أنظمة التدفئة بالأشعة تحت الحمراء

كيف يتم نقل الحرارة

تسمى العملية الفيزيائية لنقل الحرارة من جسم مادي إلى آخر نقل الحرارة. يتم نقل الحرارة من جسم مادي ساخن إلى جسم بارد إما عن طريق الاتصال المباشر أو من خلال قسم.

سيتم نقل الطاقة الحرارية حتى تكون درجات حرارة الأجسام المادية متساوية. في الفيزياء ، وتسمى هذه الحالة توازن ديناميكي حراري. يحدث انتقال الحرارة عادة من جسم ساخن إلى بارد ، وهو ثابت تمامًا القانون الثاني للديناميكا الحرارية. وفقًا لهذا القانون ، يعمل الجميع أنظمة التدفئة.

من حيث الفيزياء ، هناك ثلاثة أنواع أساسية من نقل الحرارة: التوصيل الحراري ، الحمل الحراري والإشعاع الحراري. ولكن في شكلها النقي ، بشكل فردي ، لا تحدث عمليا ، بشكل عام ، تنتقل الحرارة عن طريق مزيج من أنواع بسيطة. تتميز ثلاثة أنواع من نقل الحرارة بشكل أساسي: نقل الحرارة ، ونقل الحرارة ، وطريقة نقل الحرارة باستخدام حزمة الحرارة.

كيف تعمل أنظمة التدفئة التقليدية

تشمل أنظمة التدفئة التقليدية تلك الأنظمة التي تستخدم نوعًا من الوقود. حاليا ، يتم استخدام الغاز في معظم الأحيان ، على الرغم من استخدام الوقود السائل والصلب في بعض الحالات. ولكن بغض النظر عن نوع الوقود ، فإن مبدأ تشغيل جميع الأنظمة التقليدية هو نفسه. ترتفع حرارة احتراق الوقود عامل نقل الحرارةالذي يأتي في مشعات التدفئة ويسخن الهواء في الغرفة. يستخدم الماء كحامل حراري في أنظمة التدفئة التقليدية ؛ لذلك ، تسمى هذه الأنظمة ماء.

بموجب جميع قوانين الفيزياء ، يرتفع الهواء الدافئ ، والهواء البارد يتحرك بشكل طبيعي إلى أسفل. هذه الحركة الجوية ليست سوى تلك المذكورة أعلاه. الحمل الحراري. هذا الهواء البارد يخلق فقط أرضيات باردة ، والتي يجب القضاء عليها عن طريق جهاز "الأرضيات الدافئة". إذا كانت الغرفة مرتفعة بدرجة كافية (مبنى صناعي أو قاعة أو قاعة رياضية ، إلخ) ، فستستمر عملية تسخين الحجم بالكامل لفترة طويلة ، ويتم إنشاء التقسيم الطبقي للهواء.

يخلق الهواء الدافئ المتصاعد مشروعًا في الغرفة ، بالإضافة إلى فقد الحرارة خلال السقف والجدران ، والحرارة تترك المبنى ببساطة. في هذه الحالة ، يقولون أننا نسخن الشارع. الناس أدناه في منطقة من الهواء البارد.

يوضح الشكل 1 توزيع الحرارة أثناء تشغيل نظام التدفئة التقليدي.

الشكل 1. توزيع الحرارة أثناء تشغيل نظام التدفئة التقليدية

كيف هي أنظمة تسخين المياه التقليدية

الجهاز الرئيسي لنظام تبريد المياه هو المرجل، في معظم الأحيان الغاز. يتم تسخين المياه التي يتم تسخينها في المرجل إلى المشعات - مشعات. لتداول الماء في النظام مثبت المضخةإذا تم فرض الدورة الدموية ، على الرغم من أن الدورة الدموية قد تكون طبيعية. في هذه الحالة ، يمكنك الاستغناء عن المضخة.

بالإضافة إلى هذه الأجهزة الأساسية وقطع الغيار ، يشتمل نظام تسخين المياه أيضًا على العديد من "الأجزاء المساعدة" ، ولكن الضرورية. بادئ ذي بدء ، إنه خزان توسيع للتعويض عن التمدد الحراري للمياه ، ووصلات توصيل الأنابيب وصمامات الهواء وغير ذلك الكثير ، وهو ضروري للتشغيل العادي للنظام بأكمله.

