIRP4 3200 Вт
Рейтинг 5,00 из 5 на основании оценки 1 покупателя
(5 отзывов)
5 лет гарантии
1 Размер
ОТ 1079,00 фунтов стерлингов
Диапазон просмотраСкладской обогреватель Vulcan 6–12 кВт
2 года гарантии
4 размера
ОТ 1049 фунтов стерлингов
Диапазон просмотра
Открытие и наука об инфракрасном тепле
Роберт Фосбери, астроном и профессор офтальмологии, объясняет, как Уильям Гершель открыл инфракрасное излучение еще в 1800 году. Гершель сделал свое невероятное открытие, используя призму для изучения нагревательного эффекта различных цветов света. Посмотрите, как Роберт использует призму, чтобы создать спектр цветов на стене собственного дома Уильяма Гершеля — того самого дома, из которого Уильям Гершель также открыл планету Уран в марте 1781 года (ныне Астрономический музей Гершеля).
эффективных макетов | Superior Radiant Products
Правила эффективного расположения инфракрасных лучей
Введение
С тех пор, как пещерный человек присел у костра в своей пещере, чтобы согреться, человек продолжает свои поиски улучшения комфорта своего окружения. В настоящее время существует множество методов обогрева, позволяющих нагреть или охладить пространство здания, в котором мы находимся, основанные на тех же старых фундаментальных законах теплопередачи, которые перемещают тепло от источника тепла к пространству тела.
В помещениях тепло передается конвекцией или излучением. Печи, крышные или тепловентиляторы и циркуляция воздуха являются примерами конвективной теплопередачи. Инфракрасное тепло представляет собой лучистую теплопередачу и обычно достигается с помощью газовых трубчатых нагревателей низкой интенсивности или нагревателей высокой интенсивности с керамической поверхностью с открытым пламенем.
Преимущества систем теплого воздуха: централизованный источник тепла и гибкость при подаче теплого воздуха именно туда, где он необходим. Кроме того, в систему воздуховодов можно легко включить оборудование для кондиционирования воздуха. Некоторыми недостатками являются: шум, расслоение, циркуляция пыли и высокие эксплуатационные расходы, особенно в более крупных конструкциях типа «коробчатого здания».
Инфракрасное тепло устраняет большинство из этих недостатков, но от него часто отказываются, поскольку отсутствие хорошей практики компоновки приводит к плохому распределению тепла.
К счастью, наше понимание того, как работает инфракрасное лучистое тепло, и некоторые технические улучшения в оборудовании делают низкоинтенсивное инфракрасное тепло предпочтительным вариантом для обогрева промышленных зданий, обеспечивая комфорт и экономичность эксплуатации.
Инфракрасные обогреватели согревают людей с помощью прямых и вторичных тепловых механизмов. Обогреватель производит инфракрасную энергию, которая излучается на людей и предметы, первые поглощают энергию и преобразуют ее непосредственно в тепло тела, как будто нагреваясь солнцем. Лучистая энергия, падающая на пол, стены и другие предметы в здании, поглощается, и эти предметы, нагреваясь, повторно излучают тепловую энергию. Этот механизм аналогичен нагреванию атмосферы после того, как Земля поглотила солнечный свет.
Размещение обогревателя — поместите тепло туда, где холод
При размещении лучистых трубчатых обогревателей в планировке здания важно понимать, что люди чувствуют себя некомфортно, когда излучение их окружения не является нейтральным. Там, где есть холодные стены или окна, люди почувствуют сквозняк, если только эти области не нагреты до такой степени, что они больше не являются теплоотводами в пространстве.
Здания редко теряют тепло равномерно по всем площадям. Двери и окна обычно более холодные, северная сторона здания может подвергаться большему ветру и т. д. Когда люди передвигаются по зданию, они ощущают эти более холодные области, потому что лучистая среда не является нейтральной.
