Инфракрасные обогреватели ленточного типа

Ленточные обогреватели являются ещё одной разновидностью обогревательных устройств, принцип работы которых основан на излучении инфракрасных волн, нагревающих не транзитную среду, а предметы, которых они достигают – волны, «упираясь» в поверхность предмета, заставляют её молекулы вибрировать, в результате чего объект нагревается.

Применяются они относительно недавно, поэтому широкого распространения пока не получили, но благодаря высоким техническим характеристикам являются перспективным направлением в решении проблемы обогрева в быту и на производстве.

Рассмотрим подробнее, что собой представляют ленточные обогреватели, их устройство, характеристики и функциональность.

Что такое ленточный нагреватель (ЭНГЛ)

Проблема технологического подогрева оборудования, ёмкостей, трубопроводов и помещений существует давно, особенно в условиях северных широт. Для решения этой задачи была необходима разработка электрического гибкого нагревательного элемента (ЭНГ) – безопасного устройства, которое можно уложить на поверхность обогреваемого оборудования, повторив его профиль. Первым шагом в решении проблемы стало создание электрических нагревательных кабелей с проводником из материала заданного сопротивления, которые, пропуская через себя ток, преобразуют электрическую энергию в тепловую.

Кабельные обогреватели до сих пор используются в быту и в промышленности, но более совершенным приспособлением для обогрева является следующий шаг решения проблемы обогрева – ЭНГЛ, элемент нагревательный гибкий ленточный, состоящий из нескольких кабелей, скомпонованных в ленту. По сути, ЭНГЛ является усовершенствованной разновидностью кабельного обогревателя,

Устройство и составные элементы ленточного обогревателя

ЭНГЛ представляет собой плетёную из стеклонити ленту (основу), в середине которой вдоль параллельно друг другу расположены несколько нагревательных нитей из сплава с высоким удельным сопротивлением (нихром – никель с хромом). Снаружи лента покрыта водонепроницаемой оболочкой из кремнийорганической резины, из которой выполнена также опрессовка концов ЭНГЛ. Подключение ленточного обогревателя к сети производится через электропровод, выходящий из концевой опрессовки, соединяющийся в ленте с нагревательными нитями.

По виду потребляемого напряжения сети нагревательные ленты производятся на 12, 220 и 380 В.

Основным элементом ленточного обогревателя, определяющим его характеристики, является нагревательный кабель, из которого составлены ряды внутри ленты. Чтобы лучше иметь представление о характеристиках ЭНГЛ, рассмотрим виды кабелей, которые используются для обогрева.

Кабели для обогрева

По принципу действия обогревательные кабели подразделяются на:

• резистивные – с фиксированной мощностью и нагревательной жилой в роли источника тепла, помещённой в 3-слойную оболочку (электроизоляция, экранирующая оплётка и защита от ультрафиолета);
• саморегулирующиеся – два параллельных проводника (фазовый и нулевой) на расстоянии 1 см с расположенным между ними источником тепла – матрицей, которая нагревается при прохождении через неё тока от фазового провода к нулевому.

Одножильный кабель имеет только одну нагревательную жилу, поэтому подключать к сети нужно оба его конца (витки такого кабеля нужно расположить таким образом, чтобы дальний конец вернулся в начальную точку, и оба контакта кабеля находились рядом);

Двужильный кабель состоит из нагревательной и токопроводящей жил, токи в которых текут в разные стороны — отрицательные факторы магнитных полей проводов компенсируют друг друга (двужильный кабель подключается к сети с одного конца, на втором его окончании установлена специальная муфта);

Виды ленточных обогревателей

В зависимости от того, какого устройства нагревательный провод использован в ленте, ЭНГЛ, идентично кабелям, подразделяются на резистивные и саморегулирующиеся.

Резистивные ленточные обогреватели состоят из нескольких (от 2 до 8) одно- или двужильных нагревательных кабелей, помещённых в основу, представляющую собой плетёную из стеклонити ленту, покрытую гидроизоляционной оболочкой. В комплекте с ЭНГЛ резистивного типа во избежание перегрева должен быть терморегулятор, так как сопротивление кабелей конструкции и мощность тепловыделения в таких устройствах – величины постоянные.

