Через что не проходит инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение
Что такое инфракрасное излучение? Мы узнали, что тепловые лучи были открыты Гершелем в 1800 году. Чтобы разобраться в природе теплового (инфракрасного) излучения и его взаимодействия с окружающими нас объектами придется немного углубится в теорию. Начнем с определения.
[quote align=»center»]Инфракрасное излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (от λ = 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (до λ = 1 мм).[/quote]
Электромагнитное излучение с самыми разными длинами волн окружает нас повсеместно и постоянно. Видимый свет — это тоже электромагнитные волны, которые ощущает человеческий глаз по интенсивности и спектральному составу (цвету). Для восприятия всех других электромагнитных волн нам нужны технические средства. С их помощью мы слушаем радио, смотрим телевизор, делаем рентген. И только инфракрасное излучение от нагретых предметов может воспринимается кожей человека как ощущение тепла. Поэтому ИК-излучение иногда называют «тепловым» излучением.
Самым мощным инфракрасным излучателем, безусловно, является Солнце. Около 50% излучения Солнца лежит в инфракрасной области. Значительная доля (от 70 до 80%) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью приходится на инфракрасный спектр.
Инфракрасное излучение делят на условные диапазоны. Наименования и границы этих диапазонов связаны с техническими устройствами и задачами, решаемыми ими. Поэтому можно найти несколько вариантов деления. Приведу наиболее распространенный в сфере тепловизионного контроля:
Диапазоны NIR и SW иногда называют «reflected infrared», так как в этих диапазонах при обычных температурах регистрируется не собственное, а только отраженное от объекта ИК-излучение. Основные рабочие в тепловидении диапазоны MW и LW иногда называют «thermal infrared», так как в них регистрируется собственное тепловое излучение объектов, связанное с их температурой.
Границы этих рабочих тепловизионных диапазонов определены окнами прозрачности атмосферы. Дело в том, что проходя через земную атмосферу, инфракрасное излучение ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Азот и кислород воздуха ослабляют ик-излучение в результате рассеяния, которое значительно меньше, чем для видимого света. Особенно сильно поглощают ик-излучение пары воды и углекислый газ. К дополнительному ослаблению инфракрасного излучения приводит наличие в атмосфере взвешенных частиц: дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман), а также осадки (снег, дождь).
Лучистая энергия возникает за счет энергии других видов в результате сложных молекулярных и внутриатомных процессов. Природа всех лучей одинакова, они представляют собой распространяющиеся в пространстве электромагнитные волны. Источником теплового излучения является внутренняя энергия нагретого тела, количество лучистой энергии в основном зависит от физических свойств и температуры излучающего тела. Таким образом, все тела, температура которых отличается от абсолютного нуля, непрерывно излучают энергию. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
При температурах ниже 500°С излучение тела почти целиком расположено в инфракрасной области, такое тело можно увидеть глазом только при освещении, само оно не светится. При повышении температуры спектр излучения смещается в видимую область (доля излучения в видимой области увеличивается) и тело начинает само светиться. Сначала тёмно-красным, затем красным, жёлтым уже при очень высоких температурах оно кажется белым (цвета каления). При этом возрастает как полная энергия излучения, так и энергия инфракрасного излучения.
Для описания законов излучения применяют модель идеального объекта — абсолютно черного тела (АЧТ). На сайте есть отдельная статья про АЧТ с более подробным описанием. Следующие законы описывают характеристики ик-излучения:
Связь мощности инфракрасного излучения с температурой поверхности используется для бесконтактного измерения температуры в инфракрасных пирометрах и тепловизорах.
Хотя инфракрасное излучение подчиняется законам оптики и имеет ту же природу, что и видимый свет, взаимодействие ик-излучения с объектами имеет свои особенности. Это связано с тем, что оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от оптических свойств в видимой области.
Многие вещества, прозрачные в видимой области, оказываются непрозрачными в инфракрасных областях и наоборот. Например, небольшой слой воды непрозрачен для ик-излучения. Пластинки германия и кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной (из этих материалов изготавливают линзовые объективы тепловизоров). Чёрная бумага прозрачна в далёкой инфракрасной области. В рабочем диапазоне длинноволновых тепловизоров оконные стекла непрозрачны, а полиэтилен полупрозрачен.