Обычные трубчатые радиационные обогреватели имеют горячую и холодную стороны, что часто считается недостатком для достижения равномерного распределения тепла. Тем не менее, согласование более горячего конца обогревателя с более холодными областями здания даст больше прямого излучения на стены, полы и людей, где есть наибольшая потеря тепла, выравнивая распределение тепла.
Правило №1:
Разместите обогреватель концом горелки возле дверей или более холодных стен здания.
Максимизируйте тепловую массу
Объекты на пути прямой лучистой энергии от нагревателя поглощают эту энергию и повторно излучают в окружающий воздух.
Различные материалы обладают разной способностью поглощать прямую лучистую энергию. Например, воздух плохой поглотитель; сталь, дерево и картон являются умеренно хорошими поглотителями, но бетон отлично поглотит инфракрасную энергию. Поскольку большинство строительных конструкций имеют бетонный пол, у нас есть идеальная тепловая масса или тепловой «аккумулятор». Когда есть избыточное тепло, оно поглощает и накапливает. При недостатке тепла (открыта дверь или неестественно холодная ночь) тепловая масса выделяет свое тепло и излучает его другим материалам в пространстве здания. Преобразование концепции тепловой массы в схему лучистого тепла значительно улучшает равномерность распределения температуры и тепла.
Правило №2:
Размещайте обогреватель так, чтобы он видел максимальное количество бетонного пола.
Короткий и высокий
Инфракрасные трубчатые обогреватели низкой интенсивности выпускаются с различной скоростью нагрева, как правило, от 50 000 BTUH до 220 000 BTUH с рекомендуемой производителем длиной излучателя для данной скорости. Учитывая общие тепловые потери здания, реакция многих проектировщиков заключается в выборе оборудования, которое будет достаточно длинным, чтобы «покрыть» всю площадь этажа, что не всегда является лучшим решением.
Все утвержденные радиационные трубчатые обогреватели прошли тесты на минимальную тепловую эффективность, предусмотренные стандартами ANSI, которые требуют, чтобы максимальная температура труб не превышала 1100 °F плюс температура окружающей среды, а температура дымовых газов не превышала 400 °F плюс температура окружающей среды. Увеличение длины трубы излучателя ради охвата снизит температуру дымовых газов, но лишь незначительно увеличит общую мощность излучения, поскольку мощность инфракрасного излучения является четвертой степенной функцией температуры. Как правило, десятифутовый кусок излучающей трубы диаметром четыре дюйма при температуре 250 ° F будет излучать около 5000 BTUH тепловой энергии, почти вся из которой просто поднимется к потолку.
Другим отрицательным аспектом удлинения эмиттерной трубы является риск достижения точки росы дымовых газов, при которой образуется кислотный конденсат, что может привести к преждевременному разрушению из-за коррозии.
Кроме того, удлинение нагревателя и дальнейшее снижение температуры его дымохода приводит к увеличению сквозной разницы температур и снижению ощущения комфорта людей.
Настаивая на полном лучистом покрытии площади пола, мы не учитываем способность бетонной массы пола выравнивать тепловое перераспределение и не принимаем во внимание некоторое рассеяние прямых инфракрасных лучей.
В свете вышеизложенного важно подвешивать обогреватели как можно выше, чтобы максимизировать площадь излучения на полу, при этом помня о том, что прямая инфракрасная энергия, попадающая высоко на наружные стены, обычно является потерянной энергией. Во избежание этого переместите обогреватель ближе к центру здания.
Правило № 3:
Если скорость и другие критерии эффективности одинаковы, выбирайте более короткие обогреватели, а не более длинные, и подвешивайте их как можно выше. Это максимизирует окупаемость ваших капиталовложений и продлит срок службы оборудования без снижения эффективности или производительности.
