Инфракрасный обогреватель - Домашнее солнце. Обогреватель солнышко


Инфракрасный обогреватель - Домашнее солнце

Вам когда-нибудь приходились греться в солнечных лучах, тогда как термометр показывает температуру ниже нуля? Если приходилось, то наверняка у вас возникало желание повторить то незабываемое ощущение ещё и ещё. Об электроприборах, позволяющих, погреться подобным образом, причем, не выходя из дома, и рассказывает этот обзор.

Инфракрасные обогреватели, о которых пойдет речь дают такой же эффект тепла как и солнце, посылая длинноволновые тепловые лучи, поглощаемые поверхностями стен, пола, предметов мебели, которые в свою очередь отдают тепло окружающему воздуху.

Что такое инфракрасный обогрев?

Для начала напомним некоторые элементарные понятия. Любое нагретое тело отдает тепло окружающим его предметам тремя способами: теплопередачей (теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними), конвекцией (процесс переноса тепла, путем нагрева жидкости либо газа, обтекающего нагретое тело, а от них уже окружающих предметов) и тепловым излучением (электромагнитное излучение в определенном диапазоне длины волны, испускаемое веществом за счёт его внутренней энергии). Инфракрасным обогревателем в принципе можно считать любое нагретое тело, отдающее тепло окружающим его предметам в основном излучением, в то время как остальные пути передачи тепла от него сведены к минимуму. Чтобы стало ещё понятнее, представим себе привычный радиатор отопления. Если он установлен на стене, то тепло от него передается в основном двумя путями (если, конечно, не считать путь прямого соприкосновения с ним, реализуемый, например, в случаях, когда очень хочется согреть определенную часть тела) — конвекцией, т. е. нагревом обтекающего радиатор воздуха, и излучением. Если тот же радиатор установить под потолком, то конвективная составляющая теплообмена сведется к минимуму и останется в основном излучение, которое можно усилить, установив за радиатором отражатель. В результате мы получим прибор, который вполне можно назвать инфракрасным обогревателем. Не смейтесь! Это совсем не шутка автора, а вполне серьезная техническая идея, реализованная, как мы увидим в дальнейшем, в конструкции инфракрасных обогревателей, работающих на горячей воде.

Что такое инфракрасные (ИК) лучи?

Инфракрасные (ИК) лучи — это электромагнитное излучение, подчиняющееся законам оптики и, следовательно, имеющее ту же природу, что и видимый свет. Они занимают спектральную область между красным видимым светом (длина волны 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1–2 мм). В свою очередь инфракрасную область спектра условно разделяют на коротковолновую (от 0,74 до 2,5 мкм), средневолновую (2,5 — 50 мкм) и длинноволновую (50–2000 мкм). ИК-лучи выделяют все нагретые твёрдые и жидкие тела, при этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела — чем она выше, тем короче волны, но выше интенсивность излучения. Следует так же напомнить, что при низких температурах излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах — белым. Для чего мы об этом рассказали? Прежде всего, чтобы читатель смог разобраться с путаницей, существующей в терминологии. Один производитель пишет, что его обогреватели инфракрасные, второй, что длинноволновые, третий, что темные, четвертый, что светлые. Так вот, все они являются инфракрасными, просто те обогреватели, которые называют длинноволновыми, имеют наименьшую температуру излучающей поверхности, и потому выделяют волны преимущественно в длинноволновой части спектра. Их же и называют темными — при такой температуре поверхности они не светятся. Средневолновые обогреватели имеют температуру поверхности выше и их обычно называют серыми, а коротковолновые, с максимальной температурой — белыми или светлыми. Например, полная классификация промышленных газовых инфракрасных обогревателей выделяет светлые высокотемпературные (с температурой излучения выше 1000°С), светлые среднетемпературные (800–1000°С), низкотемпературные каталитические (600–800°С), темные (400–600°С) и супертемные (200–400°С) излучатели.

Свойства инфракрасного излучения.

Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от оптических свойств в привычной для нас видимой области. Например, слой воды толщиной в несколько см непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны > 1 мкм, (в связи с чем вода часто используется как теплозащитный фильтр), а пластинки кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной. У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны инфракрасного излучения. Например, коэффициент отражения Al, Au, Ag, Си при длине волны ~10 мкм достигает 98%. Вот такие материалы, прозрачные для ИК лучей, или обладающие высокой способностью к их отражению и используются при создании инфракрасных приборов. Первые — в качестве «светофильтров» (в основном кварц), вторые — в качестве рефлекторов, позволяющих направить ИК-излучение в определенном направлении (в основном, алюминий).