Коэффициент излучения (и связанный с ним коэффициент отражения) — важнейшая характеристика поверхности объекта в инфракрасном контроле, также сильно отличается от характеристик в видимом диапазоне. У большинства металлов в ик-области отражательная способность значительно больше, чем для видимого света. В зависимости от состояния поверхности коэффициент отражения может достигать 98%. В этом разделе вы найдете отдельную статью о практических измерениях и важности коэффициента излучения в тепловизионных измерениях.
Измерение температуры объектов с низким коэффициентом излучения (большой степенью отражения) проблематично, так как в исходящем от них инфракрасном излучении доля собственного излучения мала (именно по нему рассчитывается температура поверхности), а доля отражения окружающих объектов высока.
Использованы материалы: БСЭ; Википедия; Планк М. «Теория теплового излучения»; Леконт Ж. «Инфракрасное излучение»; Дерибере М. «Практические применения инфракрасных лучей»; Козелкин В. В., Усольцев И. Ф. «Основы инфракрасной техники», Госсорг Ж. «Инфракрасная термография».
Польза и вред ИК излучения
Когда началась техногенная эра, человечество все больше и больше начало сталкиваться с различными видами излучений. И, соответственно, все больше людей начало узнавать о различных видах излучений: радиоактивное, ультрафиолетовое, инфракрасное, рентгеновское, магнитное и электромагнитное излучение в целом.
В инфракрасном спектре есть область с длинами волн примерно от 7 до 14 мкм (так называемая средневолновая часть инфракрасного диапазона), оказывающая на организм человека по-настоящему уникально-полезное действие. Эта часть инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как «своё», поглощает его и оздоровляется.
Существует так же понятие дальнего, или длинноволнового инфракрасного излучения. Какое же влияние оказывает оно на тело человека? Это влияние разделяют на две составляющих. Первая из них – общеукрепляющее действие, которое помогает организму бороться со многими известными болезнями, усиливает иммунитет, повышает природную сопротивляемость организма, помогает бороться со старостью. Вторая – прямое лечение общих недомоганий, с которыми мы встречаемся повседневно.
Во время приготовления пищи с помощью ИК лучей продукты стерилизуются, уничтожаются вредные микроорганизмы и дрожжи, сохраняя при этом все минералы и витамины. Инфракрасные печи не имеют ничего общего с микроволновыми печами. Они не разрушают продукты, а, наоборот, сохраняют все их природные качества.
Инфракрасное длинноволновое излучение
Длинноволновые инфракрасные лучи являются невидимой человеческому глазу частью спектра солнечных лучей. Длинноволновым инфракрасным излучением называют волны инфракрасного излучения длинной от 4 до 400 мкм, среди которых 90% волн имеют длину 8-14 мкм. Несколько десятилетий назад, учёные в области аэрокосмонавтики проводили исследования по изучению условий существования человека в космосе при невесомости, вакуума, предельных нагрузках и низких температурах. Тогда они обнаружили, что необходимым условием нормальной жизнедеятельности человеческого организма является получение волн солнечного излучения длинной 8-14 мкм. Поэтому длинноволновые инфракрасные лучи назвали «живительные солнечные лучи». Излучение с данной длиной волн, воздействуют на частицы воды в клетках, возникает эффект «резонанса» усиливающий проникающую способность. При этом происходит стимуляция жизненной активности на клеточном уровне.
Эта часть «ЖИВИТЕЛЬНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЛУЧИ» инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как «своё».
