Чулков Иван Дмитриевич

Научный руководитель: Печникова Ирина Николаевна, преподаватель

Мценский филиал  ОГУ им И.С. Тургенева, г. Мценск

Аннотация

Возрастание объемов строительства и массовая реконструкция систем отопления определяют  динамичное развитие рынка отопительных приборов. Все большее распространение получают инфракрасные обогреватели (ИК).   При установке систем ИК отопления не надо прокладывать сложных и дорогих теплотрассы. Применение ИК обогревателей исключает неудобства, связанные с эксплуатацией и ремонтом традиционных систем отопления.

Цели исследования: изучить принцип работы ИК обогревателей; понять преимущества ИК обогрева.

ИК обогреватель это нагревательный прибор,  передающий  тепло от излучателя к телам с более низкой температурой посредством электромагнитного излучения. ИК излучение поглощается поверхностями,  которые встречаются на его пути, превращаясь в тепловую энергию, а от них  нагревается воздух. Диапазон длин волн ИК излучения находится в промежутке от 780 нм  до 1 мм. Разделяют две основные  группы: коротковолновые и  длинноволновые  Длинноволновые обогреватели более практичны.  Температура нагрева составляет  от 700 до 400 °С.   Они  служат  источником мягкого ИК излучения. При этом экономия электроэнергии имеет  порядок 50 — 80%.

Характер теплового (инфракрасного) излучения зависит от длины волны в определенном диапазоне.   Длина волны 5-6 микрометров относится к так называемой мягкой или длинноволновой части ИК  излучения. Такая длина волны теплового излучения экологически безопасна и наиболее комфортна для человека. Тепло от масляного обогревателя чувствуется человеком примерно через 30 минут. Вначале  электрическим тэном нагревается масло, потом воздух в комнате, а  затем  человек.

Конвекторные обогреватели  работают быстрее. Однако тёплый воздух поднимается вверх, и пока равномерно не прогреется всё помещение, человек  испытывает дискомфорт.

Инфракрасные обогреватели уже через несколько минут начинают отдавать тепло. Тепловые лучи направлены на человека, согревая его. Эти обогреватели быстро способны создать комфортный микроклимат в помещении, что особенно актуально в сырую и холодную погоду.

ИК-обогреватели  можно использовать с меньшей мощностью, так как им  не требуется прогревать всю комнату. Так  для масляного обогревателя оптимальная мощность, чтобы прогреть большую спальню, составляет 1500-2000 Вт. Для ИК-обогревателя  достаточна мощность 500 Вт, будучи направленным на потребителя. Энергопотребление при этом  на 30-75% ниже, что не мало важно при оплате. 

В большом помещении инфракрасные обогреватели удобны тем, что их можно направить на обогрев определённого сектора помещения, например, туда, где находятся люди. Оставшаяся часть помещения будет прогрета меньше, что избавит от лишних энергозатрат.

ИК обогреватели просты в применении, в них отсутствуют движущиеся части и циркуляция теплоносителя. Их обслуживание требует только периодической чистки отражателя от пыли, для равномерного и эффективного распределения тепла. Их конструкция проста и прочна.

Их принцип работы   отличается от принципа работы других видов обогревателей.  Через несколько минут после включения происходит доставка тепла, и прекращается при  его выключении. Направленный луч нагревает предметы на своём  пути.  А предметы, нагреваясь, отдают  тепло воздуху.  При этом температура тел в помещении    будут всегда на 2 — 3°С  выше, чем температура воздуха. Эти обогреватели имеют высокий КПД около  90%, так как площадь теплоотдачи гораздо больше, чем у других обогревателей, а значит и меньше время  обогрева. Это создаёт экономию электроэнергии. Сравнивая различные системы отопления можно сделать следующие выводы.

1 При конвективных системах обогрева теплый воздух поднимается вверх.

При t=18°C в зоне пребывания людей (до 2м от пола) температура на уровне 10м будет около 30°С.  При работе длинноволновых  ИК обогревателей, происходит выравнивание температуры между полом и потолком и температура в зоне пребывания человека не отличается практически от температуры под  потолком.

