Инфракрасные обогреватели: принцип действия, классификация, обзор электрических, газовых, дизельных ИК-моделей

Среди многих видов теплового оборудования, предназначенного для обогрева помещений, заметное место занимают инфракрасные обогреватели. Принцип их действия прост: они нагревают в первую очередь те или иные поверхности, а уже от поверхностей нагревается воздух. В этом отношении инфракрасные обогреватели напоминают Солнце, которое действует таким же образом, передавая нам достаточное количество тепла с помощью инфракрасных лучей.

НИЧЕГО ЛИЧНОГО, ПРОСТО ТЕОРИЯ

Существует три способа передачи, точнее обмена теплом между физическими объектами. Теплопроводность характерна для сплошных твёрдых тел: тепло передаётся от более горячей области к более холодной или при соприкосновении предметов — от одного к другому. Конвекция — процесс, при котором тепло переносится с помощью жидкости или газа. Третий способ — лучистый теплообмен, при нём энергия передаётся электромагнитными волнами. Для любого нагретого предмета из числа окружающих нас передача тепловой энергии происходит всеми тремя способами, разница лишь в их соотношении.

К примеру, обычная батарея отопления: тепло от горячей воды передаётся по ней за счёт теплопроводности, затем значительная его часть уходит в отапливаемое помещение с помощью конвективных воздушных потоков, а небольшая — и за счёт лучистого теплообмена. А если взять раскалённый уголь из костра, то даже при наличии ветра тепло от него будет ощущаться с любой стороны. Это и есть пример лучистого теплообмена. Конвективный тоже будет чувствоваться, но только над углями или по направлению ветра. Особенность лучистого теплообмена в том, что для передачи энергии с его помощью не требуются «посредники». Электромагнитное излучение свободно проходит сквозь вакуум и лишь незначительно рассеивается в чистом воздухе.

Учитывая достоинства этого способа теплообмена, логично использовать этот принцип для обогрева различных площадей. Речь идёт как раз об инфракрасных обогревателях. Выше уже было сказано, что практически любой источник тепла передаёт энергию, в том числе и с помощью инфракрасных (ИК) лучей. Но из этого, конечно, не следует, что все источники тепла — инфракрасные. К таковым надо относить только те, у которых большая часть теплопередачи осуществляется за счёт ИК-излучения. Но и тут есть свои хитрости. Например, обычная батарея отопления греет помещение в основном за счёт конвекции, а вот технически сходный потолочный нагреватель, подсоединённый к системе жидкостного отопления, уже передаёт значительную часть энергии в ИК-диапазоне. Энергия от потолочного нагревателя направляется вниз, обогревает полы, предметы и людей, и только потом в ход идёт конвективный теплообмен (тёплый воздух нагревается от нагретых ИК-излучением предметов и поднимается вверх).

Если сравнивать с другими способами обогрева, обогрев при помощи инфракрасного излучения имеет ряд существенных преимуществ. В первую очередь — экономическая выгода. У инфракрасных обогревателей высокий КПД, то есть доля инфракрасного излучения в общем потоке энергии (примерно 90 %), они расходуют меньше энергии. Скажем, у тепловой пушки горячий воздух нужно отводить от нагревательного элемента с помощью вентилятора, а инфракрасному нагревателю вентилятор, в общем, не обязателен — направить поток излучения несложно и без него. Экономия по сравнению с тепловыми пушками составляет десятки процентов при одинаковом результате. Конечно, полноценной системы домашнего отопления такие обогреватели не заменят, но для локального обогрева или периодического применения они вполне удобны. Ведь использование ИК-обогревателей позволяет обеспечить зональный обогрев, то есть использовать тепло только для конкретных поверхностей и предметов, не «распыляя» его по всему помещению. Кроме того, устройство для инфракрасного обогрева можно смонтировать и на открытом воздухе, обеспечив «зону комфорта» даже в зимнее время.

Ещё одно преимущество ИК-обогревателя в сравнении с той же тепловой пушкой — незначительное перемешивание воздуха в помещении: вентилятор пушки создаёт мощный воздушный поток, который не только несёт тепло, но и поднимает пыль. При работе инфракрасного обогревателя поток незначителен (только за счёт естественной конвекции), следовательно, и воздух окажется чище.

ИГРА В КЛАССИФИКАЦИЮ

Разновидностей ИК-обогревателей много. Один из вариантов их классификации — по температуре нагревательного элемента. Обогреватели могут считаться «тёмными» («чёрными») или «белыми». «Белые» — это устройства со сравнительно высокой температурой нагревательного элемента, свечение которого заметно в темноте. Излучение же от «тёмных» обогревателей глазом не воспринимается. Разница между ними в диапазоне излучения — в длине пропускаемых инфракрасных волн: чем ярче светится элемент, тем короче волны.

