Инфрачервено отопление

Най-добрата система за отопление на Земята е тази, която природата ползва от Слънцето. Сред инженерните системи за отопление на външни и вътрешни пространства тя има брилянтен аналог – инфрачервено (IR) отопление. Инфрачервените излъчватели днес се предлагат в разнообразни размери, модели и марки. Дават много възможности за монтаж: стенен, подов и таванен. Има решения за употреба в открити пространства, за вграждане в мебели, както и преносими устройства. Усещането за топлинен комфорт от тях, е същото както от слънцето. Предметите и телата се нагряват директно то лъчите, без да е необходимо за това да посредничи загряването на въздуха. Резултатите са енергийна ефективност, здравословна среда, липса на шум и прах. Много са и възможностите за интегриране на нагревателите с осветление и естетични елементи от интериорния дизайн. Системата за управление допринася за удобство, функционалност и икономичност.

Инфрачервеното отопление е разновидност в системите за отопление, при която в качеството на източник на топлина се използват инфрачервени излъчватели. Може да се използва както в качеството на спомагателно, така и като самостоятелно, основно отопление. Благодарение на особеностите на инфрачервените лъчи, е възможна организация на локално отопление, при което топлина се подава само в зони, където е необходимо. Това е особено актуално за големи помещения с високи тавани. Освен това, инфрачервеното отопление позволява да се организира ефективно отопление на открити (в това число и улични) пространства.

Тъй като топлинното излъчване на инфрачервените нагреватели не се абсорбира и разсейва от въздуха, цялата лъчиста енергия достига до хората и предметите. Предметите, от своя страна, се нагряват и предават топлина на околния въздух. Затова инфрачервеното отопление се нарича отопление с пряко нагряване (лъчисто), а конвекционното – с косвено. Това е и основната му отличителна черта от останалите типове отопление.

Физична природа, начин на действие и особености на IR отоплението
Инфрачервеното отопление се основава на инфрачервена радиация, която е вид електромагнитно лъчение. То е невидимо за човека. Усеща се като затопляне от слънчевите лъчи и има капацитета да нагрява повърхностите на обектите. Инфрачервената светлина може да бъде разделена на три вида: дълги вълни (излъчвани с температура до 300°С), средни вълни (до 600°С) и къси вълни (до 800°С). Отоплителните устройства излъчват дълги вълни. Най-комфортно и екологично е лъчение, което не превишава температурата от 50°С.

Инфрачервените нагреватели работят на принципа на слънчевата радиация. Вълни, излъчвани от устройствата, нагряват повърхността на предмети, а те предават топлината към околния въздух. Конструкцията на излъчвателите е проста. Основните елементи са излъчващите (нагревателни елементи) и отражател (топлинен рефлектор). Рефлекторът отразява радиацията и ограничава въздействието й върху останалата част на устройството. Отражателят обикновено има формата на въртящ параболоид. Изпълнението на рефлектора е във вид на цилиндър (за излъчване в една посока). Компонентите са затворени в корпус, който е устойчив на високи температури.

Инфрачервеното отопление може да се сравни със светлинните лъчи. Разпределяйки правилно в помещенията източниците на светлина, можем да получим комфортно, функционално и равномерно осветление. Точно така трябва да се разпределят и инфрачервените излъчватели. Изчислява се сумарната мощност, необходима за затопляне на помещението като цяло, а после се намира мощността на отделните нагреватели, с които ще се постигне желаното равномерно разпределение на температурата. При проектиране на системата трябва да се има предвид височината на помещението, необходимата сумарна мощност, типа на помещението, особености в предназначението му и разпределение на хората в него.