Поглощение и рассеяние.

Через воздух ИК-лучи проходят почти беспрепятственно. То есть, молекулы азота и кислород сами по себе, ИК-излучения не поглощают, а лишь несколько ослабляют его лишь в результате рассеяния. А вот пары воды, углекислый газ, озон и другие примеси, имеющиеся в воздухе, селективно поглощают инфракрасное излучение: пары воды — почти во всей инфракрасной области спектра, углекислый газ — в средней инфракрасной области. Наличие в воздухе взвешенных частиц — дыма, пыли, мелких капель воды так же приводит к ослаблению инфракрасного излучения в результате рассеяния его на этих частицах. К чему это мы опять углубились в научные «дебри»? Прежде всего, чтобы объяснить принцип ИК-обогрева.

Принцип инфракрасного обогрева.

Тепловое излучение от ИК-обогревателя (в дальнейшем ИКО), как мы выяснили, не поглощается воздухом, поэтому вся энергия от прибора почти без потерь достигает обогреваемых поверхностей и людей в зоне его действия. И греет он именно их, а не воздух помещения, как это происходит в конвекторах. То есть, тепло от ИКО передается в первую очередь твердотельным предметам (пол, стены, мебель и т. п.), а уже от них воздуху. Естественно, чем ближе к ИКО, тем плотнее поток тепла и выше температура предметов. Причем выделение тепла от ИКО происходит только в зоне его прямого действия, т. е. обогрев носит локальный характер, что и обеспечивает ИКО целый ряд преимуществ перед другими отопительными приборами. Во-первых, при использовании ИКО практически отсутствует скапливание более теплого воздуха под потолком, что характерно, например, для конвективного обогрева (при этом способе обогрева теплый воздух в ряде случаем приходится принудительно возвращать в низ, используя для этого потолочные вентиляторы). Говоря проще, ИКО как раз тот самый отопительный прибор, который как нельзя лучше реализует старую врачебную мудрость — «Держи ноги в тепле, голову в холоде, …». Эта особенность работы ИКО делает их практически незаменимыми при решении задач экономичного обогрева помещений с высокими потолками, прогреть огромный объем которых технически слишком дорого, или аналогичных помещений, в которых обогревать надо только определенные — рабочие зоны, а так же производственных помещений, в которых создание конвективных потоков воздуха, а значит и потоков содержащейся в этом воздухе пыли, нежелательно. Во-вторых, при использовании локального «догрева» с помощью ИКО зон, в которых непосредственно находятся люди, можно позволить снижение температуры, создаваемой основной системой отопления во всем помещении, на несколько градусов. При этом «ощущаемая» температура останется неизменной, поскольку снижение температуры воздуха будет компенсироваться ИК-«добавкой», поглощаемой непосредственно человеческим телом. Таким образом использование инфракрасных обогревателей приводит к снижению потребления энергии и уменьшению затрат на обогрев по сравнению с традиционными способами его осуществления. В публикуемых статьях на тему инфракрасного отопления особенно эффективным принято считать его использование в офисах, цехах, складах, магазинах, кафе, ресторанах, госучреждениях, больницах, детских садах и т. п. заведениях, где удается не только создавать локальные зоны обогрева, но и экономить электроэнергию, снижая температуру до минимальной или даже вовсе отключая обогрев на время отсутствия персонала и посетителей. С этим утверждением просто нельзя не поспорить. Почему же такое отопление эффективно только для учреждений и что мешает эффективно использовать его в жилом секторе? Пожалуй, ничего, кроме вот такой не совсем верно подаваемой информации и некоторой закостенелости мышления — ну, не привык наш потребитель к системам отопления подобного рода. Но к счастью это положение меняется — все большее число людей (в основном это владельцы частных загородных домов, как совсем маленьких, так и весьма больших) приобретают и устанавливают ИКО и целые системы отопления, на них основанные. Все логично — кому же, как не владельцу загородного дома знать, во что обходится отопление дома в зимнее время и оттого не задумываться о том, как организовать режим экономии при сохранении комфортности. В-третьих, ИКО, устанавливаемые под потолком или даже встраиваемые в него не накладывают никаких ограничений на размещение мебели и оборудования. В-четвертых, решать при помощи ИКО можно специфические задачи, справиться с которыми другим способом просто не возможно. Это может быть, например, защита от холодного «излучения» в зимнее время высоких стеклянных витражей, куполов, окон с большой площадью остекления и т. п. светопрозрачных конструкций. ИКО, установленные параллельно плоскости такой конструкций, создают высокоэффективный тепловой барьер для холода. И при этом (попутно) решат задачу очистки упомянутых конструкций от снега и льда, причем, очистки такого качества, на которое вряд ли способны даже «золотые» человеческие руки (ИКО нагревает конструкцию и снег, и лед просто стаивают). Кстати, подобным образом решается и задача очистки от снега и льда ступеней крыльца, дорожки, ведущей к нему, а так же выездов из гаражей, расположенных ниже уровня земли. И ещё немного о выделении и поглощении ИК-лучей. На этот раз речь пойдет о человеческом организме. ИК-лучи излучают все нагретые в той или иной степени тела. Например, Земля, прогретая солнцем, излучает ИК-лучи в полосе от 7 до 14 мкм с пиком интенсивности излучения, 10 мкм. И организм человека исключением из этого правила не является — он излучает ИК-лучи в диапазоне от 3 до 50 мкм с пиком в 9,6 мкм. И что интересно, организм может не только излучать, но и интенсивно (и даже, если можно так сказать, с удовольствием) поглощать ИК-лучи с длиной волны 9,6 мкм. Они наиболее глубоко проникают в организм, вызывая его максимальный прогрев. Именно на этом их свойстве основан эффект теплового лечения, широко используемый в физиотерапевтических кабинетах наших и зарубежных клиник и поликлиник. ИК-лучи как с большей, так и с меньшей длиной волны, проникают в организм менее глубоко. Источником энергии для ИКО может служить электричество, газ, жидкое топливо (керосин) или горячая вода.