Инфракрасные лучи проникают более глубоко под кожный покров, при этом повышается температура, которая действует с внутренней стороны на кожный покров. При повышении температуры происходит расширение капилляров, стимулируется кровоток, ускоряется метаболизм, вследствие этого повышается регенеративная деятельность тканей, иммунитет, возникает лечебный эффект. Инфракрасные волны в диапазоне длинноволнового инфракрасного излучения проходят через воздух, практически не нагревая его. Они могут глубоко проникать непосредственно в тело человека, на клеточный уровень, запуская там ферментативную реакцию. Именно этими волнами будущие матери облучают плод от его зачатия до рождения. Морские черепахи откладывают яйца на песчаных пляжах и зарывают их в песок. Под воздействием длинноволновых инфракрасных лучей солнечного света (только они доходят до кладки яиц) через некоторое время появляются маленькие черепашки. Птицы высиживают свои яйца, используя тепло своего тела вплоть до созревания яйца, таким образом, давая жизнь потомству. Благодаря длинноволновому инфракрасному излучению из белка и желтка формируются ткани нового организма: кости, клетки крови, нервная система и т.д. Современные исследования в области биотехнологий доказали, что именно длинноволновое инфракрасное излучение имеет исключительное значение в развитии всех форм жизни на Земле. По этой причине его называют также биогенетическими лучами. Наше тело само излучает длинные инфракрасные волны, но оно само нуждается также и в постоянной подпитке длинноволновым теплом. Если это излучение начинает уменьшаться или нет постоянной подпитки им тела человека, то организм подвергается атакам различных заболеваний, человек быстро стареет на фоне общего ухудшения самочувствия. Так как постоянное поглощение инфракрасных лучей способствует приливу сил и здоровью нашего тела, человек интуитивно ищет его источники. Нет человека, которому не нравилось бы «погреться на солнышке» или посидеть у костра. А если нет возможности или времени делать это? Тогда на помощь человеку приходят созданные им же для повседневного использования на работе и дома устройства, использующие специальные излучатели длинноволнового инфракрасного излучения.
В нашем сумасшедшем мире не всегда есть возможность добрать энергию из естественного источника. Что делать в этом случае? Тут то человеку и помогут приборы, которые созданы специально для повседневной зарядки нашего организма. Сейчас предоставляется широчайший выбор самых разнообразных излучателей. Инфракрасные сауны, инфракрасные полы, инфракрасные лампы, инфракрасные матрасы и даже инфракрасная одежда! Список можно продолжать. В продаже присутствует порядка десяти различных по своему назначению видов бытовых приборов на основе инфракрасных излучателей.
Инфракрасное излучение является воистину революционной методикой. Нормализация процесса обмена веществ помогает устранить причину болезни, а не только симптомы. Исследования в области проникающего дальнего инфракрасного излучения продолжаются и по сей день в десятках исследовательских центров расположенных по всему Миру.
Различают два вида положительных воздействий на организм человека инфракрасных излучателей. Первый вид напрямую связан с широкомасштабным бытовым (дома и на работе) использованием продукции на основе использования дальнего инфракрасного излучения. Энергия, которая передается организму, помогает усилить природную сопротивляемость организма, повышает иммунитет и позволяет предотвратить основную массу известных заболеваний. Фактически, это одна из форм интенсивной терапии, но даже несведущему в медицине человеку очевидны преимущества инфракрасного излучение перед хирургией и химиотерапией.
Инфракрасное излучение не только предотвращает, но и лечит. В этом и заключается второй вид положительного воздействия дальнего инфракрасного излучения на организм человека. Да, с помощью продукции на основе инфракрасного излучения можно оказывать прямое терапевтическое воздействие. Методика получила широкое распространение в различных медицинских учреждениях Японии, США, Канады, Европы и странах СНГ. На данный момент в России практически не используется подобная методика, но уже в самом скором времени это отставание будет ликвидировано.
Как уже говорилось выше, инфракрасные волны, глубоко проникая в тело, несут тепло и энергию в каждую клеточку нашего организма. Благодаря этому свойству кровь начинает бежать быстрее, а значит, увеличивается метаболический обмен, который усиливает снабжение иммунной системы, улучшает питание мускулов и серьезно повышает снабжение тканей кислородом.
