Инфракрасное отопление частного дома: обзор современных инфракрасных систем отопления

Эффективность и экономичность – ключевые параметры при выборе системы отопления. Цена энергоресурсов довольно высока, использовать их рачительные хозяева квартир и частных домов стараются разумно. Эти два параметра лежат в основе разработки инновационной системы инфракрасного отопления.

Предложенная нами статья поможет узнать, по какому принципу работает инфракрасное отопление частного дома. Мы расскажем, как и каким образом можно наладить ИК обогрев. Вы узнаете, какое оборудование нужно для достижения намеченной цели и как его закрепить.

Для вас мы собрали и систематизировали все сведения о видах инфракрасных греющих систем и критериях их подбора. Для наглядного восприятия приложили фото-подборки, информативные схемы и видео-презентации.

Принцип работы инфракрасного отопления

В природе инфракрасное излучение входит в спектральную область электромагнитных волн, излучаемых главным «светилом» нашей системы – Солнцем. Благодаря излучаемому им невидимому волновому спектру на нашей планете и способно развиваться все живое.

Ученые инфракрасное излучение, которое именуется как «тепловое», делят на три составляющие, выделяя ближний, средний и дальний спектр.

Самыми эффективными для обогрева и наиболее безопасным для живых организмов являются электромагнитные колебания, следующие сразу же за видимой красной стороной среднего спектра.

Диапазон длины волн излучения, именуемого «лучами жизни», колеблется в пределах от 8 до 14 мкм. В ряде источников “живительный” интервал несколько увеличен: от 6 до 20 мкм. Однако даже эти расхождения в показаниях не критичны.

Именно длинноволновой спектр, близкий по значению к излучению человеческого тела, задействован при разработке оборудования и обустройстве системы отопления инфракрасными обогревателями.

Инфракрасные установки можно считать своего рода мини-солнцем. Единственное отличие от природного «светила» в том, что они будут прогревать пространство постоянно, независимо от погодных условий за пределами комнаты. Работают такие установки в быту от сети в 220В.

ТЭН, выступающий главным компонентом устройства, распространяет световые волны. Благодаря рефлектору в процессе работы оборудования прогревается тот предмет, на который направлено устройство.

Роль “приемников”, а затем “излучателей” тепла могут выполнять любые объекты в комнате: керамические и каменные предметы, деревянные и стеклянные поверхности, живые организмы.

Предметы принимают тепло или передают его в расположенное рядом пространство. В процессе работы оборудования поверхности предметов интерьера в зоне излучения теплее окружающего воздуха на 7-10 градусов.

Обогрев инфракрасными лучами отлично комбинируется с другими традиционными способами отопления, благодаря чему при минимальных усилиях легко организовать в любом помещении «островок тепла» – зону повышенного комфорта.

Как на бытовом уровне, так и в промышленных масштабах, такой вид отопления удобно использовать в качестве вспомогательного или аварийного обогрева. Потери тепла при его применении в среднем не превышают и 10%.

Преимущества и недостатки системы

Система отопления на основе инфракрасного излучения в сравнении с конвекторными способами обогрева имеет ряд неоспоримых преимуществ:

1. Широкая область применения. Инфракрасные панели отопления используют при обогреве помещений всех типов. С их помощью повышают температуру на складах, животноводческих фермах, в подсобных помещениях и в гаражах.
2. Высокая скорость нагрева. Ощущение теплового комфорта с момента включения оборудования наступает в считанные минуты. Это происходит за счет того, что воздух не поглощает тепловое излучение, а энергия расходуется по прямому назначению с минимальными потерями. И даже после выключения прибора еще некоторое время он будет продолжать излучать тепло.
3. Бесшумность работы. Работа обогревателей не сопровождается никакими вибрациями и шумами, а в процессе нагрева не выделяются продукты сгорания.
4. Безопасность для здоровья домочадцев. По своей природе инфракрасное тепло максимально близко к солнечному. Оно является наиболее комфортным для человека. Используемые приборы не издают неприятного запаха, не выделяют токсинов и вредных веществ, являясь абсолютно безопасными для здоровья человека.