Максимальная эффективность излучения
Как указывалось ранее, все одобренные инфракрасные излучающие обогреватели соответствуют одним и тем же критериям минимальной тепловой эффективности, и хотя эти показатели эффективности могут быть увеличены за счет увеличения длины излучателя, любое улучшение характеристик в лучшем случае незначительно. и перевешивается негативными факторами. Действительно, тепловой КПД — это вводящий в заблуждение метод измерения производительности инфракрасного обогревателя, когда на самом деле важно; “сколько энергии достигает пола и пассажиров по отношению к израсходованному топливу?” То есть, какова эффективность излучения обогревателя?
К сожалению, на этот вопрос нет простого ответа. Физическая конфигурация трубчатых обогревателей низкой интенсивности не соответствует стандартному методу измерения эффективности излучения. Даже методология, используемая для нагревателей высокой интенсивности, в значительной степени ошибочна. Некоторые аналогии со здравым смыслом могут помочь нам понять факторы, которые максимизируют эффективность излучения обогревателя, не обязательно определяя фактическое числовое значение. Нашему пониманию поможет недавний инцидент.
Изготовитель А был обеспокоен проникновением на рынок производителя В, поэтому они взяли на себя обязательство сравнить два конкурирующих нагревателя на своем испытательном стенде. Из двух нагревателей А имел чуть более высокую производительность и чуть более высокую тепловую эффективность. Нагреватели были одинаковой длины. Каждый из обогревателей работал одинаковое время и отмечалось повышение температуры на сетке пола. Вопреки первоначальным ожиданиям, обогреватель B отдает в пол больше тепла, чем обогреватель A, и на практике тепло пола — это единственное, что беспокоит пользователя.
При проверке двух единиц оборудования было установлено, что единственным важным отличием двух нагревателей, которое могло повлиять на эти результаты, была конструкция отражателя. Нагреватель B был оснащен торцевыми крышками отражателей и имел многогранный алюминиевый отражатель с глубокой тарелкой, в то время как нагреватель A имел гораздо более мелкую и очень простую конструкцию «цилиндр».
Результаты становятся еще более очевидными, когда формулируется нелепая гипотеза и на нее дается ответ.
Все обогреватели имеют круглые излучатели (обычно диаметром 4 дюйма), а инфракрасная энергия излучается радиально.
Насколько эффективным был бы обогреватель, если бы не было отражателя? Ясно, что вся лучистая мощность, не достигающая пола, обычно не способствует обогреву помещения, поэтому около 30%. Насколько эффективным был бы обогреватель, если бы он был оснащен идеально параболическим отражателем, который фокусировал бы и отражал ВСЮ излучаемую энергию на пол? За исключением конвективных потерь, 100% излучаемой лучистой энергии достигает пола и способствует нагреву помещения.
Из приведенных выше аналогий следует очевидный вывод.
Правило № 4:
Чтобы максимизировать эффективность излучения, выбирайте глубокие, хорошо спроектированные отражатели, которые отражают максимум излучаемой энергии на пол плотным рисунком. Кроме того, торцевые заглушки помогают поддерживать температуру эмиттера и снижают конвективные потери.
Согласование тепловой нагрузки
Проектирование любой системы отопления должно начинаться с расчета ожидаемой тепловой нагрузки. Основываясь на конструкции здания, его использовании и местной погодной статистике, формулы ASHRAE достаточно точно предсказывают количество тепла, необходимого для поддержания комфорта в помещении. Хотя проектировщики осознают, что наиболее эффективной системой отопления является та, которая обеспечивает на постоянной основе столько тепла, сколько необходимо для покрытия текущих потерь тепла, они также признают, что случаются экстремальные погодные условия, выходящие за рамки статистических данных, и они скорее будут обвинены в превышении размеров, чем под размер. Системы отопления редко работают более чем на 75-80% от их максимальной мощности.
Кроме того, мало кто понимает, что разные методы нагрева имеют разную эффективность. Тепловой КПД печей и тепловентиляторов обычно находится в пределах 80-85%. Тепловой КПД котла достигает 90%, и эти значения обычно включаются в расчеты конструкции отопления. Однако передаточная эффективность конвекторов/радиаторов и инфракрасных излучающих обогревателей также недостаточно изучена и поэтому часто игнорируется.