Ниже приведен список заболеваний, которые поддаются лечению регулярным использованием дальнего инфракрасного излучения (этот список с каждым годом пополняется все новыми и новыми заболеваниями):
Что такое инфракрасный нагрев и когда его лучше использовать
Инфракрасные системы нагрева доступны уже несколько десятилетий. Из-за текущего роста цен на электроэнергию многие технологические процессы сейчас все больше переходят на инфракрасный нагрев. Следующие несколько советов представляют собой общие моменты, которые следует учитывать компаниям, планирующим использовать инфракрасные нагреватели на своих производственных объектах.
Как работает инфракрасный нагрев
Инфракрасные системы содержат инфракрасные излучатели, нагревающие объект до высоких температур. Конечная температура детали определяется временем выдержки ее в инфракрасной печи. Передача ИК энергии растет по мере увеличения разницы между температурой нагревателя и температурой нагреваемой детали.
Инфракрасная или ИК энергия состоит из электромагнитных волн, которые передают энергию непосредственно продукту со скоростью света. При высоких температурах окружающей среды в печи немного энергии рассеивается на влажность воздуха внутри, и эта потеря оказывает незначительное влияние на производительность системы. Если энергия отражается или не попадает в продукт, она не теряется. Вместо этого инфракрасные лучи отражаются от внутренних стенок печи, которые могут быть с отражающей поверхностью, или повторно излучается на продукт от противоположного нагревателя.
Все органические материалы, такие как краски, порошки, пластмассы, пленки, ткани и бумага, имеют уникальные спектры электромагнитного поглощения, которые, как и отпечатки пальцев, являются характеристиками, специфичными для состава материала. Спектры поглощения обычно основаны на определенной толщине материала и будут показывать максимальную и минимальную длины волн. То есть области, где материал поглощает инфракрасную энергию, области, где материал пропускает инфракрасное излучение через материал, и области с частичным поглощением.
Основываясь на этих знаниях, можно выбрать длину волны нагревателя, эффективную для нагрева поверхности или всей толщины для каждого материала.
Определите, когда использовать инфракрасный, а когда конвекционный обогрев
В электрических системах обычно используются открытые нихромовые спирали, сухие керамические ТЭНы или ТЭНы с металлической оболочкой для воздуха. В газовых системах прямого сжигания пламя используется для непосредственного нагрева воздуха. В газовых системах косвенного сжигания используется теплообменник для отделения технологического воздуха от воздуха для горения.
Чтобы понять разницу между конвекционным обогревом и инфракрасным излучением, рассмотрим следующий пример: вы сидите перед закрытым окном перед восходом солнца, а в комнате прохладно. Вы включаете обогрев в комнате, и температура в комнате постепенно повышается до вашего комфортного уровня. Когда солнце начинает светить в окно, сразу становится тепло, хотя температура воздуха в комнате не изменилась. Солнце дает вам инфракрасную энергию быстрее, чем воздух в комнате отводит ее. Инфракрасная энергия может передаваться непосредственно продукту с гораздо большей скоростью, чем конвекция.
В конвекционной печи продукт проводит значительную часть от общего времени пребывания в ней только до достижения температуры процесса. Это основная часть потребляемой энергии.
Инфракрасное излучение нагревает материал до температуры быстрее, чем конвекционная печь, из-за более высокой скорости передачи энергии, а также производит нагрев с большей эффективностью.
Проверьте совместимость деталей с инфракрасным излучением
Цель состоит в том, чтобы определить, будет ли система, разработанная с использованием инфракрасного излучения, иметь преимущества перед конвекционной системой.
Трудности с инфракрасным нагревом могут возникнуть, если:
Инфракрасный нагрев будет эффективен в случаях, если:
Поймите разницу между коротковолновым, средним и длинноволновым инфракрасным излучением
Доступны инфракрасные обогреватели, которые излучают в коротковолновой, средней и длинноволновой областях инфракрасного спектра. Наиболее эффективный тип нагревателя для конкретного процесса определяется фактическим процессом и потребностями продукта. Это относится к спектрам электромагнитного поглощения нагреваемого продукта и к тому, сколько энергии требуется для этого процесса.