Как происходит управление приборами и системой отопления на инфракрасных обогревателях?

В наиболее простом случае регулировка производится ручным включением/выключением инфракрасного обогревателя для чего некоторые из них, как мы увидим в дальнейшем снабжаются выключателями различного типе. Автоматическое же поддержание температуры в помещении производится с помощью терморегулятора — электронного или электромеханического. Если помещение небольшое, то в нем достаточно установить один терморегулятор, аналогичным терморегуляторам для теплых полов. Он-то и будет управлять как одним, так и несколькими обогревателями, установленными в данном помещении. Если помещение большое, то можно разбить его на несколько зон, установив в каждой из них собственный терморегулятор, что даст возможность устанавливать для каждой зоны собственную температуру. Думаем, что принцип работы терморегулятора подробно объяснять нет необходимости. Для потребителя их работа выглядит очень просто — задал температуру — нагрев начался. При достижении заданной температуры инфракрасного обогревателя отключатся, при падении температуры на 1–2°С, вновь включатся.

www.magiat.ru

Солнечные нагреватели воды - особенности устройства своими руками, инструкции на фото и видео

Содержание:

1. Особенности гелиосистем 2. Вакуумные гелиосистемы

В последнее время в Европе стали активно использовать солнечные нагреватели воды. Они позволяют обеспечивать семью горячей водой, а нередко хватает солнечных батарей для отопления дома, если установлено достаточное количество солнечных батарей. Энергия Солнца бесплатна, поэтому такие устройства позволяют сэкономить, причем неплохо. Кроме того, использование такой энергии не сказывается на состоянии окружающей среды.

нагрев воды солнцем

Нагрев воды солнцем практикуется не одно столетие. С давних пор люди нагревали воду в бочках, выставляя их на солнце. Что касается современных батарей, то они позволяют эффективно преобразовывать данную энергию в тепловую. Как они выглядят эти устройства, можно увидеть на фото.

Особенности гелиосистем

В развитых странах практически в каждом доме можно встретить солнечные батареи – их используют в качестве дополнительной системы нагрева воды и отопления. Гелиобатареи легко подключаются к основной системе, давая возможность экономить на других ресурсах (таких как газ, уголь) до 60%.