Предимства на инфрачервеното отопление
Инфрачервеното отопление е универсално в своето приложение. Може да се използва за всякакъв тип сгради – жилища, вили, детски градини, училища, болници, складове, производствени помещения, работилници, хангари, офиси, магазини, банки, както и навън – за открити заведения, тераси и спирки. Няма ограничения за сфера на употреба. Излъчвателите могат да се монтират в пода, на тавана или стените, така че да не заемат полезна площ и да не пречат при преместване на мебели и оборудване. Мобилните модели пък са леки и компактни и лесно се преместват от едно място на друго. Тези системи нямат необходимост от въздуховоди, помпи, вентилатори, филтри и външни тела, както при конвенционалните видове системи. Липсва движение на въздуха, което елиминира генериране на шум и разпространение на прах.

Дълговълновото отопление намалява температурната разлика в зоната между пода и тавана (тя е в рамките на 2-3оС), тъй като инфрачервените лъчи нагряват повърхностите, върху които падат. Дори излъчвателите да са монтирани на стената или на тавана, няма да се получи ефекта „студени крака“, характерен за конвекционния принцип на предаване на топлината. Дори напротив, специалистите отбелязват, че монтирането на излъчвателите на тавана е изключително ефективно, защото така те имат широк ъгъл на разпространение на лъчите, а затопленият под излъчва топлина и действа като подово отопление. Заради факта, че при лъчистото отопление предметите в помещенията са с температура с 1оС по-висока от тази на въздуха, се изключва образуване на конденз и мухъл. Друго предимство е, че при проветряване, често отваряне или оставяне на отворени врати, затоплянето отново става много бързо, защото повърхностите са топли, а изстиналият въздух се затопля по-лесно.

Съществено преимущество от такъв начин на отопление е енергийноефективният ефект – можете да поддържате температурата в помещенията по-ниска от нормалната, без да правите компромис с топлинния комфорт, защото инфрачервените нагреватели загряват директно кожата и само там, където е необходимо. Така усещането у човек ще е за приятна температура, дори при по-нисък от нормалния температурен баланс в помещението. Топлината се усеща бързо след включване на нагревателите, така че системата е удобна за намаляване на температурата през нощта, което води до допълнителна икономия на електроенергия. В големи помещения, където не е необходимо затопляне на цялото пространство, инфрачервеното отопление е удобно решение за затопляне само на работните места, например, или там където се намират хора. Това отопление не използва въздуха като топлоносител и резултатът е оптимален температурен баланс в помещенията.

В големи производствени помещения и магазини енергийните спестявания от инфрачервено отопление, в сравнение с конвенционално въздушно (конвекционно) отопление, са най-значителни. Те имат стотици, хиляди квадратни метра площ на един етаж, пълни са с оборудване, често изискват създаване на области със специален температурен режим, и освен това височината на тавана варира средно от 7м до 24м. Това създава големи предизвикателства пред конвенционалните системи за отопление. Да се използва парно или водно отопление в такива помещения означава да се прекарат километри разпределителни тръбопроводи, които ще пречат на останалите системи, а и трудно би се постигнала хидравлична устойчивост на работата им. Добавете към това високата плътност на блуждаещи токове и интензивната електрохимична корозия и ще получите доста скъп и сложен вариант на отопление.

Описаните по-горе трудности обясняват факта, че до скоро единственият начин за отопление на високи промишлени и търговски пространства беше въздушното отопление. Въздухът от отопляемото помещение се поема от вентилатори, подава се на парни и водни нагреватели и по въздуховоди се връща затоплен в отопляемата зона. Разпределението на загретия въздух в работните зони става с разпределителни устройства под формата на насочени струи. Работната зона в производствените помещения обаче обикновено е 20-30% от общия обем. Именно тези 20-30% от обема на сградата изискват поддържане на комфортни топлинни условия за работата на персонала. Тогава отоплението на останалите 70-80% от обема на въздуха, разположен над работната зона, се разглежда като преки загуби. Всички знаем, че да се задържи топлия въздух в долната част на помещенията е невъзможно. Той се стреми нагоре и се издига под покрива на сградата. Поради това, повишаването на температурата на въздуха от пода към тавана в промишлени сгради с въздушни системи за отопление е с 2.5оС на всеки метър височина. Това означава, че в помещение с 12м височина на тавана и средна температура в работната зона 15оС, въздухът в подпокривното пространство ще достигне температура 40оС. Такова шоково увеличаване на температурата на вътрешния въздух води до рязко нарастване на топлинните загуби през външните прегради.