Коротковолновые нагреватели
Коротковолновые или высокоинтенсивные нагреватели излучают энергию в диапазоне длин волн менее 2 микрон. Поскольку коротковолновые нагреватели могут излучать часть своей энергии в области видимого света, процесс может быть чувствительным к разным цветным покрытиям и может потребовать различных настроек печи для каждого из них. Коротковолновая энергия имеет тенденцию проникать через тонкие органические покрытия.
Коротковолновые нагреватели обычно представляют собой кварцево-вольфрамовые галогенные лампы и обычно используют отражатели или огнеупоры, чтобы направить часть производимой энергии на продукт. Предполагаемый срок службы нагревателя составляет примерно 5000 часов при работе на номинальной мощности.
Средневолновые нагреватели
Обогреватели средней длины волны или средней интенсивности излучают в диапазоне длин волн от 2 до 4 микрон. Средневолновые нагреватели доступны во многих конфигурациях, включая трубчатые кварцевые нагреватели, стандартные кварцевые панели QP, карбоновые ик излучатели, а также нестандартные кварцевые панели.
Инфракрасное излучение средней длины волны имеет тенденцию непосредственно поглощаться органическими покрытиями. Пиковое поглощение воды попадает в этот режим, что делает его пригодным для эффективного нагрева продуктов с высоким содержанием влаги или покрытий на водной основе. Некоторые конструкции обогревателей имеют встроенные световозвращающие устройства для сокращения затрат на техническое обслуживание. Продолжительность жизни может превышать 30 000 часов.
Длинноволновые нагреватели
Длинноволновые или низкоинтенсивные нагреватели излучают в области более 4 микрон. На самых низких уровнях энергии длинноволновые обогреватели приближаются к более низкой эффективности конвекционной печи.
Керамические инфракрасные нагреватели относятся к средне и длинноволновому излучению, так как они могут иметь длину волны от 2 до 10 мкм в зависимости от мощности.
Разработайте конвейерную систему, совместимую с инфракрасным излучением
Инфракрасное излучение, как и свет, передает энергию тому, что видит. Внутри инфракрасной печи энергия, которая не поглощается продуктом напрямую, будет отражаться или повторно излучаться (обычно на более низкой длине волны) внутри корпуса печи, предоставляя множество возможностей для поглощения энергии продуктом. Материал, из которого изготовлено изделие, может способствовать передаче энергии, получаемой от инфракрасного обогревателя, к скрытым областям на изделии. Это касается металлических изделий с высокой проводимостью.
При использовании инфракрасной системы наиболее эффективное представление детали происходит в одном измерении. Если покрытие находится на одной стороне, инфракрасное излучение можно разместить на стороне с покрытием или на обеих сторонах, чтобы сократить общее время пребывания в печи. Для трехмерных деталей вращение детали в печи часто повышает однородность нагрева продукта.
Инфракрасное излучение не обеспечивает максимальной эффективности:
когда детали имеют большие размеры и сложную форму;
когда они транспортируются с несколькими частями по ширине конвейера;
когда они подвешены на стойке, где одна часть может быть заблокирована или скрыта от инфракрасной энергии другой частью.
Если вы не полагаетесь на теплопроводность от открытых участков или на помощь горячего воздуха, изделие должно иметь близкую к «прямой видимости» инфракрасную энергию.
Контроль температуры процесса
В управлении процессом с обратной связью используется устройство измерения, такое как термопара. Системы управления с обратной связью могут автоматически компенсировать изменения температуры окружающей среды, изменения температуры продукта на входе и колебания линейных напряжений в электрических системах.
Для некритических процессов, где допустимая температура продукта может находиться в диапазоне от 14 до 28 o C, регулирование с разомкнутым контуром является более эффективным с точки зрения затрат и может обеспечить достаточный контроль продукта и повторяемость процесса. Там, где требуется жесткий контроль температуры, например, менее 5 ø C, замкнутый контур управления является предпочтительным выбором.
Комбинированные системы могут использоваться, когда первая часть процесса регулируется без обратной связи, чтобы поднять продукт до общего температурного диапазона, а последняя часть системы является замкнутой, обеспечивая желаемый конечный температурный допуск и повторяемость для всего процесса.