Можно встретить также деление на «чёрные», «серые» (промежуточные по степени нагрева, то есть средневолновые) и «белые» источники инфракрасного излучения. Классификация довольно условная, к тому же такое деление ничего не говорит об особенностях самого прибора. В принципе можно классифицировать также и по типу установки — стационарный прибор или же переносной (мобильный). Так по крайней мере понятнее, для каких целей можно применить ту или иную модель.

Однако наиболее удобный вид классификации — по источнику энергии нагревательного элемента. И здесь варианты точно такие же, как у другой обогревательной техники: электричество, жидкое топливо или газ.

Электрические обогреватели. Это, пожалуй, самый распространённый вид. Вообще говоря, электрический нагрев довольно дорог, но удобен, так как электричество доступно практически повсеместно. По сравнению с тепловыми пушками и прочими конвекционными системами, энергии для инфракрасного обогревателя требуется гораздо меньше, а за счёт создания локальных зон обогрева реально сэкономить ещё больше.

Устаревшая разновидность ИК-нагревателя известна многим, особенно тем пользователям, кто постарше: этакая «тарелка» на подставке. Нагревательный элемент — нихромовая спираль, намотанная на керамический изолятор, — имел точно такую же резьбу, как и у обычных ламп накаливания. Правда, у этих моделей были существенные недостатки: раскалённая открытая спираль могла оборваться или выйти из строя, к тому же она «выжигала кислород». По этим причинам следующее поколение нагревательных элементов изготавливали внутри стеклянных или металлических трубок, а корпус закрывали решётками: так и безопаснее, и кислород «выжигается» гораздо меньше (в действительности, уровень кислорода в помещении от работы обогревателей не меняется, специфический запах может появиться от сгорания или обугливания буквально нескольких пылинок).

Сегодня большинство электрических инфракрасных обогревателей по внешнему виду схожи с люминесцентными светильниками и представляют собой плоский корпус, в котором находится один или несколько нагревательных элементов — ламп или ТЭНов. С внутренней стороны корпус закрыт отражателем (алюминиевым листом или толстой фольгой), фокусирующим тепловые лучи в нужном направлении. Место установки — обычно потолочное, настенное, уличное (на столбе), реже настольное.

Основной элемент лампового обогревателя — инфракрасная лампа, которая может быть галогенной либо кварцевой, с вольфрамовой нитью в качестве источника излучения. Галогенная лампа представляет собой трубку, наполненную разрежёнными парами галогена. Под воздействием создаваемого в ней поля они испускают инфракрасное излучение и свет. В кварцевой лампе создаётся вакуум и туда помещается вольфрамовая нить, нагревающаяся при пропускании электрического тока. Также в последнее время большее распространение приобретают карбоновые лампы, внутри которых расположена карбоновая нить накаливания. Такие модели обычно дороже, но считается, что служат они дольше.

Все нагреватели этого типа сочетают в себе высокую мощность и компактность, однако их элементы боятся попадания влаги и грязи на стекло лампы, имеют ограниченный срок службы и в смысле цены составляют значительную долю от цены всего устройства. Зато они способны обеспечить интенсивный нагрев при любой температуре. Такие обогреватели (во влагозащищённом исполнении) применяют и в инфракрасных саунах.

Другие разновидности электрических обогревателей относятся к «серым» или даже «тёмным». Их нагревательный элемент — ТЭН, вмонтированный в металлическую теплоизлучающую пластину (обычно из анодированного алюминия). Такие модели дают более мягкий нагрев.

Газовые обогреватели. Для домашнего применения популярны модели с пористыми керамическими нагревательными пластинами. Газ от баллона подаётся к пластине и сгорает внутри. Основных разновидностей две: или одна пластина на специальной подставке, или три пластины в ряд, закреплённые в корпусе, куда заодно устанавливается и газовый баллон.

Многие уличные газовые обогреватели представляют собой этакий «фонарный столб» с зонтиком сверху. Газ подаётся по ножке столба. Вариантов дизайна много. Также встречаются уличные обогреватели в виде стойки с «прожектором» или круг- лой тарелкой — «рефлектором». Все эти модели примечательны тем, что не требуют обязательного подключения к электросети. Мощность регулируется или изменением давления подаваемого газа, или количеством подключённых пластин (для керамических моделей), а зажечь газ можно или вручную, или с помощью пье-
зоэлектрического устройства розжига.

