Sistemas de calefacción por infrarrojos

¿Cómo se transfiere el calor?

El proceso físico de transferencia de calor de un cuerpo físico a otro se llama transferencia de calor. El calor se transfiere de un cuerpo físico caliente a uno frío, ya sea a través del contacto directo o a través de una partición.

La energía térmica se transferirá hasta que las temperaturas de los cuerpos físicos sean iguales. En física, esta condición se llama equilibrio termodinámico. La transferencia de calor generalmente ocurre de un cuerpo caliente a uno frío, lo cual es completamente consistente la segunda ley de la termodinámica. De acuerdo con esta ley, todos trabajan sistemas de calefacción.

En términos de física, hay Tres tipos elementales de transferencia de calor: conductividad térmica, convección y radiación térmica.. Pero en su forma pura, individualmente, prácticamente no ocurren, en general, el calor se transmite por una combinación de tipos simples. Se distinguen principalmente tres tipos de transferencia de calor: transferencia de calor, transferencia de calor y método de transferencia de calor por haz convectivo.

Cómo funcionan los sistemas de calefacción tradicionales

Los sistemas de calefacción tradicionales incluyen aquellos sistemas que usan algún tipo de combustible. Actualmente, el gas se usa con mayor frecuencia, aunque en algunos casos se usan combustibles líquidos y sólidos. Pero independientemente del tipo de combustible, el principio de funcionamiento de todos los sistemas tradicionales es el mismo. El calor de la combustión del combustible se calienta refrigeranteque entra radiadores de calefacción y calienta el aire en la habitación. El agua se usa como portador de calor en los sistemas de calefacción tradicionales; por lo tanto, estos sistemas se denominan agua.

Según todas las leyes de la física, el aire caliente sube y el aire frío baja naturalmente. Tal movimiento de aire no es otro que el mencionado anteriormente. conveccion. Este aire frío solo crea pisos fríos, que deben ser eliminados por el dispositivo de "pisos cálidos". Si la sala es lo suficientemente alta (edificio de producción, auditorio o sala de deportes, etc.), entonces el calentamiento de todo el volumen dura lo suficiente, se crea la estratificación del aire.

El aire caliente ascendente crea una corriente de aire en la habitación, además, las pérdidas de calor a través del techo y las paredes aumentan, el calor simplemente sale del edificio. En este caso, dicen que calentamos la calle. Las personas de abajo están en una zona de aire frío.

La figura 1 muestra esquemáticamente la distribución de calor durante el funcionamiento de un sistema de calefacción tradicional.

Figura 1. Distribución de calor durante el funcionamiento de un sistema de calefacción tradicional.

¿Cómo son los sistemas tradicionales de calentamiento de agua?

El dispositivo principal del sistema de refrigeración por agua es la caldera, más a menudo gas. El agua calentada en la caldera se canaliza a los radiadores. radiadores. Para la circulación de agua en el sistema está instalado la bombasi la circulación es forzada, aunque la circulación puede ser natural. En este caso, puede prescindir de una bomba.

Además de estos dispositivos y partes básicos, el sistema de calentamiento de agua también incluye muchas partes "auxiliares", pero necesarias. En primer lugar, es un tanque de expansión para compensar la expansión térmica del agua, accesorios para conectar tuberías, válvulas de aire y mucho más, necesarios para el funcionamiento normal de todo el sistema en su conjunto.

En una casa individual para la instalación de una caldera de gas, se requiere una habitación adicional, equipada con un sistema de ventilación y una chimenea, sin mencionar el sistema de suministro de gas. En el caso de la calefacción urbana, se requiere la construcción de una gran sala de calderas y la instalación de una red completa de redes de calefacción. Todo el sistema es costoso y complicado.Pero en algunos casos, por ejemplo, para una pequeña casa de campo, y si no hay gas cerca, debe hacer un sistema de calefacción eléctrica.

Los más comunes en tales casos son calderas electricas para calentar agua o varios calentadores eléctricos. En primer lugar, estos son radiadores de aceite, chimeneas eléctricas y calentadores de ventilador de varios diseños. El principio de funcionamiento de estos dispositivos también es la convección, como en los sistemas de calentamiento de agua: primero se calienta el aire, y solo luego las paredes, los muebles y las personas. Tal sistema es ineficiente e ineficiente.

