В зимний период в России жильё необходимо отапливать даже в южных регионах, чем и обуславливается востребованность у нашего потребителя множества видов стационарного и переносного отопительного оборудования. Обширную нишу на российском рынке обогревателей, предлагаемых зарубежными и отечественными производителями, занимает группа инфракрасных устройств с общим принципом воздействия на среду, но состоящая из подгрупп, различающихся по конструкции и, как следствие, функциональности и эффективности.
Рассмотрим подробнее один из видов инфракрасных устройств для обогрева жилья — настенный пленочный обогреватель, использующийся в быту относительно недавно, но, в силу ряда достоинств, уже пользующийся стабильным спросом потребителя.
Принцип действия ИК-обогревателей
Инфракрасные лучи – это не видимые электромагнитные волны длиной от 0,74 Мкм до 1,5-2 мм. Любое нагретое тело становится источником ИК-излучения – излучателем, а нагрев излучателя производится путём преобразования в тепло энергии одного из видов энергоносителя – электрического тока, газа, твёрдого или жидкого топлива.
Инфракрасное излучение, встречая препятствие на пути распространения, вызывает вибрацию его поверхностного слоя с увеличением скорости движения молекул, что обуславливает повышение температуры предмета на определённую глубину.
Диапазон длины волны инфракрасного излучения, в свою очередь, подразделяется на следующие составляющие:
- коротковолновую – 0,74-2,5 мкм;
- средней длины волны – 2,5-50,0 мкм;
- длинноволновую – 50,0-2000,0 мкм.
Интенсивность нагрева поверхности предметов зависит от температуры излучателя — чем она выше, тем короче длина волны ИК-излучения и на большую глубину происходит нагрев поверхности препятствия. ИК-лучи при распространении не изменяют температурных характеристик транзитной среды — воздух нагревается не от их прохождения, а за счёт передачи ему тепла нагревшимися предметами.
Способ передачи тепла посредством инфракрасного излучения не связан с теплопроводностью или конвекцией, поэтому ИК-обогреватели способны передавать тепло даже через вакуум.
Расчет работоспособности инфракрасного отопления
Для точного расчета системы пленочного инфракрасного отопления понадобится информация о следующих параметрах:
- общая площадь дома и каждого помещения, где предполагается установить систему;
- количество оконных проемов и их размеры;
- способ теплоизоляции фундамента и стен;
- какая электрическая мощность выделена на здание.
Если говорить о приблизительном определении требуемой мощности, можно принять за основу утверждение, что для отопления хорошо утепленного снаружи дома достаточно 50 Вт/час на каждый метр обогреваемой потолочными ИК элементами площади. Но этот показатель усредненный.
Входящий в комплект изделия терморегулятор помогает оптимально сбалансировать нагрузку
В действительности же для прогрева холодного помещения до +20° С требуется на начальном этапе мощность до 180 Вт/час на кв. м. В дальнейшем автоматика перейдет на режим поддержания постоянной температуры и будет расходовать не более 15 Вт/час. Это еще раз демонстрирует, что недаром пленочное отопление называют электросберегающим.
Выпускаемые заводами пленочных систем отопления потолочные обогреватели, как правило, обладают мощностью 125 Вт и 150 Вт (на 1 м² поверхности пленки). Если взять для расчетов мощность 150 Вт/м², то при среднем расходе 50 Вт/час у нас получится, что 1 м² излучателя тепла сможет обогреть 3 м² помещения.
Хотя потолочный вариант пленочного инфракрасного отопления потребляет меньше электричества, чем напольные ИК обогреватели, необходимо, чтобы пиковые нагрузки не превышали возможности домашней электросети.
В таблице указаны допустимые нагрузки на проводку:
| Материал провода | Сечение провода (мм²) | Допустимая нагрузка (А) |
| Медь | 1,5 | 12 |
| 2,5 | 20 | |
| Алюминий | 1,5 | 7,5 |
| 2,5 | 12,5 |
Устройство плёночного электронагревателя (ПЛЭН)
*
Все ИК-обогреватели подразделяются на высокотемпературные коротковолновые и низкотемпературные длинноволновые. Нагреватели плёночного типа относятся ко второй группе.