Обогреватели этого типа не боятся влаги. За счет этого инфракрасные приборы смело можно использовать для обустройства «островков тепла» под открытым небом, применяя для обогрева садовой беседки и веранды.

В отличие от спиральных нагревателей инфракрасные системы не выжигают из воздуха кислород и не пересушивают его. Распространение тепла в помещении осуществляется равномерно без скопления в верхней половине, ближе к потолку, комнаты.

Да и в процессе прогревания не участвуют конвекционные потоки воздуха, которые способны поднимать пыль. Благодаря этому можно поддерживать постоянный микроклимат, обеспечивая условия для комфортного проживания домочадцев.

Обогреватели размещают в полу, потолке или просто прикрепляют к существующим перекрытиям. Их часто применяют при обустройстве системы «умный дом».

В пользу современной системы выступает аргументом и тот факт, что в последние годы все большую популярность среди ценителей спа-процедур набирают инфракрасные сауны.

Согласно исследованиям японских ученых они являются отличной профилактикой множества заболеваний. Проникая под кожу человека, лучи разогревают кровеносные сосуды, способствуя тем самым быстрому распространению тепла по всему телу.

Но инфракрасная система обогрева не лишена и недостатков. К числу таковых стоит отнести:

• Инфракрасные лучи имеют точечное действие. Поэтому в пределах одной просторной комнаты в одном месте может быть слишком тепло, в другом, напротив – прохладно.
• Поскольку инфракрасные лучи прогревают не воздух, а предметы, то в процессе обогрева помещения, интерьер которого составляют предметы техники, может появляться едва уловимый запах пластмассы.
• В эстетическом плане далеко не всегда такие подвесные обогреватели способны удачно вписаться в общий дизайн интерьера.

Довольно энергоэффективное инфракрасное отопление в полной мере нельзя считать экономически выгодным. Во-первых, на само оборудование изначально придется вложить значительную сумму.

Во-вторых, чтобы с его помощью достичь рационального расхода энергии придется потратиться на соблюдение ряда ключевых требований. Например: на утепление здания, обустройство снижающих теплопотери отражающих экранов.

Но при соблюдении всех необходимых условий монтажа КПД системы способно достигнуть отметки в 95%. Да и чтобы поддерживать комфортный микроклимат достаточно, чтобы пленочное покрытие занимало 50% поверхности стен или пола.

Разновидности инфракрасных обогревателей

Современная промышленность для инфракрасной системы отопления производит два типа обогревателей: пленочного варианта и панельного исполнения.

Отличия между пленочными и панельными излучателями только в конструктивных особенностях. При обустройстве потолочного инфракрасного отопления применяют как пленочные излучатели, так и панели.

А вот для подогрева пола применяют только оборудование пленочного типа.

№1 — панельные обогреватели

Плоские обогревательные панели хороши тем, что позволяют сохранить площадь жилого пространства при неизменной высоте комнаты. Это очень удобно при обустройстве помещений с невысокими стенами и наклонными потолками.

Конструктивно такие приборы включают в себя следующие основные элементы:

• ТЭН – нагревательный элемент;
• панель, принимающая тепло от ТЭНа и передающая энергию нагреваемым объектам;
• изоляция, расположенная с тыльной стороны, препятствующая потере тепловой энергии;
• пластина – отражающая электромагнитные волны от тыльной стороны прибора;
• корпус с кабельным вводом, клеммной колодкой и т.д.

Материалом для изготовления ТЭНа может выступать керамика, кварц или вольфрам. Применяемый материал во многом определяет мощность и эффективность оборудования в целом. Сверху нагреватель прикрыт декоративным покрытием, которое и выполняет функцию излучателя инфракрасных волн.

В зависимости от способа монтажа панели бывают встроенные и навесные. Первые представляют собой гипсокартонные конструкции с нанесенной на них теплоизоляцией и встроенной графитовой нитью.

Корпус навесных панелей выполняют из термостойкого пластика или стекла, а нагревательный элемент прикрывают экраном из керамики или анодированного алюминия.

Такие обогреватели в продаже представлены в виде традиционных панелей и более изысканных моделей, декорированных под камень или натуральное дерево. Изысканные дизайнерские изделия способны выступить достойным дополнением интерьера.