Для подключения к источнику питания устройство имеет выводы, расположенные, в зависимости от конструкции прибора, на одном или двух концах ленты.

Длину резистивных ЭНГЛ при монтаже изменить нельзя, то есть резка ленты для укладки под размеры обогреваемого оборудования исключена.

Саморегулирующиеся ленточные обогреватели – это усовершенствованные кабели идентичного назначения и конструкции, имеющие плоское сечение за счёт матриц большей площади.

Пластины матрицы, расположенные между параллельно идущими медными проводами, изготовлены из материала, сопротивление которого при прохождении по нему тока от фазного провода к нулевому меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Следовательно, степень нагрева матрицы и величина теплоотдачи также зависят от этой температуры, то есть, при повышении температуры воздуха матрица остывает и производит тепла меньше. Параллельное соединение проводников в кабеле позволяет в процессе монтажа таких обогревателей разрезать ленту на куски нужного размера без ущерба функциональности.

Характеристики

Для систематизации и упрощения подбора нужного устройства из множества видов ленточных обогревателей используются следующие их характеристики:

• условное обозначение;
• тип подключения
• тип нагревателя;
• сопротивление (Ом);
• длина активной части (м);
• ширина х толщина или диаметр (мм);
• длина низкотемпературных проводов (м);
• минимальный радиус изгиба (мм);
• масса (кг);
• номинальное напряжение (В);
• мощность по теплу (Вт/м);
• потребляемая мощность (Вт);
• температура поверхности ( o С).

Данные характеристики используются при расчётах систем обогрева, необходимого для обеспечения технологической или рабочей температуры трубопроводов, оборудования и помещений.

Области применения

Область применения ленточных обогревателей широка, однако для отопления помещений они всё же используются редко.

Разделим сферу использования ЭНГЛ на две части:

— и рассмотрим подробнее функциональность этих устройств.

Бытовые ленточные обогреватели

В условиях морозных зим коммуникации (водопровод, канализация) частных домов, дачных домиков, сельского жилья всегда нуждались в защите. С этой целью магистрали и агрегаты, расположенные в подвалах, цокольных этажах и на чердаках утеплялись теплоизоляционными материалами, а заглублённые в грунт трубы прокладывались ниже отметки его промерзания. С появлением ленточных обогревателей решение этой проблемы значительно упростилось – трубы, запорную арматуру и агрегаты стали защищать от размораживания путём устройства кабельного или ленточного электрообогрева.

При этом способ расположения ленты или кабеля позволяет варьировать со степенью прогрева и расходом материала. Если преследуется цель защитить водопровод от размораживания, то ленту можно пустить вдоль трубы линейно. Если же планируется получить на выходе воду комнатной температуры, то утеплить трубу можно, расположив обогревающую полосу змейкой, или же оборудовать систему водопровода поверх линейного расположения ленты слоем теплоизолирующего материала.

Более точных результатов можно добиться, используя в комплекте с ленточным обогревателем термостат.

Канализационная система частных строений также нуждается в защите от морозов, но излишний подогрев магистрали здесь ни к чему. Поэтому канализационные трубы оснащают ленточными обогревателями, расположенными на системе линейно, и поверх канализации монтируют слой теплоизоляции с защитным кожухом.

*
Набирает популярность применение ленточных и кабельных обогревателей для монтажа систем обледенения на крышах частных домов с целью предупреждения опасного образования наледи в водостоках и сосулек.

Важно! Следует помнить, что использования для монтажа системы обледенения резистивных обогревателей нецелесообразно, так как они чувствительны к перехлёсту кабеля или ленты, когда один виток лежит на другом, и скоплениям на них листвы – в этих местах система быстро перегорает.

