Инфракрасные пленочные нагреватели

С каждым новым отопительным сезоном нас все больше информируют о так называемом инфракрасном тепле. Под этим, не совсем корректным, но уже устоявшимся термином, принято понимать, обогрев при помощи активного инфракрасного излучения, полученного путем преобразования электроэнергии.

Что такое инфракрасное излучение?

Инфракрасное излучение является разновидностью электромагнитного излучения. Его можно легко почувствовать как тепло, исходящее от нагретых предметов. Чем выше температура физического тела, тем более интенсивное ИК-излучение от него исходит, и тем короче длина его волны. Генерируют ИК-излучение возбужденные атомы, а источником возбуждения может служить электричество, химическая реакция, механическое воздействие (трение, сжатие) и само ИК-излучение.

Мы очень часто называем инфракрасное излучение теплом. Если удалить из спектра солнечных излучений волны ИК-диапазона, то оно не будет нас греть. Наша кожа будет загорать, останется солнечный свет, но тепла как такового не станет. Таким образом, все мы так иначе подвержены инфракрасному излучению как природному, так и искусственному. По большому счету нашему телу безразличен источник ИК-излучения, будь то солнце, огонь или электрический излучатель – во всей случаях наше тело чувствует одно и то же тепло.

Если больше углубиться в теорию, то обнаружится, что инфракрасный диапазон находится между видимым красным светом и микроволнами. В свою очередь ИК-диапазон подразделяется на короткие, средние и длинные волны. Как уже упоминалось, длины волн зависят от температуры разогретого тела.

Инфракрасное излучение является одним из видов энергии, которая способна передаваться на расстоянии. Чем темнее цвет поверхности предмета, тем сильнее он будет поглощать ИК-излучение. При нагревании такой предмет сам начинает излучать более короткие волны в инфракрасном диапазоне. Чем светлее поверхность, тем она сильнее отражает ИК-излучение и соответственно дольше остается холодной.

Инфракрасный обогрев

Поиск альтернативных способов отопления жилища не прекращается на протяжении последних десятилетий. На сегодняшний день наиболее популярным является конвекционное отопление, однако с ростом цен на энергоносители оно становится менее рентабельным. При конвективном отоплении в первую очередь нагревается воздух, который затем передает тепло ограждающим конструкциям и предметам, находящимся внутри помещения. В конвекционных системах обогрева воздух играет роль вторичного теплоносителя.

Принцип инфракрасного обогрева заключается в непосредственной передаче тепла от излучателя к предметам и ограждающим конструкциям, которые в свою очередь становятся теплоаккумуляторами. Воздух в помещении с ИК-обогревом нагревается не от источника ИК-волн, а за счет переданного ему тепла теплыми поверхностями. Таким образом, в системе инфракрасного обогрева имеет место и конвекция.

На сегодняшний день для обогрева жилищ чаще всего используют инфракрасные пленки, которые размещают под напольным покрытием, а также на стенах или потолке. У пленочного обогрева масса преимуществ перед другими видами ИК-отопления. Пленка толщиной всего 0,4 мм может быть скрыта под линолеумом, кафелем или штукатуркой. Ее не видно и не слышно, как например, ИК-излучатели типа UFO. Сама нагревательная пленка не разогревается выше 30° С (некоторые виды специально предназначенные для систем теплых полов могут нагреваться до 60° С). К преимуществам нагревательной пленки мы еще вернемся, когда разговор пойдет о ее разновидностях.

Если оборудовать помещение потолочной системой обогрева, в основу которой ляжет ИК-пленка, то в нем будет создан отличный тепловой комфорт. То же можно сказать и о системе теплых полов или стен, устроенной по тому же принципу. В отличие от других типов отопления, встроенные в ограждающие поверхности нагревательные пленки повышают температуру не только самой поверхности, но и всех предметов и плоскостей, находящихся в поле ее излучения. Это позволяет очень рационально использовать энергию и повышает КПД ИК-нагревателя до максимума.

Немалое значение для теплового комфорта имеет правильное расположение нагревательных пленок. В некоторых помещениях имеет смысл располагать их на полу, в других на потолке или стенах. Поскольку человек кожей чувствует тепло, то желательно, чтобы пленка не «светила» на человека под прямым углом, иначе ему быстро станет жарко. Особенность ИК-обогрева также заключается в том, что присутствующим в помещении всегда кажется, что температура в нем на 3-4°С выше реальной. Таким образом, удается сэкономить до 20% энергоносителей, поскольку в среднем каждый градус тепла, берет на себя 5% общих энергозатрат.