في منزل فردي لتركيب غلاية غاز ، هناك حاجة إلى غرفة إضافية ، مزودة بنظام تهوية ومدخنة ، ناهيك عن نظام إمداد الغاز. في حالة تدفئة المنطقة ، يلزم إنشاء غرفة غلاية كبيرة ووضع شبكة كاملة من أنابيب التدفئة. النظام برمته مكلف ومعقد.لكن في بعض الحالات ، على سبيل المثال ، لمنزل ريفي صغير ، وإذا لم يكن هناك غاز قريب ، فعليك إنشاء نظام تدفئة كهربائي.

الأكثر شيوعا في مثل هذه الحالات هي الغلايات الكهربائية لتسخين المياه أو سخانات كهربائية مختلفة. بادئ ذي بدء ، هذه هي مشعات الزيت ، والمواقد الكهربائية وسخانات المروحة من مختلف التصاميم. مبدأ تشغيل هذه الأجهزة هو الحمل الحراري ، كما هو الحال في أنظمة تسخين المياه: أولاً يتم تسخين الهواء ، وعندها فقط الجدران والأثاث والناس. مثل هذا النظام غير فعال وغير فعال.

سخانات الأشعة تحت الحمراء

متاحة حاليا في مجموعة متنوعة من أجهزة التدفئة بالأشعة تحت الحمراءالتي توفر التدفئة المنطقية والاقتصادية للمباني في مجموعة واسعة من الظروف. التالي سيتم اعتبار بعض هذه الأجهزة ، مبادئ تشغيلها.

من وجهة نظر طبيعية ، لا تعمل أنظمة التدفئة التقليدية بشكل صحيح. أولاً ، الهواء مع ارتفاع درجات الحرارة ، ثم كل شيء آخر. في ظل الظروف الطبيعية ، كل شيء يحدث في الاتجاه المعاكس.

المصدر الطبيعي للحرارة على الأرض هو الشمس. تتميز أشعة الشمس بطيف واسع جدًا ، لكنها مكون الأشعة تحت الحمراء الذي يسخن الأرض والأشخاص والنباتات وجميع الأجسام ، ومن بينها الهواء يسخن ويخلق ظروفًا مريحة لحياة الإنسان.

على هذا المبدأ أن تعمل سخانات الأشعة تحت الحمراء. يكون هواء الأشعة تحت الحمراء شفافًا تمامًا ، وبالتالي تصل الأشعة تحت الحمراء بحرية إلى الأسطح والأشياء الساخنة.

يوضح الشكل 2 توزيع الحرارة عند استخدام سخان الأشعة تحت الحمراء.

الشكل 2. توزيع الحرارة باستخدام سخان الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء يمثل الموجات الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي في حدود 1 * 10-6 ... 1 * 10-3 ميكرون. تعتمد كثافة الإشعاع الحراري على الطول الموجي للإشعاع تحت الأحمر: يتم الحصول على أشعة الموجات القصيرة عند درجة حرارة الجسم المشع فوق 750 درجة مئوية. اعتمادًا على التطبيق والتصميم ، يمكن أن تكون درجة حرارة عنصر الباعث في سخان الأشعة تحت الحمراء في حدود 100 ... 950 درجة مئوية

سخانات الأشعة تحت الحمراء الخارجية

في غرفة مرتفعة إلى حد ما ، أنظمة تسخين المياه ، كما ذكر أعلاه ، غير فعالة ، لأن كل الهواء الدافئ يرتفع.

مع ارتفاع السقف 2.5 ... 3.6 م ، ستكون سخانات الأشعة تحت الحمراء منخفضة الحرارة الخارجية مع درجة حرارة المبرد في حدود 100 ... 120 درجة مئوية فعالة للغاية واقتصادية.

لتحقيق تسخين موحد للغرفة ، لتجنب ظهور المناطق الدافئة والباردة ، يجب إجراء التدفئة بواسطة عدة سخانات ، يجب أن تتوافق إجمالي الطاقة مع فقدان الحرارة في المبنى. إذا كان ارتفاع السقف 4 أمتار أو أكثر ، فمن المقبول والآمن استخدام سخانات بدرجة حرارة سطح مشعة تصل إلى 200 درجة مئوية وما فوق. وتسمى هذه السخانات درجة حرارة عالية.