№2 — излучатели пленочного типа

Пленочные обогреватели чаще всего используют при необходимости организовать зональный обогрев. Например, при обустройстве лоджии, обустройстве рабочей зоны или создании уголка для отдыха на веранде.

Покрытия этого типа можно размещать как на полу, так и на потолке со стенами. Исключение составляют лишь натяжные потолки, выполненные из ткани или ПВХ-полотен. Для подвесных потолков производители предлагают инфракрасные излучатели кассетного типа.

Основной материал системы – нанесенный на тонкую пленку из термопласта тонкий слой графита или параллельно проложенные карбоновые нити, которые при нагревании продуцируют тепловой поток.

Пленочные покрытия состоят из взаимозаменяемых модулей, благодаря чему в случае выведения из строя отдельного участка его не составит труда заменить новым, не нарушая при этом целостность системы.

Для придания пленочным системам обогрева более презентабельного вида некоторые умельцы оснащают их декором. Для этого над покрытием сначала сооружают каркас из гипсокартона, сверху которого наносят декоративную отделку. Единственное условие – чтобы она не содержала металл.

В усовершенствованных версиях пленочные системы ИК обогрева монтируются под слой декоративной отделки. Декоративно оформленные пленочные нагреватели относятся к числу маломощных приборов и потому применяются в основном для локального нагрева одного из участков комнаты.

Классификация по способу расположения элементов

Инфракрасные приборы отопления представлены на рынке в широком ассортименте. По способу расположения нагревательных элементов их можно разделить на три группы: напольные, настенные и потолочные.

Вариант #1 — обогреватели напольного исполнения

Напольные покрытия представляют собой модульные материалы, внутри которых проложены плоские нагревательные элементы. Покрытие выпускается в виде рулонов. Для монтажа его нарезают на куски необходимых размеров.

Изоляционный материал и инфракрасную пленку укладывают непосредственно на подготовленный базовый пол. В процессе укладки избегают размещение полотнищ внахлест и стараются выдерживать расстояние до стен в 10-15 см.

Поверх напольных инфракрасных полос можно укладывать:

• ковролин;
• паркетную доску;
• линолеум;
• ламинат;
• керамическую плитку.

Самая удачная комбинация получается при использовании в качестве напольного покрытия керамической плитки. Немного уступает в этом плане ламинат. А наибольшее экранирование ИК излучения создает ковролин и линолеум.

Пленочные системы устанавливаются не только на полы, но и на потолки под навесные конструкции и скаты мансардной крыши. Монтаж и подключение производится по аналогичной схеме:

Преимущества инфракрасного отопления

Новый вид отопления, обладающий рядом преимуществ перед обычными методами – инфракрасное излучение. Инфракрасные обогреватели приобретают популярность благодаря высокому КПД и практичности в эксплуатации, а также разнообразию видов. Это могут быть стеклянные или керамические панели, кварцевые трубки, или инфракрасная отопительная пленка.

Экономичный обогрев дома становится все более востребованным, учитывая постоянный рост цен. Он особенно эффективен для поддержания нормальной температуры в помещениях больших размеров: торговых павильонов, спортзалов, производственных цехов. Поэтому все чаще выбирают ик отопление. Дополнительный плюс такой системы в частном секторе — это отсутствие необходимости каких-либо согласований.

Принцип работы

В отличие от традиционных отопительных систем, в которых обогреватели вызывают конвекцию воздушных потоков, инфракрасное отопление в большей степени использует энергию излучения. Поэтому нагреву подвергаются поверхности пола и мебели, находящиеся непосредственно под излучателем или перед ним, если панели установлены на стене. При таком способе передачи тепла воздух в помещении практически не нагревается.

Излучатели системы инфракрасного отопления могут иметь очень высокую температуру. Для промышленных отопителей она может достигать 650°С, что, конечно, является минусом этих приборов. Соблюдение комфортных параметров прогрева помещения контролируется специальным автоматическим прибором — терморегулятором. Для корректной работы системы его устанавливают вдали от отопительных приборов и локальных источников тепла, в месте, где отсутствуют прямые солнечные лучи.