Ленточные обогреватели используются также в теплицах, так как создания в них необходимой температуры и влажности воздуха не достаточно для выращивания теплолюбивых культур – необходим прогрев грунта. Система обогрева в этом случае устраивается на специально выполненную подготовку основания – теплоизоляционный слой, поверх которого выполняется и выравнивается по горизонтали песчаная засыпка. Поверх уложенной обогревающей ленты слой песка повторяют, затем основание покрывают армирующей стальной сеткой и слоем плодородного грунта. В данном случае укладывать резистивную ленту также нецелесообразно – необходима саморегулирующаяся.

Ленточные обогреватели нашли своё применение и в автомобильной технике, так как эксплуатация транспортных средств в зимнее время значительно затруднена из-за загустения моторного масла и дизельного топлива.

Важно! Осуществление разогрева узлов и магистралей автомобиля должно производиться только ленточными обогревателями, рассчитанными на бортовую сеть в 12 В и, согласно инструкции производителя по применению, предназначенными конкретно для данного типа двигателя (бензиновый или дизель) и определённого его узла.

В инструкции по эксплуатации автомобильного ленточного обогревателя также сказано, разрешён ли самостоятельный монтаж этого устройства на автомобиль, или же это должно быть выполнено в специализированном автосервисе.

С учётом выполнения данных требований, ленточным обогревателем может быть подогрет:

• салон;
• картер;

• для дизельного двигателя:
  • топливный фильтр;
  • топливопровод;
  • топливный бак снаружи в месте расположения насоса;
  • канистра с дизельным топливом;

• отстойники влагоотделения;
• аккумуляторную батарею.

Применение ленточных обогревателей в промышленности распространено не менее широко, их используют для обогрева резервуаров с негорючими жидкостями, технологических и магистральных трубопроводов, трубопроводного и насосного оборудования, запорной арматуры и т.д. Перечень технических средств, нуждающихся в технологическом или предварительном подогреве в процессе эксплуатации, очень велик.

Монтаж устройств промышленного назначения производится специализированными организациями на основе проектных данных, рассчитанных с учётом всех имеющихся факторов.

Достоинства и недостатки

Положительных характеристик у ленточных обогревателей много, перечислим основные:

• экономичность;
• простота монтажа;
• длина волны излучения в безвредном диапазоне;
• возможность выбора устройств с безопасной температурой поверхности.

Однако есть и недостатки:

• чувствительность резистивных устройств к внешним воздействиям (нахлёст, пересечение);
• необходимость использования с резистивными лентами терморегуляторов;
• высокая цена более совершенных саморегулирующихся лент.

Требования безопасности

• использование обогревателей во взрывоопасных зонах и устройствах;
• эксплуатация объектов обогрева без заземления;
• установка и использование устройств с механическими повреждениями герметизирующей оболочки и низкотемпературных проводов;
• нарушение целостности коммутационных наконечников;
• обслуживать и ремонтировать обогревательные устройства без СИЗ (средств индивидуальной защиты).

Инфракрасное отопление частного дома своими руками

В одной из публикаций на нашем сайте уже рассматривались различные виды электрических теплых полов, а также их преимущество над аналогичными водяными системами. Возвращаясь к данной теме, мы хотим более подробно рассказать об инфракрасном (далее ИК) отоплении, его устройстве, особенностях, преимуществах и недостатках, а также способах монтажа на пол, стены и потолок. Собранная информация будет полезна тем, кто решил утеплить дом или помещение пленочными электрообогревателями и хочет это сделать своими руками.

Принцип работы и устройство ИК отопительной пленки

Основной элемент в данной конструкции это углеродное покрытия, для его нанесения применяются современные нанотехнологии, позволяющие производить печать на пленочном основании. В результате образовывается уникальная структура атомов в виде гексагональной решетки, которая настолько мала, что для описания ее размеров необходимо использовать шкалу нанометрового масштаба (этот порядок выражается в 10-9 м). Благодаря этому, материал обретает способность к излучению волн длиной 5,0-20,0 мкм, то есть находящихся в ИК диапазоне (не путать с ультрафиолетовым и ультракрасным излучением).