تصميم ومبدأ تشغيل بواعث بحيث تركيبها ممكن في أي ارتفاع. إذا كانت الغرفة كبيرة جدًا ، مثل مستودع أو حظيرة ، فلا يمكن تثبيت سخانات الأشعة تحت الحمراء إلا فوق مواقع العمل ، في الأماكن التي يوجد فيها الأشخاص ، مما يوفر الطاقة.

نظام التدفئة لوحة مشع:

سخان درجة حرارة منخفضة إنه صندوق معدني به مدفأة موزعة بداخله. يتم التعامل مع سطح الإشعاع بمواد خاصة توفر أقصى كثافة للإشعاع الحراري ، وانبعاث الطاقة الإشعاعية الحرارية. يصل معامل الانبعاث الحراري من أكثر السخانات تطوراً إلى 90٪. إلى حد كبير ، يتم تعزيز سطح الإشعاع من خلال حقيقة أن السطح المشع يصبح منقوشًا وعرة. هذا يسمح لك بزيادة مساحتها بما لا يقل عن 2.5 ... 3 مرات.

سخانات درجة حرارة عالية تمثل أيضًا علبة على شكل صندوق ، يوجد داخلها عنصر تسخين واحد أو أكثر. يتم نقل حرارة هذه العناصر إلى ملف الألومنيوم ، حيث يتم تغطية سطح الإشعاع بخزان خاص ، مما يسمح بتقليل درجة حرارة سطح الإشعاع عن طريق زيادة معامل الانبعاث لتدفق الإشعاع.

تمتلئ المساحة بين الغلاف وعناصر التدفئة بجهاز عازل للحرارة عالي الجودة مقاوم للحرارة ، وبالتالي تحقيق كامل السلامة من الحرائق الجهاز بأكمله ككل. هذا العزل الحراري هو سمة من سمات كل من سخانات درجات الحرارة المنخفضة ودرجات الحرارة المنخفضة.

بعض الشركات ، على سبيل المثال Thermatex ، Armh5 ، Rockfon ، تنتج سخانات الأشعة تحت الحمراء للتركيب في أسقف الكاسيت ، والتي تقول مرة أخرى السلامة من الحرائق سخانات الأشعة تحت الحمراء.

واحدة من المنتجات الجديدة في السوق والمرايا التي ينبعث منها حرارة. الطبقة العاكسة هي أيضا عنصر التدفئة. لا تتجاوز درجة حرارة سطح المرآة القصوى 75 درجة مئوية ، وهي آمنة تمامًا للآخرين. في الساونا أو في الحمام ، مثل هذه المرآة لا تشوش ، ولا تغير المستوى الطبيعي للرطوبة وتناسب تمامًا تصميم الغرفة ، فهي صديقة للبيئة.

كما أظهرت العديد من الدراسات ، فإن الطيف الترددي الحراري للتسخين بالأشعة تحت الحمراء آمن تمامًا للبشر. وهذا ما تؤكده الدراسات ليس فقط للشركات المصنعة ، ولكن أيضًا نتائج الاختبارات المستقلة. يتم تأكيد سلامة أجهزة الأشعة تحت الحمراء أيضًا من خلال شهادات المطابقة الصادرة عن كل من الخدمات الصحية الروسية والأجنبية.

تنتج الشركات المختلفة سخانات تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، بشكل رئيسي من نوع السقف ، ومناسبة للاستخدام في أي غرفة: الصناعية والسكنية والزراعية والرطبة وحتى المتفجرة.

تنتج العديد من الشركات أيضًا سخانات مثبتة على الحائط ومثبتة على الأرضية ومحمولة ومثبتة على الرفوف. سخانات الأشعة تحت الحمراء التي يتم فيها استخدام الغاز معروفة.

سخانات الصورة بالأشعة تحت الحمراء

في الآونة الأخيرة ، باعتبارها سخانات محلية إضافية ، أصبحت العناصر الداخلية المختلفة أكثر شيوعًا: سخانات الطلاء ، الألواح ، ألواح الجدران الدافئة.