Визуально плёночный ИК-электрообогреватель представляет собой гибкий лист или полосу определённого формата. Если модель – не декоративного исполнения (нагреватель-картина), то прозрачные наружные слои позволяют видеть расположение комплектующих элементов.
Важно! ПЛЭН – это аббревиатура, означающая «плёночный лучистый электронагреватель», а не зарегистрированная кем-то торговая марка.
Конструктивно любая разновидность бытового обогревателя плёночного типа включает в себя следующие составляющие:
- нагревательные элементы резистивного типа – выполненные из углеродсодержащих материалов или металлов, ленточные или пластинчатые, способные при прохождении по ним электрического тока нагреваться до 35-55 градусов;
- теплораспределяющая основа — один или два слоя тонкой алюминиевой фольги, на которой крепятся резисторы, для равномерного распределения тепла от их нагрева по поверхности экрана;
- терморегулятор с датчиками температуры;
- два защитных слоя ламинирующейся плёнки с температурой плавления до 210 градусов, между которыми располагается фольга с нагревательными элементами;
- кабель для подключения ПЛЭНа к сети.
Общая толщина обогревающего листа не превышает 1,5 мм.
Схематически ПЛЭН можно изобразить так (термостат устанавливается отдельно):
1 – контакты подключения устройства к сети 220 В;
2 – гибкая двуслойная оболочка из полимерной плёнки на несущей лавсановой или полиэстеровой основе;
3 – точки промышленного, тщательно изолированного соединения питающего провода с контактами нагревателей (самостоятельная замена кабеля не предусмотрена);
4 – нагревательные резистивные элементы (ленточные или отдельные пластинчатые, соединённые проводниками);
5 – алюминиевая фольга;
6 – голограмма для защиты обогревателя от контрафактного производства.
Подключение
Несложно догадаться, как подключить инфракрасный обогреватель — он работает от сети 220–230 В, поэтому самый простой и очевидный способ — воткнуть его в розетку. По крайней мере, мобильные модели подключают именно к розеткам.
Панели или пленочные системы подключаются друг к другу параллельно, затем подводятся к терморегулятору (панели управления), после чего провод (фазу, ноль и заземление) тянут напрямую к автомату, находящемуся в распределительном щитке. Это позволяет миновать всю проводку, заведенную в квартиру или дом. Чаще всего на обогрев квартиры «вешают» отдельный автомат, который срабатывает при большой нагрузке или коротком замыкании. Остальная разводка в квартире подключается к другому автомату. Это позволяет правильно распределить нагрузки, образующиеся в процессе работы инфракрасных обогревателей. Если «повесить» мощную систему отопления на существующую квартирную разводку, то при одновременной работе системы отопления и, например, электрической духовки, кондиционера или утюга, возможны перегрузки. В редких случаях это привод к пожару, хотя чаще всего срабатывают автоматы.
Впрочем, для реализации уютного теплого уголка с небольшим количеством панелей суммарной мощностью до 2 кВт возможно подключение инфракрасного обогревателя к розетке, то есть общей электрической разводке в доме.
Принцип действия ПЛЭН
*
При включении в сеть питающего кабеля резистивные элементы в течение 10 секунд нагреваются до установленного предварительно значения температуры (35-50 градусов). Плёночные обогреватели не бытового назначения (для мини-саун, сушилок сельхозпродукции), используемые в помещениях с высотой потолков более 3,5 м, имеют в конструкции резистивные элементы проволочного, ленточного, пластинчатого исполнения из нихрома, фехраля или многокомпонентных сплавов, обеспечивающие более высокую температуру нагрева.
Тепло нагревателей передаётся фольге и, благодаря высокой теплопроводности алюминия, равномерно распределяется по её поверхности, что позволяет обогревателю на всей своей площади генерировать ИК-излучение равной интенсивности. По достижении воздуха в помещении заданного значения температуры плёночный обогреватель отключается по сигналу температурного датчика в термостате, а нагретые излучением предметы продолжают отдавать тепло. При понижении температуры в комнате на 1 градус термостат опять сработает на включение, и плёночный обогреватель выполнит новый цикл работы на излучение.
