Системи життєзабезпечення грають значну роль на сучасному світі. Людині вже не обійтися без інфраструктури перенесення і доставки води, тепла, енергоносіїв. В Україні - країні з досить суворим кліматом - особливу роль грають системи опалювання. Теплове випромінювання Як відомо, всі способи опалювання засновані на фізичних законах передачі тепла від теплішого тіла до холоднішого. Можна виділити три основних типи теплообміну: теплопровідність (усередині твердого тіла), конвекція (має на увазі наявність між об'єктами газоподібного або рідкого середовища) і променистий теплообмін. Останній, на відміну від останніх видів, не вимагає безпосереднього контакту або наявності провідного середовища: теплове випромінювання (електромагнітні хвилі інфрачервоного діапазону завдовжки від 0,77 до 340мкм) може переносити енергію навіть через вакуум.
Будь-який предмет з температурою, відмінною від абсолютного нуля, випромінює інфрачервоні хвилі, будь то чайник або електрична лампа. То ж можна сказати і про традиційний радіатор опалювання, хоча в цьому випадку основна доля тепла передаватиметься все ж шляхом конвекції (~80%) і лише мала частина - за допомогою випромінювання (~20%). Але якщо встановити опалювальний прилад під стелею, обладнати його відзеркалювальними і ізоляційними поверхнями, то конвективна складова мінімізується (~20-25%). Саме такий принцип закладений в концепції стельових інфрачервоних (ІЧ) обігрівачів - дуже ефективних випромінювачах тепла.
Переваги використання іч-опалювальних приладів Основними перевагами використання інфрачервоних опалювальних стельових приладів є:
- економія енергії при опалюванні приміщень з високими стелями (>3,5м) до 40% в порівнянні з іншими системами опалювання;
- можливість обігріву локальних робочих зон;
- мала теплова інерційність і короткий час реагування (“миттєвий нагрів”);
- відсутність необхідності у виділенні частині ефективної площі приміщення для розміщення опалювальних пристроїв;
- безшумність роботи, екологічність (відсутність пилових циркулюючих потоків, протягів), простота монтажу і високий ККД (>90%).
Класифікація іч-обігрівачів ІЧ-обігрівачі прийнято класифікувати по температурі (Т) випромінюючої поверхні і відповідній довжині хвилі на три категорії:
- низькотемпературні (довгохвильові) з Т=45-300°С (при довжині хвилі=100-340мкм);
- середньотемпературні (середньохвильові) з Т=300-750°С (при довжині хвилі=15-100мкм);
- високотемпературні (короткохвильові) з Т>750°С (при довжині хвилі=0,77-15мкм).
"Темні" і "світлі" прилади променистого опалювання Крім того, часто можна зустріти розділення приладів променистого опалювання на "темні" і "світлі". Річ у тому, що при сильному нагріві (розжарюванні) предмет міняє свій колір, оскільки хвилі, що випускаються ним, переміщаються у видиму область спектру. Низькотемпературні обігрівачі не світяться, їх випромінювання повністю знаходиться в іч-діапазоні. Тому вони отримали назву "темні". "Світлими" є відповідно середньо- і короткохвильові опалювальні прилади.
Джерела енергії для стельових іч-панелей Джерелом енергії для стельових іч-панелей можуть служити газ, електрика і вода.
Газові панелі можуть відноситися до середньо- і високотемпературних обігрівачів. У "світлих" короткохвильових газових іч-приладах основним нагрівальним елементом є керамічна пластина (товщиною порядку 12мм), усередині якої відбувається спалювання газу. При цьому температура поверхні кераміки може досягати 1000°С, проте особливості її конструкції і хороші теплоізоляційні показники пористої кераміки забезпечують високий нагрів лише на випромінюючій (робочій) стороні, тильна частина панелі не прогрівається більш ~100°С.