Напомним, что особенность данного излучения заключается в том, что при контакте с материей волновая энергия переходит в тепло. Именно поэтому такие конструкции еще называют обогревателями ПЛЭН. Данная аббревиатура расшифровывается следующим образом:

• П – пленка.
• Л – лучевая (лучистая).
• Э – электрическая.
• Н – нагревательная.

Пленка плен может производиться в рулонах или матах, их конструктивное исполнение представлено ниже.

Конструкция пленочных электронагревателей

Обозначения:

• А – Углеродное (карбоновое) напыление, играет роль основного нагревательного элемента.
• В – Плотное пленочное основание.
• С – Серебряное напыление (используется в качестве проводника электротока).
• D – Шина электропитания, изготавливается из гибкой медной ленты.
• Е – Пленка, применяется в качестве защитного покрытия.

Плюсы и минусы пленочного обогрева

Начнем с основных преимуществ:

1. Относительно простой монтаж пленочных систем. Это безусловный плюс, ПЛЭНы обогреватели не заливаются стяжкой, что делает возможным установку этих элементов, не начиная капитальный ремонт.
2. Пленка также легко монтируется на потолок, так и на пол или стены.
3. Нет ограничений на отделочные покрытия, пленочный нагреватель может быть установлен под линолеум, ламинат, паркет, плитку и т.д.
4. С учетом того, что толщина ИК покрытия не превышает 0,40 мм, теплый пол существенно не поднимется. Поэтому если организовать обогрев только одной комнаты значительного перепада не возникнет.
5. Материал обладает низкой инерционностью, что позволяет оперативно влиять на тепловой режим в помещении.
6. Равномерный обогрев помещения, чем у других систем теплого пола, не говоря уже о централизованном отоплении, где установлены батареи радиаторы. Перепады температуры в помещении с централизованным отоплением (А) и системы ПЛЭН (В)
7. Высокое КПД, соответственно, расход электроэнергии у ИК пленки значительно ниже, чем у других видов электрополов. Причем эта разница довольно ощутимая, речь идет о 20-25%.
8. Легкая интеграция в систему «Умный дом».
9. Практически отсутствует ЭМИ, в отличие от электрополов, особенно с одним нагревательным проводом.
10. При повреждении одного из нагревательных элементов обогрев будет все равно производиться (за исключением поврежденного участка).
11. Система обогрева может быть быстро и беспроблемно демонтирована без нанесения ущерба отделке помещения. Это позволяет при необходимости произвести переконфигурацию или полностью снять пленку, например при переезде.

Что касается недостатков, то к таковым можно отнести высокую стоимость оборудования по сравнению с другими видами электрополов. Помимо этого следует учитывать особенности ИК обогревательных панелей, а именно:

• Монтаж ПЛЭН должен производиться на ровную (гладкую) поверхность, в противном случае велика вероятность повреждения нагревательного элемента.
• Укладка должна вестись только на свободном пространстве, то есть, предметы мебели не должны находиться в месте установки ИК пленки. Это ограничение не позволяет использовать всю площадь пола. Как показывает практика, система ПЛЕН монтируется, в лучшем случае, на 70% от общей площади.
• Не имея навыков подключить ПЛЭН с первого раза практически нереально, это связано с особенностями монтажа.
• Установка электропола во влажных помещениях (ванной комнате или бане) нежелательна, поскольку ошибка монтажа может привести к опасным для человека последствиям.

Сфера применения

Несмотря на то, что некоторые производители ПЛЭН позиционируют свою продукцию как альтернативу центральному отоплению самостоятельное использование той системы для обогрева зимой дачи, дома, магазина, склада или зданий другого типа экономически невыгодно. Для этого лучше использовать водяной котел и трубчатый обогреватель для теплого пола, несмотря на то, что монтаж такого оборудования значительно сложнее. Что касается промышленных и производственных помещений, для них больше подходят газовые излучатели.