Чтобы обеспечить нагрев воды от солнца своими руками установить гелиосистему можно, но лучше подобную доверить эту работу специалистам. Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыше дома. Чтобы солнечные коллекторы для отопления были эффективны, необходимо внимательно просчитать угол наклона ската, угол падения солнечных лучей, количество ясных дней в году и многое другое. Исходя из этого, выбирают месторасположение коллекторов, их количество и площадь.

горячая вода от солнца

Водонагреватели на солнечных батареях работают следующим образом. Теплоноситель, нагретый солнцем, поступает в теплообменник, расположенный в накопительном баке. Чаще всего используют баки-аккумуляторы с двумя теплообменниками, сделанными из меди (прочитайте также: "Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками"). Этот материал имеет хорошую теплопроводность. Такая конструкция дает возможность применять нагретую воду не только в бытовых целях, но и для отопления (прочитайте: "Солнечное отопление дома своими руками - принцип изготовления").

Благодаря естественной конвекции горячая вода поднимается вверх, а холодная поступает вниз. Встроенный датчик регулирует температуру в устройстве и реагирует на ее изменение. Таким образом, человеку практически не нужно контролировать работу гелиосистемы.

В пасмурные дни, когда солнечных лучей недостаточно для нагрева, начинает работать основная система отопления. В жаркие дни, когда вода нагревается солнцем слишком быстро, расширительный бак принимает излишек теплоносителя. Наиболее эффективен нагрев воды солнцем в странах с теплым климатом, где в году много ясных дней.

нагрев воды от солнца

Глобальное использование энергии Солнца даст возможность существенно сократить расходы основных ресурсов-теплоносителей и улучшить экологическое состояние окружающей среды. Кроме того, это скажется на экономике стран с низкими запасами энергоресурсов. На сегодняшний день наиболее распространены вакуумные трубчатые и пластинчатые солнечные коллекторы. Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. В то же время, специалисты считают, что наиболее эффективный нагрев воды от солнца обеспечивают вакуумные батареи.

Солнечный водонагреватель своими руками - подробное видео:

Вакуумные гелиосистемы

Установить солнечный нагреватель воды своими руками вполне возможно, но сначала нужно разобраться с принципом его работы. 

Вакуумный коллектор работает по принципу термоса. Состоит он из двух трубок, между которыми находится вакуум. Внутрь помещена медная герметичная трубка, в которой циркулирует жидкость, а снаружи располагается стеклянная трубка большего диаметра. 

солнечный нагреватель воды своими руками

Вакуум и медь благодаря хорошей теплопроводности позволяют воде закипать уже при 30 градусах. Установив солнечные нагреватели воды своими руками, можно эффективно отапливать дом даже в регионах с холодными зимами. Когда вода закипает, образовавшийся пар поднимается вверх и отдает тепло медному теплоприемнику, который передает его теплоносителю. Потом остывшая вода поступает вниз, и процесс начинается заново. 

Использование вакуумных коллекторов удобно еще и тем, что они легко ремонтируются. Если один из коллекторов пришел в негодность, то вышедший из строя элемент можно легко поменять на новую деталь, не демонтируя всю систему. Устройство солнечного водонагревателя вакуумного типа таково, что теплоноситель идет одним потоком, поэтому для замены испорченного элемента зачастую требуется остановить работу всей системы. В то же время, КПД гелиосистемы достигает 76%.

Широко распространено мнение, что от солнечных водонагревателей зимой и в пасмурную погоду нет никакой пользы. На самом деле, горячая вода от солнца – это вполне реально. Вакуумные коллекторы сделаны таким образом, что они достаточно эффективны даже при минусовой температуре (до -35 градусов). Кроме того, тучи не являются препятствием для нагрева воды, так как эти гелиосистемы улавливают даже ультрафиолетовое излучение. Но периодически коллекторы нужно очищать от инея и снега. Плоские гелиосистемы от снеговых осадков самоочищаются, их стоимость меньше, но в то же время, они не столь функциональны.