Устройство нагревательных пленок

Инфракрасные нагревательные пленки устроены довольно просто. Нагревательным элементам в них служит так называемый резистив, представляющий собой пасту на основе мелкодисперсного графита. Полосы резистива запаяны в полиэстровую пленку, температура плавления которой около 210°C. Все нагревательные полосы подключены параллельно при помощи шин из медной фольги. Отдельные полотна пленки также подключаются к питанию, поступающему из центрального блока управления, параллельно. В результате создается отопительный контур, контролируемый термодатчиком, который отключает питание после достижения заданной температуры.

Разновидности ИК-пленок

На сегодняшний день основная масса инфракрасных нагревательных пленок, присутствующих на отечественном рынке, выпускается четырьмя производителями, заводы которых находятся на территории России, Украины, Финляндии и Кореи. Продукция разных фирм может различаться размерами полотен, параметрами и типами резистива, а также количеством расходуемой электроэнергии из расчета на 1 м². Кроме того, в ассортименте каждого производителя имеются разновидности пленок, отличающиеся мощностью и назначением.

Абсолютно все ИК-пленки обладают одними и теми же преимуществами над иными видами отопительного оборудования:

•   очень простой монтаж, который можно выполнить самостоятельно при условии профессионального расчета мощности; 
•   возможность легко демонтировать систему, например, при переезде на другую квартиру (если, конечно, пленка не уложена под кафель); 
•   самый высокий показатель теплового комфорта ввиду равномерности нагрева помещения; 
•   не сжигает кислород и не влияет на влажность воздуха в помещении; 
•   отсутствие интенсивной конвекции, которая вызывает циркуляцию частичек пыли; 
•   трехкратная экономия при использовании в качестве дополнительного источника тепла. 

Потребляемая мощность нагревательных пленок находится в диапазоне 110-190 Вт на 1 м². Самым эффективным способом их установки является потолочный, поскольку при этом тепловые лучи идут сверху вниз в направлении противоположном движению восходящих потоков воздуха при конвекции. Потолочные пленки, как правило, имеют меньшую мощность. Отделочный слой не является для ИК-излучения существенной преградой, поэтому пленку можно укладывать под штукатурку.

Нагревательную пленку свободно можно использовать в качестве основного отопительного оборудования при условии хорошей теплоизоляции помещения. Чем меньше теплопотери помещения, тем меньшую площадь пленки необходимо использовать, что соответственно сказывается на экономии электроэнергии. Таким образом, при оборудовании помещения с хорошей теплоизоляцией площадью 30 м² понадобится 10-15 м² нагревательной пленки в зависимости от ее мощности. Поскольку пленка излучает тепловые волны в прерывистом режиме, в среднем для отопления данного помещения понадобится затратить не более 14 кВт электроэнергии. Данная цифра является условной и сильно зависит от теплоизоляции помещения и внешней температуры, но в любом случае энергозатраты будут гораздо меньше, чем при отоплении другими электроприборами, включая низкотемпературные.

Какая ИК-пленка лучше?

Прежде чем рекомендовать продукцию какого-либо производителя необходимо знать, что ахиллесовой пятой всех пленок является уязвимость их резистива. Дело в том, что полиэстер и графит имеют разные коэффициенты температурного расширения, в результате чего на пленке со временем появляются микротрещины, и она перестает быть эффективной. Особенно этим грешат пленки корейского производства. К тому же они больше всех потребляют электроэнергии ( до 180 Вт на 1 м²). Создавая отопительную систему, может понадобиться разрезать ИК-пленку, после чего шины необходимо подключать при помощи заклепки. Однако каким бы не был надежным самодельный контакт, его место быстро окислится. Корейские пленки, как правило, функционируют не более двух отопительных сезонов.

Финская пленка Alson в этом отношении более надежна, равно как российские и украинские пленки, которые схожи по своему качеству. Российскую нагревательную пленку ПЛЭН (пленочный электронагреватель) выпускают в Челябинске. Производство испытывает недостаток отечественного резистива и заменяет его менее качественным карбоном китайского производства, отчего продукция не становится лучше. Однако эти пленки все же на сегодняшний день являются оптимальными в отношении цена-качество.

Украинские ПЛЭНы выпускаются в Путивле (Сумская обл.). Качество резистива у них такое же, как и у челябинских пленок. Однако его герметизация в путивльских пленках наиболее высокая, что повышает их долговечность. При этом сама пленка находится отдельно от фольгированного отражателя, благодаря чему, отсутствует тесный контакт между ними.

Очевидно, что все нагревательные пленки имеют свои недостатки, однако сегодня в направлении пленочных нагревателей ведутся масштабные разработки и изобретение лучшей пленки, пожалуй, еще впереди. Но на данный момент наиболее удачным выбором будет продукция отечественных и европейских производителей.