Газолучистое отопление цеха максимально эффективно при потолочном расположении

Идеальная сфера применения ИК пленок – вспомогательная система отопления, которая используется для подогрева детской, лоджии, французского балкона или полов частного дома.

Данная система также может использоваться для отопления небольших вспомогательных помещений, например гаража, птичника или курятника, подвала и т.д. Нередко ПЛЭН используется в качестве обогревателя грунта в теплице из поликарбоната.

Учитывая выше изложенные факты можно констатировать, что Эффективность ПЛЭН снижается при увеличении площади обогрева.

Основные технические характеристики

Несмотря на большое число производителей ПЛЭН, основные параметры их продукции довольно схожи, приведем основные из них:

• Характеристики питания: 220-240 В переменного тока, с частотой 50 Гц.
• Максимально мощность ≈ 200 Вт/м 2 .
• Среднесуточная мощность — 25-65 ВТ/м 2 .
• Допустимая температура нагрева 150°С, точка плавления 250°С.
• Температура нагревательных элементов — 45-50°С.
• Ширина 0,50-1,0 м.
• Длина рулона – до 50 м.
• Максимальная длина укладки – 8 м.
• Толщина – до 0,4 мм.
• Инертность нагрева – не более 3 минут.
• КПД до 90%.

Монтаж на пол, потолок, стены

Теперь, когда мы получили общее представление о ПЛЭН, можно перейти к описанию установки. Прежде, чем преступать к процессу, необходимо спланировать размещение пленки по поверхности пола. Как мы помним, пленка должна быть размещена только на свободных участках. Рекомендуем сделать план помещения, указать на нем расположение мебели и ИК покрытия.

Пример плана укладки ИК пленки с учетом интерьера комнаты

Исходя из результата, несложно рассчитать площадь пленки, а зная ее ширину – длину ленты. После этого производим расчет мощности, это позволит не только подобрать автоматический выключатель, но и оценить рентабельность такого отопления.

Расчет мощности

Зная общую площадь нагревателя ПЛЭН, производим расчет максимальной мощности. Например если для отопления дома необходимо 100 м 2 , то максимальная нагрузка составит 20 кВт, а ток чуть больше 90 А (I=P/U), что довольно много для бытовой электросети. Среднесуточное потребление будет порядка 2.5-6.5 кВт. То есть, при 10 часах работы, такая система будет потреблять в сутки от 250 до 650 кВт/ч, а это очень дорогое удовольствие. Как видите, простейший расчет еще раз говорит о том, что использовать ИК пол в качестве основного отопления невыгодно.

В сети можно найти ресурсы с онлайн калькулятор, позволяющем существенно упростить процесс расчета.

Алгоритм действий при укладке теплого ИК пола

Сделав расчеты и убедившись, что их результаты устраивают, приступаем, непосредственно, к укладке. Ниже представлена типовая схема монтажа.

Схема укладки ПЛЭН

Будем исходить из того, что поверхность пола выровнена и очищена мусора и пыли, а все необходимые материалы уже приобретены. В этом случае алгоритм действий будет следующим:

1. Устанавливаем терморегулятор на заранее выбранное место (собственно, этот пункт может быть выполнен позже, перед подключением уложенной пленки).
2. Первичное основание укладываем теплоизолятор, желательно, чтобы он был с отражающим слоем. Если монтаж производится на бетонное покрытие, то рекомендуется в первую очередь постелить гидроизоляцию, в качестве которой может выступать пластиковая пленка. Чтобы зафиксировать термо- и гидроизоляцию используем монтажную ленту.
3. Производим нарезку и раскладку ПЛЭН согласно составленному ранее плану. Близко к стене пленку не укладываем, оставляем отступ 10,0-15,0 см, чтобы было можно установить плинтус. Помним, что максимальный по длине отрезок не должен превышать 8-ми метров. Разрезы нужно выполнять только в указанных местах, они могут быть отмечены пунктиром или символом виде ножниц. Пленка режется только в отмеченных для этого местах
4. Производим укладку нарезанных фрагментов таким образом, чтобы медные токопроводящие шины находились снизу. Следим, чтобы не было перехлестов. Укладка встык или с зазором между фрагментами допускается. Пример правильной укладки

Как и теплоизоляцию, фрагменты можно фиксировать монтажной лентой.