Calentadores infrarrojos

Varios aparatos de calefacción por infrarrojosque proporcionan calefacción racional y económica de locales en una amplia variedad de condiciones. A continuación se considerarán algunos de estos dispositivos, los principios de su funcionamiento.

Desde un punto de vista natural, los sistemas de calefacción tradicionales no funcionan correctamente. Primero, el aire se calienta, y luego todo lo demás. En condiciones naturales, todo sucede al revés.

La fuente natural de calor en la Tierra es el sol. Los rayos del sol tienen un espectro muy amplio, pero es su componente infrarrojo el que calienta la Tierra, las personas, las plantas y todos los objetos, y de ellos el aire se calienta y crea condiciones cómodas para la vida humana.

Es sobre este principio que trabajan calentadores infrarrojos. El aire para la radiación infrarroja es absolutamente transparente, por lo tanto, los rayos infrarrojos alcanzan libremente superficies y objetos calentados.

La Figura 2 muestra esquemáticamente la distribución de calor cuando se usa un calentador infrarrojo.

Figura 2. Distribución de calor usando un calentador infrarrojo

Radiación infrarroja representa ondas electromagnéticas con una longitud de onda en el rango de 1 * 10-6 ... 1 * 10-3 micras. La intensidad de la radiación térmica depende de la longitud de onda de la radiación infrarroja: los rayos de onda corta se obtienen a una temperatura del cuerpo radiante superior a 750 ° C. Dependiendo de la aplicación y el diseño, la temperatura del elemento emisor del calentador infrarrojo puede estar en el rango de 100 ... 950 ° C.

Calefactores infrarrojos externos

En una habitación bastante alta, los sistemas de calentamiento de agua, como se mencionó anteriormente, son ineficaces, porque todo el aire caliente se eleva.

Con una altura de techo de 2.5 ... 3.6 m, los calentadores externos de infrarrojos de baja temperatura con una temperatura del emisor en el rango de 100 ... 120 ° C serán bastante efectivos y económicos.

Para lograr un calentamiento uniforme de la habitación, para evitar la aparición de zonas cálidas y frías, es necesario realizar el calentamiento por varios calentadores, cuya potencia total debe corresponder a la pérdida de calor del edificio. Si la altura del techo es de 4 mo más, entonces es bastante aceptable y seguro usar calentadores con una temperatura de superficie radiante de hasta 200 ° C o más. Tales calentadores se llaman alta temperatura.

El diseño y el principio de funcionamiento de los emisores es tal que su instalación es posible a cualquier altura. Si la habitación es muy grande, como un almacén o un hangar, entonces los calentadores infrarrojos se pueden instalar solo sobre los sitios de trabajo, en los lugares donde se encuentran las personas, lo que ahorra energía.

Sistema de calefacción radiante de panel:

Calentador de baja temperatura Es una caja de metal con un calentador distribuido colocado dentro de ella. La superficie radiante se trata con materiales especiales que proporcionan la máxima intensidad de radiación térmica, emisión de energía térmica radiante. El coeficiente de emisión térmica de los calentadores más avanzados alcanza el 90%. En gran medida, la superficie radiante es promovida por el hecho de que la superficie radiante se convierte en relieve, con baches. Esto le permite aumentar su área al menos 2.5 ... 3 veces.

Calentadores de alta temperatura También representan una caja en forma de caja, dentro de la cual se encuentran uno o más elementos de calentamiento. El calor de estos elementos se transfiere al perfil de aluminio, cuya superficie radiante está recubierta con cerámica especial, lo que permite reducir la temperatura de la superficie radiante al aumentar el coeficiente de emisión del flujo de radiación.

El espacio entre la carcasa y los elementos calefactores se llena con un aislante térmico de alta calidad resistente al calor, logrando así una capacidad total seguridad contra incendios todo el dispositivo en su conjunto. Tal aislamiento térmico es característico de los calentadores de alta temperatura y de baja temperatura.