Дизельные обогреватели. Многие модели внешне напоминают тепловую пушку: горизонтально установленный цилиндр с баком внизу, только в отличие от пушки вентилятора, выдувающего тёплый воздух, у них нет (хотя в корпусе обогревателя могут находиться другие вентиляторы, например для вывода продуктов горения или подачи воздуха к горелке). Другие модели выглядят, как «прожектор» на колёсах с рукоятками для транспортировки: длина цилиндрической части такого устройства бывает гораздо меньше, а диаметр теплоизлучающей пластины больше, чем у тепловой пушки. «Прожектор» удобен тем, что направление теплового потока легко отрегулировать.

Ещё один часто встречающийся вариант исполнения — «шкаф», внутри которого изогнутая труба. Внизу она несколько шире — там находится горелка, изгибы выполняют роль дымохода. Эти нагреватели обычно комплектуются вентилятором для «проталкивания» продуктов сгорания по дымоходу. Они используются в крупных помещениях, на складах и в ангарах.

Кстати, все эти разновидности дизельных ИК-обогревателей выпускаются и в «газовом» исполнении, только встречаются реже. Они предназначены обычно для профессионального использования и отопления помещений большого объёма.

Elitech ТП‑4 ГИ
Газовый инфракрасный обогреватель
ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 1,4; 2,75 и 4,1 кВт
ДАВЛЕНИЕ ГАЗА: 28–30 мбар
ТОПЛИВО: пропан-бутан
РАСХОД ТОПЛИВА: 0,29 кг/ч
ГАБАРИТЫ: 730×420×220 мм
ВЕС: 9,3 кг
ЦЕНА: 3700 руб.

Отличительная особенность Elitech ТП‑4 ГИ — керамический нагревательный элемент, разделённый на три части, к каждой из которых подведена отдельная горелка. Таким образом, количество задействованных в обогреве пластин можно менять, регулируя тем самым мощность нагрева. Управление производится с помощью поворотного регулятора, выполняющего функцию предохранителя и имеющего три фиксированных положения нагрева. Для пъезорозжига используется отдельная кнопка.

Помимо системы «газ-контроль», проще говоря термопары, и датчика кислорода, обогреватель снабжён датчиком опрокидывания. Подача газа прекращается при охлаждении термопары или срабатывания любого из этих двух датчиков.

Модель можно установить в помещении как предмет интерьера, но нельзя сказать, что это «стационарная техника». Собственно говоря, основная функция корпуса — декоративная: сами элементы нагревателя занимают сравнительно немного места, а внутри него можно установить газовый баллон объёмом до 27 л. В период, когда нагреватель не используется, габариты, точнее глубину корпуса, можно уменьшить, подняв подставку для газового баллона. Для удобства передвижения корпус и подставка снабжены «рояльными» колёсами, а на боковинах имеются прорези для захвата, поэтому вес газового баллона не ограничивает мобильность данного устройства. Откатил обогреватель от стены, откинул вниз опорную подставку, установил баллон, закрепил его держателем, прикрутил шланг, проверил герметичность — и техника готова к работе. Можно поставить на место, а можно оставить посредине комнаты, направив нагревательный элемент в нужную зону обогрева.

Ballu Glace BOGH‑13
Газовые инфракрасные обогреватели
ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 12 кВт
ДАВЛЕНИЕ ГАЗА: 30 мбар
ТОПЛИВО: пропан, пропан-бутан
РАСХОД ТОПЛИВА: 1,2 кг/ч
ГАБАРИТЫ: 609×609×2339 мм
ВЕС: 39 кг
ЦЕНА: 29 990 руб.

Модель BOGH‑13 относится к серии Ballu Glace. Это газовый инфракрасный обогреватель, предназначенный для уличной эксплуатации. Подобные решения довольно широко применяются, к примеру, в уличных кафе, на открытых верандах ресторанов и гостиниц, на загородных участках. Прибор новой серии отличается рядом уникальных решений.

Обогреватель Glace украсит интерьер того или иного заведения: конструкция предполагает возможность «работы» живого огня, а люди, согласно известному выражению, могут смотреть на него вечно. Однако инфракрасный обогреватель способен не только заворожить посетителей кафе или ресторана игрой огня, но и эффективно обогреть и осветить помещение. В отличие от аналогичных моделей, имеющих форму гриба, новый прибор излучает в несколько раз больше инфракрасных лучей, которые беспрепятственно достигают цели. Фактически лучи идут к человеку одновременно сверху от козырька и сбоку от пламени.

Конструкция отвечает самым строгим требованиям безопасности. Живой огонь высотой до 1,5 м заключён в колбу из закалённого стекла, выдерживающего резкие перепады температур (от –70 до +250 °С). Со всех сторон колба огорожена решёткой, защищающей её от механических повреждений, а людей от ожогов.