1. Производим подключение. Этот процесс требует более детального описания. Очередность действий следующая:

• В первую очередь отмеряем длину монтажных проводов и производим зачистку их концов на длину 10-12 мм.
• Берем идущий в комплекте к пленке контактный зажим и вставляем зачищенный конец провода в хвостовик. Контактные зажимы для подключения ИК пленки
• Производим установку зажима на медную ленту и обжимаем его, после чего изолируем. Установка и изоляция зажима
• Соединяем между собой фрагменты таким образом, чтобы они подключались параллельно. Схематическое изображение подключения фрагментов
• Устанавливаем термодатчик (входит в комплект). Он должен находиться на угольном покрытии. Желательно располагать его в таком месте, которое будет менее всего подвергаться нагрузке.
• Подключаем датчик и ПЛЭН к терморегулятору. Схема подключения должна быть приведена в руководстве к прибору.
• Тестируем собранную систему. Включаем обогрев и устанавливаем необходимую температуру. Если нет искрения, контакты не нагреваются, а система отключается при достижении заданной температуры, то можно констатировать, что подключение инновационного напольного отопителя выполнено правильно.

1. После подключения, производится установка отделочного покрытия. После этого монтаж системы можно считать завершенным.

Описанным способом можно устанавливать как ленточные ПЛЭН, так и ИК панели для обогрева.

Как устанавливается инфракрасное отопление на потолки?

Единственное отличие от описанного выше способа заключается в том, что на потолке необходимо установить деревянную обрешетку. К ней будет крепиться подложка, а на нее тепловые модульные элементы или ПЛЭН. Их крепление осуществляется при помощи строительного степлера. При этом необходимо следить, чтобы не пробить скобами карбоновое покрытие и токоведущие элементы конструкции. В остальном принцип монтажа не отличается от описанного выше.

Монтажная схема потолков ПЛЭН

Обозначения:

• А – Основное потолочное перекрытие.
• В – брус обрешетки.
• С – Слой пароизоляции.
• D – Термоизоляционное покрытие.
• Е – ИК элементы.
• F – Отделка потолка.

Примечательно, что правильно уложенный греющий потолок можно использовать совместно с натяжными потолками. Также заметим, что инфракрасники могут быть установлены не только на бетонные перекрытия в квартире, а и на деревянные потолки загородного дома, но использовать их в качестве основной системы отопления нерентабельно, даже если нет газа. Инфракрасное отопление при обогреве большой площади потребляет много электроэнергии. В таких ситуациях лучше использовать обогревающие конвекторы.

Что касается настенного монтажа, то он выполняется таким же образом, как и ИК пленочные потолки. Если стеновые основания гипсокартонные или деревянные, то обрешетка в этом случае не требуется.

Выбор производителя

Характеристики ПЛЭН примерно одинаковые, поскольку используется одна и та же технология производства, поэтому утверждения о преимуществах того или иного бренда не всегда достоверны. Хорошо зарекомендовал себя ПЛЭН завода «Зебра», в частности ЭВО 300, купить эту пленку можно практически любом крупном городе, хоть Хабаровске или Иркутске. Также много хороших отзывов об обогревающих пластинах Фракарро и Ориент.

Правда следует учитывать, что энергосберегающие технологии и не стоят на месте, поэтому на рынке регулярно появляются новинки, позволяющие понизить теплопотери, а соответственно и потребление электроэнергии. Поэтому при проектировании систем альтернативного отопления следует внимательно изучить этот вопрос.

Про пользу и вред

Завершая тему, следует упомянуть о мифах, в которых рассказывается, что ИК отопление дома наносит вред здоровью человека. Это абсолютно неверно, такие системы более безопасны, чем микроволновые плиты. Что касается пользы, то говоря правду, ее значение также сильно преувеличено в маркетинговых целях.