Верно рассчитанное сочетание материала отражающего слоя, его толщины, компоновки резистивных нагревателей обеспечивает преобразование электроэнергии в тепловую, а затем – в ИК-излучение с благоприятной для восприятия человеком длиной волны в 8-15 Мкм.
Важно! При увеличении силы тока или выходе из строя термостата температура резистивных графитовых нагревателей повысится, что приведёт к их разрушению и выходу из строя бытового плёночного обогревателя в целом, то есть, резистивные элементы выполняют ещё и защитную функцию плавких предохранителей.
Пленочные нагреватели
Пленочный нагреватель
Пленочные ИК-нагреватели – приборы, служащие для общего или частичного обогрева помещения. Они состоят из пленки, фольги и нагревательных элементов, производящих инфракрасное длинноволновое излучение. Также в приборах имеются специальные датчики, которые отключают систему, когда температура воздуха достигнет заданной отметки, а при снижении ее ниже минимального приемлемого уровня активизируют обогреватель. Благодаря этому электроэнергия экономится – прибор не работает просто так.
Некоторые пленочные нагреватели имеют терморегуляторы с возможностью программирования температуры на 24 часа. В этом случае на время отсутствия людей в помещении ИК-прибор не включается, а за некоторое время до возвращения хозяев устройство начинает работу и успевает прогреть дом. Однако стоят подобные обогреватели существенно больше, чем простые модели.
Разновидности плёночного обогревателя
Одним из основных различий электрообогревателей плёночного типа являются их формат и размеры. ПЛЭНы выпускаются в виде лент различной длины и ширины. Самостоятельная коррекция размеров таких плёнок невозможна, поэтому ПЛЭНы производятся в широком диапазоне габаритов, позволяющем выбрать оптимальный вариант. Наиболее распространены три типоразмера лент по ширине: 35, 51 и 65 см.
Плёнки шириной 35 и 51 см имеют две зоны, свободных от расположения резистивных элементов и предназначенных для монтажа с помощью степлера – по краям. Ленты шириной 65 см имеют три таких зоны – две по краям и одну вдоль посередине (как вариант – две по краям и между ними поперечные с определённым шагом).
Гибкие плёночные ИК-обогреватели могут устанавливаться как на вертикальных, так и на горизонтальных поверхностях – конструкция электрообогревателей плёночного типа не зависит от места его установки, исключение составляют ПЛЭНы-картины, которые по определению должны располагаться в местах наилучшего обзора – на стенах. Классификация определённого плёночного обогревателя как настенного, напольного или потолочного прибора определяется лишь проектным местом его расположения – важным фактором, влияющим на эффективность работы этого ИК-устройства. Таким образом, пленочный обогреватель на стену после установки на потолок в обиходе превращается в потолочный.
Рассмотрим варианты размещения ПЛЭНов в помещениях в порядке возрастания эффективности их применения.
Настенное расположение плёночных обогревателей
*
Размещение ПЛЭНов на стене является наименее эффективным из-за ограниченности сектора воздействия ИК-излучения на ограждающие конструкции — большая часть инфракрасных лучей нагревает поверхность стены напротив, почти не воздействуя на пол и потолок.
Смонтированные на стене стационарно плёночные устройства эффективны в качестве основного средства обогрева лишь в том случае, если противоположное основание имеет значительную площадь – тогда теплоотдача с его нагретой поверхности в воздух будет достаточно ощутимой.
Если же площадь установленных на стену плёночных обогревателей не значительна, а основание напротив, к тому же, имеет оконные проёмы, то КПД такого ИК-отопителя будет низким. Но стационарные настенные плёночные обогреватели малой площади удобны в качестве дополнительного средства обогрева – для повышения комфортности температурного режима определённого места или зоны в помещении.