Ещё одна защита — это автоматическое прекращение подачи газа. Обогреватель полностью прекратит работу, если отклонится от своего рабочего положения более чем на 45°, а также при утечке газа или затухании пламени в колбе.

Electrolux Air Heat EIH/AG–1000/ AG–1500/ AG–2000 E
Электрические конвективно-инфракрасные обогреватели
ПИТАНИЕ: 220 В (50 Гц)
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ: 1,0–0,5/ 1,5–0,75/ 2,0–1,0 кВт
ГАБАРИТЫ: 592×436×80/ 812×436×80/ 1032×436×80 мм
ВЕС: 5,5/ 7/ 9,4 кг
ЦЕНА: 3990/ 4490/ 4990 руб.

Модели серии Air Heat марки Electrolux относятся к новому на рынке типу универсальных обогревателей, они сочетают два типа обогрева — конвективный и инфракрасный. При конвективном способе обогрева холодный воздух проходит через нагревательный элемент и равномерно распространяется по всему помещению. В дополнение к этому прибор в качестве инфракрасного обогревателя повышает температуру воздуха за счёт излучения тепловой энергии, которая поглощается окружающими предметами. Сочетание этих двух типов делает обогреватели Air Heat производительными, экономичными и функциональными.

В приборах установлены два нагревательных элемента Y‑Duos, обладающих большой поверхностью теплоотдачи. Это позволяет создавать широкий поток инфракрасных лучей, а также нагревать большой объём воздуха, участвующего в конвективном движении. Высокотехнологичное покрытие нагревательного элемента усиливает мощность инфракрасного излучения, увеличивая радиус действия.

Приборы работают в двух режимах — полной и половинной мощности. Выбор последнего варианта даёт возможность вдвое снизить нагрузку на электросеть. Устанавливают нужный режим работы и задают температуру при помощи электронного блока управления. Все данные выводятся на дисплей.

Конструкция предусматривает как настенный, так и напольный монтаж обогревателей.

	Timberk TCH A2 800/ TCH A2 1100 Электрические инфракрасные обогреватели ПИТАНИЕ: 220 В (50 Гц) ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 0,8/ 1,1 кВт ГАБАРИТЫ: 1020×160×45/ 1300×160×45 мм ВЕС: 4,1/ 5,2 кг ЦЕНА: 2640/ 3200 руб.
	Frico CIR11021 Электрический инфракрасный обогреватель ПИТАНИЕ: 230 В (50 Гц) ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 1,0 кВт ГАБАРИТЫ: 1250×94×44 мм ВЕС: 2,2 кг ЦЕНА: 3861 руб.
	AEG IR Comfort 2024 Электрический инфракрасный обогреватель ПИТАНИЕ: 220 В (50 Гц) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ: 2 кВт ОТАПЛИВАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ (зона теплового излучения): 10–12 м3 ГАБАРИТЫ: 480×140×95 мм ВЕС: 2,5 кг ЦЕНА: 10 600 руб.
	Профтепло ДК‑17 ПЛ Дизельный инфракрасный обогреватель ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 17 кВт ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ: 450 м3/ч ТОПЛИВО: дизельное; объём бака — 15 л РАСХОД ТОПЛИВА: 1,66 л/ч ГАБАРИТЫ: 508×340×581 мм ВЕС:12,7 кг ЦЕНА: 17 950 руб.
	Kerona PRT‑60K Дизельный инфракрасный обогреватель ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 17,6 кВт ОТАПЛИВАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ: 130 м2 ТОПЛИВО: керосин, дизельное; объём бака — 12 л РАСХОД ТОПЛИВА: 2 л/ч ГАБАРИТЫ: 340×550×570 мм ВЕС: 14,5 кг ЦЕНА: 15 900 руб.
	Master XL6 Дизельный инфракрасный обогреватель ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ: 17,0 кВт ОТАПЛИВАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ: 200 м3 ТОПЛИВО: дизельное; объём бака — 14 л РАСХОД ТОПЛИВА: 1,35 л/ч ГАБАРИТЫ: 290×530×535 мм ВЕС: 18 кг ЦЕНА: 22 200 руб.
	Esna P 750 T Электрический конвективно-инфракрасный обогреватель ПИТАНИЕ: 220 В (50 Гц) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ: 0,75 кВт ОТАПЛИВАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ (зона теплового излучения): до 45 м3 ГАБАРИТЫ: 500×1000×50 мм ВЕС: 10 кг ЦЕНА: 7450 руб.

Статья опубликована в журнале «Потребитель. Все для стройки и ремонта ОСЕНЬ-ЗИМА 2013 (№ 12` 2013)
ноябрь 2013 г.