солнечные нагреватели воды характеристика

Солнечные коллекторы – это эффективный способ обогрева дома, который позволяет неплохо сэкономить на традиционной системе отопления. Также массовое использование гелиосистем позволит улучшить экологическую обстановку. Именно поэтому в последнее время все большее количество людей выбирает такой способ получения тепловой энергии.

teplospec.com

Как выбрать обогреватель для дома

Поговорим о том, как выбрать обогреватель для дома. Лето закончилось, впереди долгая осень, которая вместе с очарованием бабьего лета приносит нам еще и одну заботу: как согреться, если температура в квартире заставляет нас периодически подходить к батареям и проверять – начали топить или еще нет? Ведь наблюдать за тихо падающим снегом приятнее в теплой и уютной квартире, да и морозы не так уж и страшны, когда знаешь, что дом встретит тебя теплом.

ОбогревателиА помогут вам согреться обогреватели. Они бывают разных типов. И у каждого их них есть свои достоинства и свои недостатки.

Виды обогревателей для дома

Масляные радиаторы

Масляные радиаторы имеют такой же принцип работы, как и обычные батареи. Только внутри радиатора — горячее масло, а не вода. Спираль внутри нагревает масло, а оно, в свою очередь, — стенки радиатора. Чем больше секций у такой «батареи», тем больше теплоотдача. Масляные обогреватели пожаробезопасны и не сжигают кислород.

Масляный радиаторМасляный радиатор

Однако есть у них и некоторые «минусы». Масляный радиатор не нагреет помещение быстро (но долго сохраняет температуру), прогревает воздух не равномерно — теплее всего около самой батареи, достаточно тяжеловесен и, естественно, корпус радиатора во время работы очень горячий.

Зная все эти недочеты, производители пытаются по мере сил их устранять. Так, есть радиаторы с таймером, который включит прибор, к примеру, за час до вашего возвращения домой, чтобы помещение к этому времени прогрелось. Уменьшает время нагрева воздуха и функция турбонадува. А колесики помогут легко перемещать тяжелый обогреватель по всему помещению.

ЭлектроконвекторЭлектроконвектор

Электроконвекторы

В электроконвекторах тепло от ТЭНа (трубчатый электронагреватель) поступает в помещение за счет естественной циркуляции воздуха. Нагретый воздух без участия вентилятора поднимается вверх, постепенно заполняя всю комнату. К неоспоримым достоинствам таких обогревателей относятся их бесшумность, компактность, привлекательный дизайн, надежность, долговечность и безопасность (корпус конвектора, в отличие от масляного радиатора, не нагревается). Не сжигают электроконвекторы и кислород в помещении. К тому же термостат будет поддерживать заданную температуру с точностью до 0,1 градуса, отключаясь и включаясь автоматически, что позволит вам сэкономить на оплате электроэнергии. К недостаткам электоконвекторов можно отнести низкую скорость нагрева помещения и сравнительно высокую стоимость.

Инфракрасный обогревательИнфракрасный обогреватель

Инфракрасные обогреватели

Если же вам нужно прогреть комнату с высокими потолками или довольно большую по площади, то лучшим выбором станут инфракрасные обогреватели — своеобразное маленькое домашнее солнышко. Тепловая энергия, выделяемая ими, нагревает не воздух, а поверхности — окружающие предметы и самих людей. Отличительной особенностью инфракрасных обогревателей является и то, что устанавливать их можно не только в закрытом помещении, но и на открытом воздухе — к примеру, на террасе, даче, балконе или в саду. Инфракрасные обогреватели не сжигают кислород, не рассеивают тепло попусту, работают бесшумно и даже благотворно влияют на здоровье (особенно полезно такое излучение людям, страдающим артритом или радикулитом). «Минусами» этих приборов является только достаточно высокая цена и некоторое неудобство при использовании в ночное время из-за интенсивного светового излучения.

ТепловентиляторТепловентилятор

Тепловентилятор

Наиболее дешевый способ согреться — это тепловентилятор. Принцип его работы такой же, как у обычного фена. Вентилятор «разгоняет» теплый воздух от нагревательного элемента по всей площади помещения, что позволяет нагреть комнату очень быстро. Такие обогреватели не занимают много места, однако при работе шумят, сжигают кислород и потребляют довольно много электроэнергии. Да и запах в помещении будет специфический. Избежать некоторых из этих проблем можно, приобретя тепловентилятор с керамическим нагревательным элементом. Стоимость такого прибора будет несколько выше, но зато кислород не сжигается и пожароопасность уменьшится.

Определившись с типом обогревателя, следует посчитать и нужную мощность. Формула для ее определения достаточно проста. В среднем — 100 Вт на 1 кв. м площади.

cookeda.com


Смотрите также