Необычайно привычное тепло

Солнечное излучение является наиболее эффективной системой доставки тепла, исключающей лишние потери в окружающей среде. Современные обогреватели научились использовать это физическое явление.

Экономичный инфракрасный обогреватель

В доме основным источником тепла выступает отопительный котёл или обогреватель, в глобальном же плане нам не даёт замёрзнуть наше светило. Однако принципы их теплового воздействия на нас различаются.

Если ясным и безветренным зимним деньком выйти на улицу, повернуться к солнцу и закрыть глаза - можно ощутить приятное ласкающее тепло. Любое дуновение разрушает эту идиллию, обдавая лицо морозцем и возвращая в реальность. Таким образом, в этот момент источником тепла является отнюдь не окружающий воздух. Это поток солнечного излучения несёт в себе мощнейшую энергию, которая обеспечила появление и сыграла ключевую роль в развитии жизни на нашей планете.

При этом Солнце находится в полутора сотнях миллионов километров от нас. Что, однако, не мешает быстро и эффективно передавать энергию через всё это громадное пространство, практически не расходуя. Поток солнечной энергии всеобъемлющий, но передача тепла происходит именно в инфракрасном диапазоне. Эти мягкие инфракрасные лучи называют ещё биогенетическими, лучами жизни. В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовых или СВЧ они абсолютно безопасны для организма человека. Мало того, благоприятное воздействие на человеческий организм тепловых волн инфракрасного диапазона известно с древних времён, а сегодня ещё и подтверждено новейшими исследованиями в области биотехнологий.

Эти лучи необходимы для нормальной жизнедеятельности организма так же, как пища, воздух и вода. Приятное мягкое тепло мы воспринимаем как родное и естественное. Тело человека, излучая инфракрасные волны, само нуждается в подпитке таким теплом. Если её нет, организм быстро ослабевает, происходит ухудшение самочувствия, развиваются различные заболевания. Лекари издавна знали о целительной силе такого тепла и использовали его для лечения недугов, применяя тёплый песок, соль, глину, камни. Именно так организм матери обогревает плод до самого рождения. Потому-то инфракрасный обогрев изначально начали применять в американских клиниках для новорождённых детей.

Воздушные потоки

Главным показателем эффективности работы известных нам систем отопления является поддержание на отапливаемом объекте необходимой температуры воздуха. Привычный радиатор центральной системы отопления работает как раз по такому принципу, в режиме конвекции. Он греет воздух. Воздух в свою очередь переносит и отдаёт тепловую энергию всему, что находится в помещении. Людям, предметам интерьера, а также стенам, полу, потолку. В итоге всё в помещении стремится нагреться до температуры, которую имеет воздух.

Однако тепло распределяется по объёму помещения неоднородно. Поток лёгкого нагретого воздуха всегда стремится вверх к потолку, более тяжёлый холодный опускается к полу. И уже от него нагреваются стены и находящиеся в комнате предметы. И, наконец, полностью остывший воздух достигает пола. В физике этот процесс называется конвекцией. В зависимости от нагрева воздуха разница в температуре у пола и под потолком может достигать десяти и более градусов. То есть получается, что основная задача традиционной системы отопления заключается в том, чтобы повысить температуру потолка. Но ведь вся деятельность человека происходит преимущественно в нижней части помещения и наиболее благоприятным как раз являются такие условия, когда температура у пола выше. Не даром в народе говорят «держи ноги в тепле, а голову в холоде».

Часть накопленного помещением тепла уходит во внешнюю среду, поэтому тепловые потери необходимо постоянно восполнять. Чтобы компенсировать этот недостаток, температуру воздуха приходится повышать, причём в морозную погоду весьма значительно. Эта вынужденная мера приводит к существенным энергопотерям. Кроме того, перегретый воздух становится попросту небезопасным для здоровья человека. Пониженная влажность приводит к «высушиванию» кожи и дыхательных путей, постоянное вдыхание пыли и окислившейся органики является причиной некоторых заболеваний, в частности аллергии. Подобных недостатков лишены современные инфракрасные обогреватели.

Инфракрасный обогрев

Все нагретые в той или иной степени предметы излучают энергию в инфракрасном спектре. Такое излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. Причём при лучистом обогреве тепловой комфорт обеспечивается при пониженной температуре воздуха в отапливаемом помещении.

Классическим источником такого принципа обогрева являлась русская печь. При протапливании, благодаря своим размерам и материалу, способному накапливать тепло (красный глиняный кирпич), она аккумулировала большое количество тепловой энергии. Затем это тепло в виде мягкого инфракрасного излучения равномерно передавалось окружающим предметам и находящимся рядом людям. И уже в последнюю очередь от непосредственного контакта с нагретыми предметами повышалась температура воздуха. Воздух при этом сохранял свою свежесть и естественную влажность. Примерно по такому принципу действуют и все инфракрасные обогреватели, используемые сегодня в качестве экономичных источников тепла. При этом эффект зависит от температуры нагрева: чем она выше, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

Диапазон излучения тела человека от 6 до 20 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с близкой к данному диапазону длиной волны наш организм интенсивно поглощает. Тепло глубоко проникает в организм и согревает его быстро и максимально эффективно. Организм при этом получает улучшение микроциркуляции крови, повышается скорость окислительно-восстановительных процессов. Человек ощущает улучшение самочувствия, снимается усталость. Поэтому наиболее комфортным и экологичным признан лучистый поток, использующий температуру излучающих поверхностей обогревателя, не превышающую +50+55°С. Для столь мягкого инфракрасного излучения одежда и кожные покровы становятся полупрозрачны. Мягкое ИК-излучение является биорезонансным для тканей живых организмов и оказывает существенное позитивное влияние на протекающие в них биохимические процессы.

Однако тепловые потери помещений зачастую превышают ту величину энергии, которую способны дать обогреватели, работающие в «мягком» диапазоне. Они способны выступать лишь в качестве источников дополнительного, «комфортного» тепла. Поэтому для работы в системах отопления жилых зданий более предпочтительны инфракрасные обогреватели с температурой излучающей поверхности порядка +100+200°С. К тому же достаточно высокая температура поверхности во избежание риска случайных ожогов не позволяет располагать их в доступной человеку области в нижней части помещения, поэтому их исполнение, как правило, потолочное. При этом человек в зоне действия таких приборов неизбежно испытывает дискомфорт, связанный с перегревом верхних частей тела.

Такие обогреватели являются источниками тепла двойного действия: Первичное инфракрасное излучение служит для нагрева окружающих предметов, поверхности пола и стен, людей. Вторичное, конвекционное тепло служит для прогрева окружающего воздуха от нагретых поверхностей. В данном случае воздух, нагревается до температур меньше, чем поверхности предметов, и его температура при длительной работе системы практически одинакова по всей высоте помещения. Это главное отличие от традиционных отопительных приборов.

При таком способе отопления можно значительно сэкономить на расходе электроэнергии, идущей на обогрев. Ведь эффективность отопления связана не с температурой воздуха, достигнутой при заданной мощности обогревателя в помещении, а с достижением теплового комфорта для находящихся здесь людей. Поэтому инфракрасный прибор в 300-500 Вт электрической мощности успешно конкурирует с традиционным 1,5 кВт масляным нагревателем. Конечно, нельзя сравнивать общее количество выделяемого тепла, оно отличается в несколько раз. А вот обеспечиваемый уровень комфорта неоспорим. Излучаемое ИК-прибором тепло ощущается на расстоянии в несколько метров от него. А вот ощутить излучение тепла от масляной батареи мы перестаем уже в полуметре от неё.