У середньотемпературних газових іч-панелях випромінювачами є металеві трубки, кожна з яких забезпечується системами підведення газу і електроенергії, а також відведення продуктів горіння. Повітря і газ поступають в спеціальну камеру, де утворюють горючу суміш, яка у свою чергу спалюється в керамічній пластині. Продукти згорання рівномірно розподіляються усередині трубок, випромінюючих тепло.
Електричні стельові іч-випромінювачі в основному представлені довго- і середньохвильовими приладами. Їх основним компонентом, перетворювачем електричної енергії в теплову, як правило, є сталевий трубчастий електронагрівач (ТЕН). Рідше використовується плівковий нагрівач, який має тришарову конструкцію (між двома полімерними плівками розміщується вугільно-графітовий порошок). Перетворювач встановлюється в корпусі з оцинкованої сталі. У нім же знаходиться відбивач з полірованого алюмінію. Задня стінка корпусу захищена
теплоізоляційним матеріалом (в основному мінеральною ватою). При подачі струму ТЕН нагрівається і тепло (у вигляді електромагнітних хвиль) за допомогою відбивача випромінюється в зони обігріву.
Ще один тип приладів променистого опалювання - це водяні стельові іч-панелі. На відміну від вже розглянутих газових і електричних обігрівачів їм властива не висока вибухо- і пожежобезпечність. Стельові водяні іч-системи можуть застосовуватися на підприємствах хімічної, деревообробної, паперової промисловості, а також в складських приміщеннях. Джерелом нагріву в даних приладах служить тепла або гаряча вода (температурою від 40 до 120°С). Тому вони відносяться до групи низькотемпературних (довгохвильових) обігрівачів.
Конструкція водяних стельових іч-обігрівачів є панеллю, нижня частина якої є випромінюючим екраном, а верхня забезпечена ізоляцією з шаром, що відображає, направляє все випромінювання вниз. Усередині панелі розташовані трубки (діаметром від 15 до 28мм), провідні воду. Від них тепло передається екрану, який випромінює хвилі, нагріваючи предмети, що знаходяться в приміщенні. Також необхідно відзначити, що в літній час водяні панелі можуть бути використані як прилади охолоджування, які, на відміну від кондиціонерів, не створюють протягів, пилових потоків, не несуть бактерійної небезпеки, а також не допускають пересушування повітря.
Сфера застосування стельових іч-обігрівачів Сфера застосування стельових іч-обігрівачів вельми широка. Головним чином, вони призначені для опалювання приміщень висотою від 2,5 до 30м. Торгівельні зали, виробничі цехи, склади, різні промислові і сільськогосподарські об'єкти, спортзали, термінали аеропортів, автосалони, офіси - ось лише короткий перелік об'єктів, де можуть застосовуватися дані опалювальні прилади.
Крім того, модульна компоновка деяких виробів (наприклад, стельових водяних іч-панелей Zehnder ZIP) дозволяє збирати конструкції необхідних типорозмірів виходячи з виняткових просторових характеристик того або іншого приміщення. Для
будівель з підвищеною вологістю (автомийок, басейнів і так далі) існують корозійностійкі варіанти виконання приладів, для медичних установ - високогігієнічні вирішення іч-опалювання.
Варто відмітити, що, по оцінках експертів, на людський організм найбільш сприятливий вплив роблять саме довгі хвилі, які випускаються об'єктами з температурою поверхні менш 90°С. Таким чином, в приміщеннях з висотою стелі 2,5-3,5м оптимальним рішенням представляються іч-панелі з нагрівом джерела 35-40°С, що дають безпечне і м'яке випромінювання.
Отже, по своїх теплофізичних властивостях стельові технології променистого випромінювання ідеально підходять для опалювання об'ємних площ. Головне - енергія практично не витрачається даремно. У нас, на відміну від західних країн, такі системи поки що застосовуються рідко, але останнім часом ситуація поступово змінюється. Так, по прогнозах багатьох фахівців, стельові технології іч-опалювання, зокрема, водяні, отримають широке впровадження вже в найближчій перспективі.