Разновидностью настенных обогревателей плёночного типа являются переносные ИК-устройства с художественным оформлением, имитирующие картины. Чтобы применение их было рациональным и эффективным, картины-обогреватели нужно использовать в помещениях небольших габаритов для обогрева, к примеру, рабочего места, или же группами, суммарная площадь теплоотдачи которых будет соизмерима с размерами комнаты.
Напольное размещение ИК-обогревателей плёночного типа
Инфракрасное излучение расположенных таким образом устройств воздействует на напольное покрытие и потолок. Тёплая поверхность пола повышает комфортность контакта с ней человека – можно ходить без обуви, сидеть или лежать на полу и т.д. Кроме того, отдача тепла полом в холодные нижние слои воздуха помещения тоже является обогревом комнаты, так как обуславливают возникновение конвективных потоков. Но энергия той части ИК-лучей, которая проникает через напольное покрытие, расходуется на нагрев потолка, что менее эффективно – потолочное основание мало в этом нуждается, так как его температура и без того достаточно высока в результате конвекции.
Важно! Располагать плёночные ИК-обогреватели в местах расположения мебели не целесообразно – громоздкие предметы из материалов с низким коэффициентом теплопроводности создают барьеры на пути инфракрасного излучения.
Потолочная установка инфракрасных плёночных обогревателей
При использовании обогревательных устройств плёночного типа в качестве основного средства отопления размещение их на потолке является наиболее эффективным, так как такое их расположение обеспечивает воздействие облучением на все ограждающие конструкции помещения, не зависимо от конфигурации, и находящиеся в нём предметы.
Важно! Выбирая местом монтажа ПЛЭНов потолок, необходимо учитывать, что эффективность обогрева ИК-лучами с увеличением расстояния до излучателя снижается. Инфракрасные обогреватели плёночного типа являются низкотемпературными длинноволновыми устройства, поэтому их применение при высоте потолков больше 3,5 м нерационально.
Достоинством потолочного размещения ПЛЭНов, кроме высокой эффективности обогрева, является минимальный риск случайного повреждения обогревателя, находящегося на достаточно безопасном расстоянии от зоны движения. Однако есть и недостатки — расположение на потолке делает ПЛЭН уязвимым для протечки сверху, а монтажные работы на высоте более трудоёмки.
Стержневой пол из карбона
Вопреки рекламным проспектам, это не новое поколение углеволоконных технологий: стержневые маты не пришли на замену пленочному карбону. Такая конфигурация используется там, где нельзя применить пленку (заливается в стяжку либо в наливной пол). Представляет собой комплект параллельно подключенных углеводородных стержней с примесью графита и серебра, соединенных параллельно.
Технологически, нагревательный элемент — это даже не стержень. Пучок углеволоконных нитей собран в необходимый диаметр и надежно укрыт под изоляцией. Материал оболочки хорошо проводит тепло, и защищает достаточно хрупкий на излом материал, от механических нагрузок при укладке и использовании.
Графитовые нити в соединении с карбоном и серебром, при прохождении через них электротока, испускают инфракрасные волны. Материал позволяет с прецизионной точностью рассчитать сопротивление, и получать необходимые тепловые характеристики.
Поскольку каждый стержень подключен самостоятельно (на параллельных шинах), выход из строя одного (или нескольких) элементов не скажется на работоспособности системы. Разве что тепла будет меньше. Однако способ укладки (заливка в бетон) подразумевает высокие требования к надежности. В отличие от карбоновой пленки, эти нагреватели нельзя просто так поменять, придется разрушать всю поверхность стяжки.
Поскольку система представляет собой монолит с перекрытием, необходимо позаботиться о направлении теплового излучения (инфракрасных волн). Они расходятся равномерно во все стороны, поэтому при укладке необходимо предусмотреть экран с тыльной стороны.
В противном случае, значительная часть энергии будет уходить на обогрев соседей снизу (или подвала в частном доме).