تتكون عناصر التسخين هذه من ألياف كربون متصلة بالتوازي مع بعضها البعض. لا يوجد مائة أو حتى مائتان من هذه الخيوط في السخانات ، نظرًا لأن كل خيط يعمل دون أي حمولة زائدة ، فإن الطاقة المخصصة له صغيرة جدًا. لذلك ، يتم استبعاد حدوث الحمولة الزائدة وارتفاع درجة الحرارة ، وموثوقية هذه السخانات عالية للغاية ، وعمر الخدمة يصل إلى 10 سنوات أو أكثر.

مزايا سخانات الأشعة تحت الحمراء

واحدة من مزايا سخانات الأشعة تحت الحمراء هي أن الحرارة ، وخلق المسودات ورفع السحب من الغبار ، لا تمر تحت السقف ، كما هو الحال في أنظمة التسخين الحراري. مستوى المجال الكهرومغناطيسي لأنظمة الأشعة تحت الحمراء أقل بكثير من ذلك في العديد من الأجهزة الكهربائية المنزلية ، لا يتم حرق الأكسجين ، الرطوبة في الغرفة لا تقل ، فإنه لا يزال عند المستوى الطبيعي.

يتم الشعور بالحرارة في الغرفة فور تشغيلها ، وتصبح الأسطح المحيطة بالكائنات دافئة على الفور تقريبًا. في هذه الحالة ، ليس من الضروري تسخين الغرفة بأكملها بشكل موحد ، فمن الممكن إنشاء مناطق مريحة منفصلة ، على سبيل المثال ، بالقرب من جهاز تلفزيون أو فوق مكتب أو مكتب كمبيوتر.

الميزة بلا شك لمعدات الأشعة تحت الحمراء هي صغر حجمها وتنقلها. بسبب هذه المعلمات ، يتم حفظ المنطقة القابلة للاستخدام ، ونقل المعدات بسهولة وتركيبها وتفكيكها. تعتبر سخانات الأشعة تحت الحمراء فعالة جدًا في المباني ذات العزل الحراري السيئ والأسقف العالية ، مما يؤثر قليلاً على التهوية.

تركيب سخانات الأشعة تحت الحمراء من الطاقة المناسبة أمر ممكن حتى في المناطق المفتوحة. على سبيل المثال ، أكثر من الجداول في مقهى الصيف.بخلاف نظام تسخين المياه التقليدي ، لا يلزم تركيب معدات باهظة الثمن معقدة: الأنابيب ، الغلايات ، المضخات ، إلخ. عند تثبيت التدفئة بالأشعة تحت الحمراء ، تختفي مشاكل مثل إزالة الجليد من الأنابيب عند إيقاف تشغيل النظام. عند تشغيل الكهرباء مرة أخرى ، ستعمل التدفئة بالأشعة تحت الحمراء مرة أخرى ، كما لو لم يحدث شيء.

مع مساعدة من منظمات الحرارة الحديثة القابلة للبرمجة ، من الممكن الحفاظ على درجة الحرارة في حدود 5 ... 30 درجة مئوية ، مع إعداد كل غرفة على حدة.

بالمقارنة مع سخانات الحمل الحراري ، فإن أجهزة الأشعة تحت الحمراء هي 20 ... 25 ٪ أكثر اقتصادا ، وفي حالة استخدام دفع ثنائي التعريف للكهرباء ، يمكن أن تصل المدخرات إلى 40 ... 45 ٪.

بوريس الأديشين

Comments

[#1]

حقيقة أن جدران المبنى لا الاحماء هو كبير ناقص. يتم إنشاء تأثير المباني غير السكنية ، والتي ، كما تعلمون ، يتم تدميرها. الجدران تبدأ في التجميد. على سبيل المثال ، إذا كان الخارج أقل من 22 * ​​، وفي الداخل + 22 * ​​، فستكون درجة حرارة الصفر في وسط الجدار. وإذا كنت تقوم بتسخين الغرفة في أماكن ، كما يقول المؤلف ، محليًا ، فإن التجميد سيكون أعمق والجدار سوف يتشوه ويشوه. من الضروري عزل الجدران وعدم دفع تكاليف الكهرباء. الجدار هو موصل ممتاز للحرارة دون عزل. وتحتاج إلى عزل فقط من الخارج ، بحيث يكون الفرق في درجة الحرارة الرئيسية في العزل ، ويظل الجدار "دافئًا". إذا قمت بعزل الجدار من الداخل ، فسوف نحصل على نفس التأثير للمبنى غير السكني ، وسوف يتجمد الجدار وينهار ، وستكون الغرفة ذات حرارة خادعة. إلى أن عزلت منزلي ، لم يساعد استبدال المرجل أو استبدال البطارية - لا يمكنك تسخين الشارع. حتى سخانات الأشعة تحت الحمراء.