Инфракрасные обогреватели могут работать от разных источников энергии. Излучатели для дома, как правило, бывают электрическими. Для обогрева открытых площадок и местного нагрева в больших помещениях могут применяться газовые излучатели и установки на жидком топливе. Инфракрасный потолок в своей конструкции может иметь даже закрепленные на отражателе трубчатые нагреватели с перегретой до 120°С водой. Такие системы, получившие название длинноволновых, долго прогревают помещение, но имеют большой плюс потому что не наносят вред здоровью.

Отопление своими руками

Простота устройства бытовых обогревателей и применение обычных электротехнических комплектующих позволяет смонтировать инфракрасное отопление своими руками. Некоторые виды панелей для потолочного отопления имеют стандартные размеры плит подвесного потолка типа «Армстронг» и их установка заключается только в подключении к электропроводке.

Готовое решение, удобное для самостоятельного монтажа.

Установка настенных или потолочных панелей требует минимального навыка в работе с инструментом. Производители, как правило, комплектуют свои нагреватели всеми установочными изделиями и подробной инструкцией. При монтаже инфракрасного потолка следует только учитывать рекомендации по высоте установки от уровня пола и расстояние до потолочного покрытия.

Особенности

Рабочий принцип, который использует инфракрасное отопление, совершенно отличается от традиционного отопления, где энергия тепла передается через прогретый воздух.

Здесь все наоборот – тепловая энергия преобразуется на поверхностях, попавших под волны инфракрасного излучения, что заметно снижает потери, исключив из обогрева воздух.

Это система прямого нагрева в отличие от конвекционных отопительных систем.

Установка отопителей под потолком

Чтобы выбрать в комнату подходящий для инфракрасного потолка источник тепла, необходимо определиться с его мощностью. От нее зависит напряжение питания и схема включения прибора. Для мощности более 1,5 кВт как правило требуется трехфазная проводка напряжением 380 вольт, а она есть не в каждом доме. Вместо одного излучателя часто имеет смысл установить два или три локальных обогревателя меньшей производительности.

Следует помнить, что изготовитель в документации обычно занижает величину потребления мощности и, напротив, завышает размер обогреваемого помещения. Выражается это в том, что и мощность, и площадь комнаты указывается для режима работы в межсезонье, то есть когда потолочное отопление включается только для поддержания комфортной температуры. Большой минус такой системы в том, что для работы в зимний период потребление электроэнергии будет в несколько раз больше, а обогреваемая площадь как минимум в два раза меньше, чем указано в документации.

Гораздо более равномерное и экономичное потребление электроэнергии имеет пленочное отопление, предназначенное для пола.

Обогреваемый пол

Наилучшим образом положительные свойства инфракрасных источников тепла проявляются, если в частном доме под покрытие пола уложена инфракрасная отопительная пленка. Инфракрасным такое отопление считают потому, что тепло от нагревательного элемента, интегрированного в эластичную пленку, отражается от металлизированной теплоизолирующей подложки и сквозь покрытие пола проникает в комнату.

Пленочное отопление применяется в комнатах с мягким или тонкослойным покрытием, не требующим жесткой связи с основанием. Например, линолеум, ковролин, ламинат, или паркет.

Влияние на человека

Как любое другое излучение, инфракрасные волны могут быть вредны для здоровья. Степень влияния зависит от длины волны. Коротковолновые «светящиеся» обогреватели с длиной волны до 3 мкм обеспечивают быстрый прогрев открытых участков пола и поверхностей предметов, но могут привести к перегреву верхних слоев кожи, ее пересушиванию и даже ожогам. Такие излучатели используются в соляриях.

Наиболее комфортны для человека обогреватели с рабочей длиной волны более 7 мкм. Такие волны глубже проникают в организм, но не имеют обжигающего эффекта и не носят вред здоровью.

Расходы

Такое отопление требует меньшей мощности для обогрева одинакового объема помещений. Согласно средним расчетам, для прогрева небольшой площади требуется киловатт, но система инфракрасного отопления способна прогреть его все за половину заявленной мощности.