Интересная особенность карбоновых стержней — способность к температурной саморегуляции. При перегреве, сопротивление снижается, и стержень несколько остывает. Это позволяет укладывать нагреватели на всей площади комнаты, не выделяя места установки мебели. Это очень удобно, особенно с учетом невозможности переконфигурировать расположение тепловых матов после затвердевания бетона.
Характеристики электрообогревателя плёночной конструкции.
При выборе плёночного ИК-обогревателя необходимо руководствоваться не только его размерами – ПЛЭНы обладают и другими характеристиками, в том числе, имеющими значение для конкретных условий:
- напряжение потребляемого тока – в основном 220 В, но производятся и на 110 В;
- мощность – до 500 Вт, потребление энергии одним квадратным метром плёночного обогревателя (удельная мощность) может составлять от 70 до 170 Вт;
- максимальная температура нагрева – 35-50 градусов;
- потребляемый ток – 0,7-1,2 А;
- удельная масса – до 350 г/м кв.
Для наглядности описания сведём данные о характеристиках плёночных обогревателей с привязкой к их типоразмерам:
*
Что это такое?
На рынке предлагается множество современных материалов, которые выполняют задачу греющих элементов. Одним из них является инфракрасная пленка, которая способна излучать тепло. Это приспособление состоит из трех слоев, каждый из которых выполняет свою задачу. Стоит отметить, что использовать пленку можно не только для локального обогрева, но и оснастить ею весь дом. Что касается принципа действия, он заключается в излучении инфракрасных длинных волн, которые нагревают твердые поверхности, что находятся во всем помещении, за счет чего нагревается воздух, поэтому температура будет оптимальной и можно создать комфортные условия для проживания и работы.
Она отлично работает и справляется со своей задачей. Такая нагревательная продукция пользуется большим спросом, так как обладает рядом преимуществ.
Монтаж ИК-обогревателей плёночного типа
Установка гибких плёночных обогревателей, не зависимо от места монтажа, не требует от исполнителя наличия высококлассных профессиональных навыков, но должна выполняться с соблюдением следующих правил:
- место установки ПЛЭН должно быть ровным и сухим;
- резка рулонов, если это предусмотрено моделью, должна выполняться только по указанной производителем разметке;
- проверка работоспособности включением в сеть сложенного в рулон обогревателя запрещена;
- длина одного полосового фрагмента пленки не должна превышать 8 м;
- соседние полосы системы обогрева располагаются на расстоянии не меньше 5 мм;
- сгибание ПЛЭНа на угол более 90 градусов не допускается;
- монтаж плёнки к основанию выполняется скобами с помощью строительного степлера или специальным крепежом (использование обычных гвоздей и саморезов не эффективно);
- выполнять монтажные работы при минусовой температуре воздуха запрещено – после прогрева помещения полосы плёнки увеличатся в размерах и образуют складки.
Последовательность установки плёночных ИК-обогревателей
Основание под размещение ПЛЭНа для защиты от перегрева должно быть оборудовано фольгированным отражающим экраном, выполняющим роль тепло- и гидроизолятора, например, пенофолом, изолоном.
Защитное покрытие монтируется на основание с нахлёстом соседних кромок друг на друга в 3-5 см, для ускорения процесса целесообразно использовать для крепежа специальные фиксаторы, имеющиеся в широком ассортименте в продаже.
Сверху стыки полос экрана проклеиваются продольно специальным фольгированным скотчем.
Поверх уложенного экрана монтируются элементы плёночного обогревателя — после предварительной раскладки и согласно прилагаемой к устройству инструкции по установке. Монтаж выполняется с учётом правила – на 1 квадратный метр гибкой плёнки должно приходиться 8-10 крепёжных элементов.
По готовности установки обогревательного контура производится его подключение к терморегулятору, который должен располагаться на высоте 1-1,5 м от пола, и проверка работоспособности системы.
Кроме того, для корректного мониторинга температурного режима в помещении термостат должен располагаться в отдалении от других обогревательных приборов, иметь под собой теплоизоляционную прокладку, быть защищённым от прямых солнечных лучей и сквозняков.