2  При использовании ИК обогревателей можно аккумулировать тепло. 

3 Так как ночью  более низкая стоимость электроэнергии, то можно использовать аккумулирование тепла конструкциями здания.

Современные устройства терморегулирования  позволяют достаточно точно управлять работой длинноволновых обогревателей для поддержания в помещении заданной температуры.  Длинноволновые обогреватели можно использовать  для быстрого и комфортного обогрева помещений любой высоты (до 20 м). 

Отечественный электрический длинноволновый обогреватель  фирмы «ЭкоЛайн» применяют в жилых домах, магазинах, служебных помещения и т.д. ИК  обогреватели «Теплофон»  выполнены под размер потолочной плитки типа «Амстронг». Их выпускают настенными и подвесными. На основе гипсокартона  изготавливают  ИК  панели  » Теплая стена». Все обогреватели кроме  инфракрасных поглощают кислород. Поэтому ИК обогреватели более комфортны для человека.

Необходимую мощность ИК обогревателей  можно рассчитать  исходя и соотношения мощности и площади помещения. В не отапливаемых помещенияхс хорошей теплоизоляцией -1 кВт на 10м² при стандартной  высоте потолков 2,50 м (типовые квартиры).  В жилых помещениях с центральным отоплением —  1,0-1,5 кВт на комнату площадью 20-25 м².

Произведем тепловой расчет типового капитального трехкомнатного дома общей площадью 50 м², с установкой системы автоматического контроля за температурой воздуха для г. Мценск, где критическая температура равна -26°, среднестатистическая температура наружного воздуха в отопительный период  -2.7° и отопительный период составляет 205 дней. Необходимая температура воздуха в помещении 20 °С.

Установленная мощность для данной дома будет равна
W= 50 м² · 70 Вт/м² = 3 500 Вт

Годовой расход электроэнергии:

А_год=24ч· 3 500 Вт ·  205 ·  0,6 ·  (20- (-2.7)) / (20- (-26)) = 5100 кВт· ч

Среднемесячный расход на электроэнергию будет равен:

А_мес= 5100 кВт· ч /205· 30,5 = 758.8 кВт· ч

Затраты на отопление при цене на электроэнергию 3.84 руб./квт· ч составят по году:

С_год=А_год· 3.84 руб/кВт· ч = 5100 кВт· ч · 3.84 руб/кВт· ч = 19584 руб.

Затраты по месяцу составят:

С_мес=19584/ 205 · 30,5 = 2913.7 руб.

Стоимость обогрева 1 м² в месяц составит: Ci= 2913.7/50 = 58.3 руб.

Масляный обогреватель ежемесячно потребляет энергии на сумму:

 С_мес=3,5 · 8 · 30.5 · 3.84=3279.36 руб

Применение технологии длинноволнового обогрева позволяет: исключить огромные затраты на газораспределительные сети (особенно в случае строительства отдаленных объектов); отказаться  от постоянных затрат на эксплуатацию,  ремонт и реконструкцию морально устаревших традиционных систем и теплосетей;  в большинстве случаев отказаться от затрат на индивидуальные отопительные котлы  и подобные установки; с наименьшими затратами решать задачи обогрева быстро — и временно — возводимых объектов, и главное, арендуемых объектов.

Подводя итоги, можно сделать вывод, что будущее за  инфракрасным обогревом. 

Список использованных источников

1. Инфракрасные обогреватели : сайт / АСАМА Климатическое оборудование. – Москва : ООО «Асама Трейд», 2007. –  URL:  http://www.asamagroup.ru/infrakrasnye-obogrevateli.php (дата обращения: 27.02.2020). – Текст : электронный.

2. Кашкаров, А.П. Современные обогреватели: типы, расчет мощности, ремонт – для дома, офиса и не только / А.П. Кашкаров. –  Москва : ДМК-Пресс, 2011. – 153 с.: ил. – ISBN 978-5-94074-690-4. – URL: https:// rucont.ru/efd/203231. – Текст : электронный.