Используйте инфракрасный нагрев для модернизации и замены систем
Если у вашей компании есть конвекционная печь или даже существующая инфракрасная печь, которая не работает должным образом для достижения ваших производственных целей, подумайте о модернизации системы. Если существующая печь находится в хорошем состоянии и на линии есть место для добавления инфракрасной системы предварительного или последующего нагрева, бустерная система может обеспечить наибольшую окупаемость инвестиций.
Компания Полимернагрев производит инфракрасные нагреватели различных типов: керамические, кварцевые, галогенные лампы, карбоновые, а также готовое инфракрасное оборудование, такое как печи полимеризации порошкового окрашивания, формовочные столы, инфракрасные панели, туннельные сушки и многое другое.
Через что не проходит инфракрасное излучение
Яркие солнечные лучи способны дарить положительные эмоции и тепло даже в холодное время года. Испытывать подобные ощущения хочется постоянно, и добиться этого помогают современные инфракрасные обогреватели, описываемые в данном обзоре.
Данный тип оборудования выделяет тепло аналогично тому, как это делает небесное светило. Образуемая энергия поглощается предметами мебели, поверхностью пола и стен, от которых нагреваются окружающие воздушные массы.
Сущность инфракрасного обогрева
На начальном этапе нужно усвоить несколько элементарных понятий. Нагретые тела всегда отдают тепло близлежащим предметам.
Делают они это посредством:
Получается, что любое нагретое тело является инфракрасным обогревателем, передающим тепло окружающим предметам с помощью излучения. При этом эффективность остальных видов передачи тепла минимальна.
Для наглядности имеет смысл представить обычный обогреватель, установленный на стене. Передача тепла осуществляется двумя способами, если не принимать во внимание прямое соприкосновение с поверхностью отопительного прибора. Речь идет об излучении и нагреве обтекающего воздуха (конвекции).
Теплообмен перестанет быть конвекционным, если данный радиатор подвесить под потолком. Исходящее излучение можно усилить за счет установки отражателя. Такое устройство вполне можно именовать инфракрасным обогревателем, что представляет собой серьезную техническую идею. Она и получила фактическую реализацию в инфракрасных обогревателях, функционирующих при помощи горячей воды. Об этом и будет говориться ниже.
Образование инфракрасного излучения
Природа инфракрасного излучения идентична той, в соответствии с которой образуется видимый свет. Оно в полной мере подпадает под законы оптики, в спектральном смысле занимая положение между коротковолновым радиоизлучением с длиной волны 1-2 мм. и видимым красным светом с длиной волны 0,74 мкм.
Инфракрасная спектральная область условно разделяется на длинноволновую (50-200 мкм), средневолновую (2,5-50 мкм) и коротковолновую (0,74-2,5 мкм). Данный вид излучения выделяется всеми нагретыми жидкими и твердыми телами, а непосредственная длина волн зависит от фактической температуры конкретного тела. Высокая температура подразумевает, что волны более короткие, но интенсивность излучения выше.
Необходимо напомнить, что практически полностью в инфракрасном диапазоне находится излучение твердых тел при низких температурах, поэтому такое тело выглядит темным. Смещение излучаемых волн в видимую область происходит по мере повышения темперного режима, и цветовое восприятие тел претерпевает изменения с темно-красного до белого при условии высокой температуры.
Рядовым потребителям подобные тонкости знать необходимо, чтобы существующая терминология не вызывала путаницы. Одному производителю свойственно указывать, что его обогреватели инфракрасные, второй концентрирует внимание на понятии длинноволновые или темные и т.д.
Важно понимать, все эти устройства относятся к типу длинноволновых, просто называются иначе из-за конструктивных ограничений. Их излучающая поверхность имеет меньшую температуру, и волны располагаются в длинноволновой спектральной зоне. Темными же такие устройства именуются по причине отсутствия свечения при данной температуре.
Серыми принято называть средневолновые модификации, температура поверхности которых выше. В категорию светлых или белых попадают коротковолновые обогреватели с максимальной температурой.
Свойства инфракрасного излучения
В инфракрасной спектральной области оптические характеристики веществ, а именно коэффициенты прозрачности, преломления и отражения, отличаются от аналогичных показателей в более привычном видимом диапазоне.