Как такое возможно? Основные потери отопления приходятся на воздух, по сути, уходят в трубу. Прогреваясь от соприкосновения, прохождения через поверхность отопительных приборов, воздух начинает движение. При движении он греет помещение, но и через щели, неплотные соединения, стыки, крышу, окна, двери – уходит наружу. Потери в отдельном здании больше, чем в доме на несколько квартир, где есть соседи, поэтому холодной может быть одна, иногда несколько стен, только не совмещенные с соседями.

Эффективность

Существует ряд причин, повышающих эффективность инфракрасных систем.

Первая причина – наличие лучистой энергии, выделяемой инфракрасным отоплением. Человек постоянно теряет тепло. Это выделения, дыхание, теплоизлучение. Больше всего потерь приходится на теплоизлучение через поверхность нашего тела, восполнить тепло можно обратным способом.

Интересный эксперимент провели ученые, когда создали специальные условия для испытуемых людей. Когда первоначально их поместили внутрь помещения с хорошо прогретым воздухом, но стены были специально охлаждены, то люди мерзли. При охлажденном воздухе, но прогретых до высоких температур стенах эффект был обратным – им было тепло, комфортно, некоторые отмечали появление испарины.

Причина такой реакции, ощущений испытуемых крылась в лучистой энергии, падающей на человека, далее преобразованной им в энергию тепла. Поэтому поддержание комфортных условий помещения возможно при меньших показателях температуры воздуха, чем при обычном отоплении конвекционного типа, но комфорт создается не меньший, следовательно, экономится электроэнергия.

Вторая причина — в коэффициенте обмена воздушных потоков, показателе того, сколько воздуха теряется через неплотные стыки и щели, двери, и насколько он пополняется свежим, прохладным. Отсутствие циркуляции, создаваемой конвекционными потоками, позволило получить коэффициент 0,2-0,6, а при ее наличии он превысил 4,5. Это максимальный показатель для помещений с часто открывающимися дверями, например, в магазинчике.

Кроме этого, строительные материалы способны напитываться влагой. При холоде присутствие влаги увеличивает теплопроводность стен, а если они промерзли, то еще больше. Инфракрасное отопление позволяет не допустить этого, начиная прогрев помещения со стен. Они высушиваются, влага из них удаляется, попавший вместо нее воздух улучшает теплоизоляцию. Как результат – расход энергии уменьшается.

Третья причина — в меньших температурных перепадах внутри помещения по высоте. Если инфракрасное излучение позволяет снизить разницу температур до градуса, двух, например, у пола — 19°, под потолком — 20°, то при обычном отоплении это может составить 19° и 23° соответственно.

Дополнительные преимущества

Инфракрасные обогреватели позволяют прогреть помещение быстро, ведь передача при попадании на поверхность энергии мгновенная, поэтому сразу становится комфортнее, не требуется предварительный прогрев рабочего помещения. Это сокращает расходы на отопление путем понижения в нерабочие дни заданной температуры, на ночь.

Тепло от излучения создает ощущение нормальной температуры, в действительности она на несколько градусов ниже, но человеку все равно комфортно. А только один градус температуры позволяет сберечь до 5% энергии.

Отопление инфракрасным излучением не повышает сухость воздуха, кислород не сжигается, шума, пыли практически нет. Дизайн инфракрасных керамических обогревателей — современный.

Еще одно достоинство инфракрасного отопления – простой, быстрый монтаж, не требуется дорогостоящего котельного оборудования, тепловых сетей.

Его отличает простота эксплуатации, управления. Кроме этого, исключены повреждения системы от размораживания, что возможно при использовании водяного отопления.

Отсутствие в обогревателях движущихся частей, фильтров воздуха не влечет за собой постоянного ухода, замены деталей, их смазки, поэтому допускается круглосуточный режим работы. Крепление производится на потолке, стенах. Если необходимо обогреть другое помещение, переехать на новое, то излучатели легко снимаются.

Возможности, которые открывает инфракрасное отопление – большие. Кроме бытовых, производственных помещений, их использование разрешено в сельском хозяйстве на обогрев теплиц, животноводческих ферм, когда воздух не требует специального увлажнения и вентиляции.