При положительных результатах тестирования ИК-устройства выполняется укладка материалов финишной отделки – напольного покрытия или подвесного потолка, которые монтируются с устройством зазора в 10-15 мм между облицовкой и плёнкой.
Важно! Абсолютно прозрачных для ПЛЭНов материалов не существует – любая финишная отделка поверх плёнки является экраном, в той или иной степени ослабляющим излучение.
Читайте по теме — как крепить, стелить и клеить пенофол.
Расчет потребления энергии ПЛЭН на примере дома в 100 кв. м
Наши дома теряют больше всего тепла через окна, двери, пол и крышу. Выбрав лучшие строительные и отделочные материалы, вы можете очень хорошо сэкономить на отоплении.
Сколько нужно пленки – мы уже рассчитали. Но неужели отопление будет «сжирать» столько электроэнергии? На самом деле расходы будут небольшими. Во-первых, ПЛЭН-отопление работает не круглосуточно – оно то включается, то выключается, повинуясь терморегулятору. А во-вторых, инфракрасное отопление отличается экономичностью. Следовательно, затраты будут не очень большими.
Если в доме есть хорошая теплоизоляция, то ПЛЭН будет работать примерно 10-15 минут в час. Ориентируясь на среднюю стоимость 1 кВт энергии в 4 рубля, расходы на круглосуточный режим на дом 100 кв. м составили бы 960 рублей в сутки. Если отопление будет работать 10 минут, то суточный расход составит всего 160 рублей. В месяц это выйдет примерно 4800 рублей.
Позаботившись об избавлении от тепловых потерь, вы сможете обеспечить значительное снижение затрат на обогрев помещений.
Отдельные замечания и рекомендации по эксплуатации
- Ожидать высокой эффективности от плёночных ИК-обогревателей, как и от любых других отопительных агрегатов, в отсутствие теплоизоляции ограждающих конструкций жилья не следует.
- Утверждения маркетологов о длине волн ПЛЭНа в 8 мкм, якобы оптимальной для восприятия человеком, не соответствуют действительности – излучение ИК-обогревателей всегда находится в определённом диапазоне и не может состоять из волн какой-то одной длины.
- Установка ПЛЭН в одном помещении, даже на всей площади ограждающих конструкций, не решит для дома проблему обогрева других комнат.
- Работа ПЛЭН не сопровождается снижением кислорода в воздухе комнаты, поэтому частоту проветривания помещений при использовании плёночных обогревателей увеличивать нет необходимости.
- Отключение системы ПЛЭН на летний период не обязательно – достаточно выставить на термостате нужное значение температуры.
- Заявляемая производителями долговечность инфракрасных плёночных обогревателей (до 50 лет) – величина гипотетическая, так как ПЛЭНы начали выпускаться сравнительно недавно.
- Требования безопасности бытовых электроприборов, в том числе плёночного типа, изложены в ГОСТ Р 52161.2.96-2006.
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 , 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.
Caleo GOLD 230-0,5 230 Вт
Тонкая инфракрасная пленка, свернутая в рулон. Длина мата – 200 см, ширина – 50 см. Площадь обогрева – 1м². Потребляемая мощность 230 Вт. Пленка защищена от перегрева. Она огнеупорная (обладает способностью самозатухания).
Достоинства:
- легко монтируется;
- быстро нагревается;
- хорошо прогревает большие поверхности;
- включается и отключается с помощью терморегулятора.
Недостатки:
- недостаточно хорошо прогревает лоджию, но поддерживает тепло.
Домашний очаг Ангел-хранитель
Настенный обогреватель придает тепло и создает уют благодаря изображению ангела-хранителя.
Площадь обогрева – 15 кв.м, мощность 220 В, максимальный нагрев –100 С. Можно использовать в офисе, гараже, на лоджии, в квартире. Прикрепляется к стене шурупами.
Достоинства:
- не пересушивает воздух;
- не сжигает кислород;
- украшает помещение;
- создает тепло;
- не обжигает;
- может работать круглосуточно;
- потребляет мало электроэнергии.
Недостатки:
- нет.