Несколько сантиметровый слой воды для инфракрасного излучения с длиной волны, превышающей 1 мкм непрозрачен, и эта особенность позволяет применять воду в качестве теплозащитного фильтра. А вот пластины кремния непрозрачные в видимом диапазоне прозрачны в инфракрасном.
Способность отражения в инфракрасном спектре у большинства металлов выше, нежели в видимом и показатель возрастает по мере того как увеличивается длина волны инфракрасного излучения.
Так коэффициент отражения алюминия, золота и серебра достигает 98% при длине волны примерно равной 10 мкм. Именно такие материалы применяются при изготовлении инфракрасных обогревателей, поскольку обладают высокой способностью отражения ИК лучей или прозрачны для них. Вещества, попадающие в первую категорию, являются основой рефлекторов, направляющих излучение в определенном направлении, а во вторую – светофильтров.
Следует обязательно затронуть тему поглощения и рассеивания. Инфракрасное излучение способно почти беспрепятственно проходить через воздух. Молекулы кислорода и азота только немного рассеивают, но не поглощают ИК лучи. Углекислый газ, озон, водяные пары, а также иные примеси, содержащиеся в воздухе могут избирательно поглощать излучение в части спектральной области. Ослабляют инфракрасное излучение взвешенные частицы пыли, дыма и мелкие водяные капли.
Объяснить принцип действия инфракрасного обогрева, речь о котором пойдет ниже, без предоставления научных справок просто невозможно.
Принципы инфракрасного обогрева
Учитывая, что излучение, выделяемое инфракрасными обогревателями, воздухом не поглощается, почти вся энергия достигает поверхностей, находящихся в зоне действия приборов. Прогревание предметов, а не воздуха – это отличительная особенность оборудования описываемого типа.
В первую очередь выделяемое тепло передается твердым предметам (стены, пол, мебель и т.д.), от которых нагревается воздух. В непосредственной близости от обогревателя тепловой поток интенсивней, а температура предметов выше.
При этом энергия выделяется только в зоне прямого действия ИК-обогревателей, что свидетельствует о локальности обогрева.
Данное тип оборудования имеет ряд преимуществ перед иными видами приборов:
Немного раскроем тему поглощения и выделения инфракрасных лучей. Здесь имеет смысл поговорить об организме человека. Описываемый тип излучения выделяют все нагретые до любой температуры тела. Так прогретая солнцем Земля, излучает ИК-лучи в диапазоне 7-14 мкм при пиковой интенсивности в 10 мкм. Человеческий организм не является исключением, излучая соответствующие лучи в диапазоне 3-50 мкм при пиковой интенсивности в 9,6 мкм. В организм они проникают максимально глубоко, интенсивно его прогревая.
В основу активно используемого в физиотерапевтических целях в российской и иностранной медицине теплового эффекта заложен именно данный принцип. При меньшей или большей длине инфракрасные волны не так глубоко проникают в организм.
Особенности управления инфракрасными обогревателями
В простых модификациях регулировка работы инфракрасного обогревателя осуществляется вручную. При этом конструкции могут быть оснащены различными видами выключателей, о чем будет рассказано позже. Температурный режим может поддерживаться и в автоматическом режиме с использованием электромеханических или электронных терморегуляторов. В помещениях небольшой площади достаточно одного терморегулятора, аналогичного тому, который применяется при обустройстве теплых полов. Такое устройство вполне способно справиться с управлением одного или нескольких обогревателей. Помещения значительной площади уместно разбить на отдельные зоны, и для каждой из них установить отдельный терморегулятор. Это позволит задавать индивидуальный температурный режим в каждой из зон.
Принцип работы терморегулятора в дополнительном разъяснении не нуждается. Их работа выглядит предельно простой для любого человека. Функционирование начинается в момент установки требующейся температуры, по достижению заданного параметра произойдет отключение инфракрасного обогревателя, а снова включение произойдет ни уменьшении температуры на 1-2 °С.