Algunas compañías, por ejemplo Thermatex, Armh5, Rockfon, producen calentadores infrarrojos para instalar en techos de cassette, lo que una vez más dice calentadores infrarrojos de seguridad contra incendios.

Uno de los nuevos productos en el mercado son los espejos que emiten calor. Su capa reflectante también es un elemento calefactor. La temperatura máxima de la superficie del espejo no supera los 75 ° C, lo que es completamente seguro para otros. En la sauna o en el baño, dicho espejo no se empaña, no cambia el nivel natural de humedad y se adapta perfectamente al diseño de la habitación, es ecológico.

Como varios estudios han demostrado, el espectro de frecuencia térmica del calentamiento por infrarrojos es absolutamente seguro para los humanos. Esto lo confirman estudios no solo de fabricantes, sino también los resultados de exámenes independientes. La seguridad de los dispositivos infrarrojos también se confirma mediante certificados de conformidad emitidos por servicios sanitarios rusos y extranjeros.

Varias empresas producen calentadores infrarrojos, principalmente de tipo techo, adecuados para su uso en cualquier habitación: industrial, residencial, agrícola, húmeda e incluso explosiva.

Muchas compañías también producen calentadores montados en la pared, montados en el piso y portátiles, montados en bastidores. Se conocen calentadores infrarrojos en los que se usa gas.

Calentadores de imagen infrarrojos

Recientemente, como calentadores locales adicionales, varios elementos del interior se están volviendo cada vez más populares: calentadores de pintura, zócalos, paneles de pared cálidos.

Dichos elementos de calentamiento consisten en fibras de carbono conectadas en paralelo entre sí. No hay uno o incluso doscientos subprocesos en los calentadores, debido a que cada subproceso funciona sin sobrecargas, la potencia asignada es muy pequeña. Por lo tanto, se excluye la aparición de sobrecargas y sobrecalentamiento, la confiabilidad de tales calentadores es muy alta, la vida útil alcanza los 10 años o más.

Las ventajas de los calentadores infrarrojos.

Una de las ventajas de los calentadores infrarrojos es que el calor, que crea corrientes de aire y levanta nubes de polvo, no pasa por debajo del techo, como en el caso de los sistemas de calefacción por convección. El nivel de campo electromagnético de los sistemas de infrarrojos es mucho más bajo que el de muchos electrodomésticos, el oxígeno no se quema, la humedad en la habitación no disminuye, se mantiene en un nivel natural.

El calor en la habitación se siente inmediatamente después de encender, las superficies de los objetos circundantes se calientan casi de inmediato. En este caso, no es necesario calentar uniformemente toda la habitación, es posible crear zonas cómodas separadas, por ejemplo, cerca de un televisor o encima de un escritorio o escritorio de computadora.

La ventaja indudable de los equipos de infrarrojos es su pequeño tamaño y movilidad. Debido a estos parámetros, se guarda el área utilizable, el equipo se mueve, instala y desmonta fácilmente. Los calentadores infrarrojos son muy efectivos en edificios con poco aislamiento térmico y techos altos, con poco efecto en la ventilación.

La instalación de calentadores infrarrojos de potencia adecuada es posible incluso en áreas abiertas. Por ejemplo, sobre mesas en un café de verano.A diferencia de un sistema tradicional de calentamiento de agua, no se requiere la instalación de equipos costosos y complejos: tuberías, calderas, bombas, etc. Al instalar calefacción por infrarrojos, desaparecen problemas tales como descongelar tuberías cuando el sistema está apagado. Cuando vuelva a encender la electricidad, la calefacción por infrarrojos volverá a funcionar, como si nada hubiera pasado.

Con la ayuda de modernos termostatos programables, es posible mantener la temperatura en el rango de 5 ... 30 ° C, configurándola para cada habitación por separado.

En comparación con los calentadores de convección, los dispositivos IR son 20 ... 25% más económicos, y en el caso de utilizar un pago de dos tarifas por electricidad, los ahorros pueden llegar a 40 ... 45%.

Boris Aladyshkin