При расчете теплового КПД оборудования не учитываются коэффициенты, но учитывается коэффициент теплопередачи. Этот фактор обычно дает прирост эффективности на 5-15%. Таким образом, для проектирования системы лучистого отопления выполняется типичный расчет градусо-дней ASHRAE, но соответствующая мощность системы может быть уменьшена на 5-15%.
Высокоинтенсивные обогреватели больше подходят для точечного обогрева, полагаясь на быстрое восстановление за счет высокой степени прямого излучения. Дополнительный припуск тепла должен быть сделан для вентиляции дымовых газов. Поэтому повышенные коэффициенты производительности никогда не превышают 5%. Коэффициенты эффективности оборудования для низкой интенсивности, когда некоторые системы могут достигать тепловой эффективности в диапазоне низких 80%, могут повышаться до 15% и 20%.
Слишком большие размеры системы лучистого отопления редко отрицательно сказываются на самом оборудовании, но более частые циклы слишком больших размеров системы снижают личный комфорт и экономию топлива.
Правило № 5:
Чтобы рассчитать теплоизлучающую систему низкой интенсивности от Superior Radiant Products, рассчитайте потери тепла здания с помощью традиционных методов ASHRAE и сопоставьте входную мощность системы с 80-90% от первой. Чтобы обеспечить максимальный комфорт и экономию топлива, не превышайте мощность системы отопления.
Новые технологии
В то время как надлежащая практика компоновки во многом способствует оптимальному личному комфорту и максимальной экономии топлива, некоторые недавние инновации в конструкции оборудования привели к дальнейшим улучшениям в управлении комфортом.
Распространенной жалобой на традиционные инфракрасные обогреватели низкой интенсивности является относительно большой разброс мощности излучения от конца к концу обогревателя. Эти условия эксплуатации не позволяют использовать данное оборудование в приложениях с большим количеством людей и низкими потолками, где это особенно заметно. Этот недостаток был устранен путем выпуска обогревателей серии L компанией Superior Radiant Products. Изменяя поток воздуха через горелку и используя различные материалы по длине излучателя, отклонение мощности излучения нагревателя поддерживается на уровне менее 15%.
Теоретически идеальные условия комфорта и максимальная экономия топлива достигаются системой отопления, если она точно и непрерывно реагирует на теплопотери здания. Традиционные системы обогрева, в том числе инфракрасные, конечно, этого не делают. Система может работать только в выключенном или максимальном включенном состоянии и зависит от термостата, который поддерживает нормальную температуру в помещении на желаемом уровне.
К сожалению, это неэффективно с двух точек зрения. В весенний и осенний периоды система явно перегружена для соответствия внешним условиям. Для производства небольшого количества тепла система будет работать в максимальном режиме ВКЛ в течение очень коротких периодов времени и ВЫКЛ в течение длительных периодов времени. При каждом запуске цикла топливо тратится впустую, чтобы довести оборудование до рабочей температуры, а затем тепловой импульс системы и допуски в термостате заставят систему превышать свои настройки в каждом цикле. Чем чаще цикл, тем больше расходуется топлива.
Кроме того, эта цикличность и состояние максимальной мощности горелки при низкой потребности в тепле неудобны для жильцов.
Вышеизложенное образно представлено в Таблице 1.
Диаграмма I Обычная технология Максимум – Вкл./Выкл. Двухступенчатый термостат дает сигнал нагревателю работать примерно на 75% от его максимальной мощности до тех пор, пока нагреватель не сможет справиться с потерями тепла в здании, и не будет подан сигнал о включении максимальной мощности горелки. Диаграмма II образно описывает это. Нагреватели с регулируемой скоростью улучшают комфортные условия в межсезонье, а за счет увеличения продолжительности каждого цикла можно добиться некоторой экономии топлива.