[#2]

بالنسبة للغرف التي يتراوح ارتفاعها بين 2.5 و 3 أمتار ، لا يهم نوع التدفئة على الإطلاق. الاحماء سيكون هو نفسه. مع الحمل الحراري ، سيبدأ الهواء الدافئ في إطلاق الحرارة على سطح أكثر برودة حتى يكون هناك توازن حراري ، مع "الأشعة تحت الحمراء" ، فقط الأجسام القريبة هي التي ستسخن ، ومن خلال ملامستها مع الهواء نفسه ، سيتم تسخين الهواء نفسه. ستكون درجة حرارة الهواء والغرفة هي نفسها في جميع الحالات! مثل استهلاك الطاقة. من الضروري التمييز بوضوح بين سخانات الأشعة تحت الحمراء والأنظمة المشعة للوحة مع درجة حرارة المبرد تصل إلى 200 درجة ، والتي يسميها التجار أصحاب الحيلة "الأشعة تحت الحمراء". هذه أنواع مختلفة تمامًا من السخانات من وجهة نظر قوانين الفيزياء ، لكن قلة من الناس يعرفون ذلك. وتحتاج إلى عزل في أي حال!

[#3]

من الأفضل تثبيت زوج من سخانات الكوارتز. لقد عانينا أيضًا من هذا في وقت واحد ، لكننا الآن لا نعرف المشاكل. الأرضية دافئة في المنزل ، إنها رخيصة الثمن بسبب التكنولوجيا الاقتصادية للسخانات ، فهي تسخن بسرعة ، ولكنها باردة على عكس ذلك لفترة طويلة ، تبدو جميلة). بشكل عام ، هذه السخانات هي واحدة زائد الصلبة والسعر هو 2400 فقط. يمكنك أيضا طلب الحرارة ولكن يديك لا تصل.

[#4]

حسنًا ، لا أعرف أن فكرة استخدام سخانات الأشعة تحت الحمراء في المنزل ليست شبيهة جدًا. أعني أنه موجود في الغرفة ، مجرد إزالة مثل هذا الجهاز على مسافة أقل من 2-3 أمتار من شخص أمر خطير. النظر في مستوى الأشعة التي تأتي حتى من أكثر سخان الأشعة تحت الحمراء منخفضة الطاقة.
لقد اشترينا لأنفسنا سخانات من نوع مختلف ، وهي سخانات الكوارتز Tepleko ، وهي تعمل وفقًا للمبدأ التالي: يقوم عنصر التسخين بالنيكل والكروم بتسخين صفيحة من رمل الكوارتز النقي الذي يوجد داخله.

[#5]

أنا لا أثق حقًا بالأشعة تحت الحمراء .. كان لدي واحدة مثل هذه النتيجة ، فقد شب حريق.ولم يكن هناك شعور كبير منه ، أن نكون صادقين ، لكنه كان لائقًا. اعجبني الكوارتز. لقد فوجئت بارتفاع درجة الحرارة خلال 20 دقيقة ، وتبرد لمدة 50-60 دقيقة ، كما كانت ، لم تعد كذلك. لقد مضى وقت طويل منذ أن بدأ الجميع باستخدام هذه التكنولوجيا. إنه فقط لن يطلب الجميع على الإنترنت ، على سبيل المثال ، البعض لم يفعل ذلك مطلقًا. وسخانات جيدة فعلا)

[#6]

شاهدت على التلفزيون مثل هذا عن سخانات الأشعة تحت الحمراء. قالوا إن كلاهما من أجل الصحة ليسا آمنين وغير قابلين للحريق. لقد رفضتهم في النهاية. هذا العام وضع الكوارتز نفسه في منزل خاص. لم أحل محل التدفئة الرئيسية تمامًا ، لكن كإضافة إلى ذلك ، فقد تحولت بشكل مثالي) في الغرف التي كان الجو فيها أكثر برودة ، أصبح الجو أفضل كثيرًا ، لكنني لم أضطر إلى دفع الكثير من السخانات الاقتصادية)