Имеют место быть и усложненные системы управления. Они основаны на использовании специальных приборов, позволяющих регулировать не только отопление причем по заданной наперед программе, но и работу всего бытового электрооборудования. Например, подобные системы самостоятельно переведут отопление загородного дома в незамерзающий режим (+7 °С) после отъезда хозяев. Затем может быть выключено большинство энергопотребляющего оборудования, но запущена электрическая печь в сауне. К моменту приезда владельцев недвижимости температурный режим окажется оптимальным, в полной готовности будет находиться и баня.
Программные возможности позволяют подобным системам каждый день понижать температуру в помещении до предельно допустимой отметки и повышать ее к назначенному часу.
Инфракрасные обогреватели с температурой нагрева поверхности до 110-280 °С
К данному типу обычно причисляются устройства с одной панелью, предназначенные для монтажа на высоте 2,5-4 м. Излучающая поверхность у них прогревается до температуры 250-280 °С, а в качестве нагревательного элемента используется ТЭН. Панели выполняются из алюминия, окрашенного высокопрочной эмалью. На оборотной стороне корпуса проделаны отверстия, пропускающие воздух. Эта конструктивная особенность обеспечивает нагревателям возможность работать в инфракрасном или конвекторном режиме. Все устройства предназначены для сети с напряжением 220 и 360 В., имеют одинаковую ширину – 90х100 мм., но различаются по длине.
Установка приборов производится на монтажные скобы или тросовую натяжку в горизонтальном положении под потолком. При наличии дополнительных креплений можно закрепить обогреватель на стене. Одно или совокупность устройств, мощность которых не превышает 3000 кВт, могут управляться любым регулятором обогрева или термостатом. Если общая мощность нескольких приборов выше, они работают с помощью магнитного пускателя, и в цепь обязательно включается термостат.
Корпуса также могут изготавливаться из окрашенной оцинкованной стали. Нагревательный элемент (чаше всего ТЭН) помещается в специальный паз греющей панели, изготовленной из йодированного алюминия. Внешняя поверхность панели оснащается продольными мелкими ребрами, обеспечивающими распределение тепла наилучшим образом. В промежутке между передней панелью и задней стенкой размещается теплоизоляционный материал (обычно минеральная вата).
На основе инфракрасных обогревателей с одной панелью нередко выпускаются сдвоенные или строенные модификации. Это означает, что в одном корпусе присутствуют 2 или 3 обычных обогревателя и подобные серии ориентированы на решение промышленных задач. Их фактическая мощность варьируется в пределах 1500-400 Вт, устанавливаться же они должны на высоте равняющейся или превышающей 3 м. Стоимость такого оборудования выше, чем у стандартного инфракрасного обогревателя, но приобретать его выгодней, нежели 2-3 отдельных устройства, способных обеспечить сопоставимую мощность.
Иные виды обогревателей, ориентированных для использование в жилых помещениях, описывать не имеет практического смысла, поскольку СниП 2.04.05-1 запрещают бытовую эксплуатацию отопительных приборов лучистого типа, если температура излучающей поверхности превышает 250 °С.
Подбор системы отопления – подведение итогов
Использование инфракрасных обогревателей гарантирует обеспечение:
Обогрев с помощью длинноволнового излучения сравним с освещением. Комфортное освещение пространства возможно только при условии правильного распределения источников света, и процесс подачи тепла ничем не отличается.
Мощность прибора определяется в зависимости от высоты потолков и типа помещения. Сначала вычисляется суммарная мощность, нужная для оптимального прогрева пространства, затем подбирается обогреватель, способный равномерно распределить необходимое количество тепла.
Проведение расчетов лучше всего доверить профессионалам. При обращении в конкретную компанию следует предъявить поэтажный план строения, где планируется монтаж обогревателя или полноценной отопительной системы.
Специалистам нужно лишь в подробностях объяснить, что должно получиться в результате. Они с точностью определят вероятность тепловых потерь, помогут выбрать оптимальный вариант инфракрасных обогревателей, а также их правильно расположить, чтобы достичь абсолютного и постоянного температурного комфорта.
Именно так распространяется продукция «Алмак», продолжающая оставаться новшеством на отечественном рынке.