Всички тези недостатъци могат да се избегнат с инфрачервено отопление. Зададените комфортни условия в работната зона се постигат при по-ниска температура на околния въздух. Това се обяснява с факта, че за разлика от традиционните системи за отопление, където в енергетичния баланс с тялото на човека влиза само температурата на околния въздух, в системите с лъчисто отопление състоянието на комфорт зависи от повърхността на тялото и интензивността на падащия върху нея поток лъчиста енергия. Колкото по-интензивен е потока, толкова по-ниска е комфортната температура на околния въздух. Така тя може да падне средно с 4оС спрямо конвенционалното отопление и да съкрати енергийните разходи с 20%.

Някои производители допълват предимствата на инфрачервените излъчватели с индивидуален дизайн. Техните продукти могат да бъдат завършени по вкуса на клиента с луксозна текстилна сменяема обвивка, върху която се отпечатва изображение по избор. Друго решение е съчетаване на инфрачервените панели с огледална повърхност. Също така можете да изберете комбинация от инфрачервено отопление и LED осветление в един продукт.

Влияние върху здравето и околната среда
Изследвания на учени са установили, че за разлика от ултравиолетовото и рентгеновото, инфрачервеното лъчение с умерени мощности има благоприятно въздействие върху човешкия организъм. Много клинични тестове дават безспорни доказателства за ползата от терапии в инфрачервени кабини при настинки, стрес, безсъние и висок холестерол. Повече от 90% от инфрачервеното излъчване се абсорбира от влагата в горните слоеве на кожата, поради което причинява само увеличаване на температурата на кожата. Инфрачервена радиация се счита за полезна за хората. Тя подобрява работата на имунната и сърдечно-съдовата система и подпомага регенерирането и заздравяването на много органи и системи. Топлинното излъчване от човешкото тяло има същата честото като инфрачервеното. За това са знаели още древните лечители, които са лекували с топлината на ръцете си. Именно това излъчване получава човека в първите 9 месеца от живота си.

Инфрачервеното отопление не уврежда околната среда. Във всички отоплителните системи, използващи заземени детайли на корпуси и въздуховоди, протича дейонизиране на въздуха до 80-85%. При използване на инфрачервени нагреватели нивото на полезните отрицателни йони се намалява максимум до 1-3%.

Управление на системата
Колко добре би било работата на отоплителната система да се адаптира към Вашите желания относно топлинния микроклимат! При IR отоплението това е възможно. Системите за инфрачервено отопление се управляват с термостати и програмируеми устройства, които следят температурата на въздуха в стаята и, ако е необходимо, активират или деактивират група от отоплителни уреди. Всичко се определя от Вашите нужди. Ако искате комфортна топлина в офиса, например, настройте термостата на желана температура и тя ще се поддържа дори в най-тежката зима. Ако не искате да хабите напразно енергия в неизползваеми в даден период пространства, можете просто да настроите системата на икономичен режим и парите Ви няма да бъдат похарчени напразно. Възможностите за регулиране са много. В почивни дни в производствени, офис или обществени сгради, ако няма присъствие на хора, термостатите могат да се нагласят на 5оС, а в някои помещения отоплението може да се изключи. Така цялата сграда няма да изстине прекомерно и в същото време не се налага излишно отопление.

Управлението не изисква някакви специални знания или умения. Просто завъртайки копчето, можете да зададете най-предпочитаната от Вас температура в диапазона от 5оС до 30оС, а след това системата автоматично ще я поддържа. Ако приемем, че промяна в температурата само с 1оС, води до промяна в потреблението на енергия с 5-6%, то ефективният контрол на отоплението е в състояние да осигури 40% икономия на енергия. В допълнение, можете да зададете режим на отопление за един ден или за седмица. Така помещенията ще се отопляват най-икономично според денонощния и седмичния им график на ползване.