Дипломная (вкр): Использование инфракрасной пленки для отопления помещений

Конструктивно потолочный инфракрасный обогреватель включает в себя нагревательный элемент (тэн) и отражающую пластину из алюминия, которая излучает электромагнитные волны определенной длины. Тэны изготавливают из вольфрама, кварца или керамики - от применяемого материала зависит мощность и эффективность всего обогревателя в целом. [1]

Достаточно часто потолочные обогреватели используются, как вспомогательный источник тепла в частном доме. Поддерживая фоновую температуру в помещении при помощи другого вида отопления и используя потолочные ИК обогреватели, можно создавать «островки» тепла, например, в зоне отдыха, рабочего места или обеденной группы. Заметьте, что при этом не забирается полезная площадь помещения.

Обладая встроенным термодатчиком, ИК обогреватель отключится при достижении заданной температуры и включится на обогрев, если температура в помещении упадет ниже установленной отметки. Таким образом, экономится немалое количество электроэнергии. Отопление инфракрасными обогревателями потолочного типа хорошо еще и тем, что нагревательные приборы можно демонтировать и перевезти, скажем, на новое место жительства.

В потолочном пространстве частного дома может быть с успехом установлено инфракрасное пленочное отопление, которое позволит сохранить неизменной высоту помещений и площадь жилого пространства. Особенно это важно на мансардных этажах с наклонным потолком и небольшими по площади плоскостями стен. Совсем недавно на рынке отделочных материалов появился новый вид потолочных ИК панелей, монтируемых в профиль типа Армстронг - простое и экономичное решение для общих зон в частном доме.

Необходимо избегать направленного потока инфракрасного излучения. Нельзя, чтобы нагревательный прибор был направлен в район головы человека. Не рекомендуется крепить инфракрасные обогреватели на натяжной потолок из пленки ПВХ или на пластиковую вагонку, а также располагать их ниже 1,5 метров от поверхности пола.

В достаточно высоком помещении водяные системы отопления, как уже было сказано выше, малоэффективны, ведь весь теплый воздух поднимается вверх.

При высоте потолка 2,5 - 3,6 м достаточно эффективны и экономичны будут низкотемпературные инфракрасные подвесные обогреватели с температурой излучателя в пределах 100 - 120°С.

Конструкция и принцип действия излучателей такова, что их установка возможна на любой высоте. Если помещение очень большое, например склад или ангар, то инфракрасные обогреватели можно установить, лишь над рабочими площадками, в местах нахождения людей, что позволяет экономить электроэнергию.

Низкотемпературный обогреватель (рис. 4) представляет собой металлический короб с размещенным внутри него распределенным нагревателем. Излучающая поверхность обрабатывается специальными материалами, обеспечивающими максимальную интенсивность теплового излучения, эмиссию тепловой лучистой энергии. Коэффициент тепловой эмиссии у наиболее совершенных обогревателей достигает 90%. Увеличению тепловой отдачи в немалой степени способствует то, что излучающая поверхность делается рельефной, бугристой. Это позволяет увеличить ее площадь не менее чем в 2,5 - 3 раза. [2]

Рисунок 4. Низкотемпературный ИК обогреватель

Высокотемпературные обогреватели (рис. 5) также представляют собой коробчатый корпус, внутри которого расположены один или несколько нагревательных элементов. Тепло этих элементов передается профилю из алюминия, излучающая поверхность которого покрыта специальной керамикой, что позволяет снизить температуру излучающей поверхности за счет повышения коэффициента эмиссии лучевого потока.

Рисунок 5. Высокотемпературный ИК обогреватель

Пространство между корпусом и нагревательными элементами заполнено термостойким высококачественным теплоизолятором, чем достигается полная пожарная безопасность всего устройства в целом. Такая теплоизоляция характерна как для высокотемпературных, так и для низкотемпературных обогревателей.

.2 Настенные системы инфракрасного обогрева

Установка настенных инфракрасных панелей отопления может стать неплохой альтернативой традиционному обогреву при помощи радиаторов. Обладая небольшой толщиной и широким разнообразием типоразмеров, ИК панели отопления могут быть легко смонтированы в частном доме собственноручно.

Инфракрасные панельные обогреватели выпускаются в виде:

-       настенных ИК панелей, устанавливаемых вместо привычного радиатора в нишу под окном;

-       дизайнерских стеновых ИК панелей различных габаритов и в обширной колористической гамме;

-       планок теплых ИК плинтусов, которые крепятся по периметру помещения вместо обычного плинтуса.

Универсальный вариант настенного отопления - пленочная система обогрева, смонтированная в толще стены. Подобный вид источника тепла рационально устанавливать внутри помещения с одной или несколькими наружными стенами - это обеспечит достаточный прогрев плоскостей, склонных к промерзанию и образованию плесени. Важный момент, на который необходимо обратить внимание при монтаже пленочной ИК системы - обязательное применение экранирующей пленки, препятствующей потере тепла.

В последнее время в качестве дополнительных местных обогревателей все более популярными становятся различные элементы интерьера: обогреватели-картины, плинтусы, теплые настенные панели. Подобные нагревательные элементы состоят из карбоновых нитей подключенных параллельно между собой. Таких нитей в нагревателях не одна и даже не две сотни, благодаря чему каждая нить работает без всяких перегрузок, мощность выделяемая ею весьма мала. Поэтому исключено возникновение перегрузок и перегрев, надежность таких обогревателей очень высока, срок службы достигает 10 лет и более.

.3 Напольные системы инфракрасного обогрева

В качестве напольных систем ИК отопления применяется пленочные маты, в которые запаяны плоские нагревательные элементы, соединенные последовательно. Минимальная толщина данной системы обогрева позволяет смонтировать теплый пол под любое финишное покрытие - будь то плитка, ламинат, ковролин или линолеум. При этом не будет потерян ни один сантиметр высоты помещения. Самая эффективная по теплоотдаче комбинация ИК обогрева - с керамической плиткой, чуть хуже - с ламинатом. Наибольшее экранирование инфракрасного излучения замечено за линолеумом и ковролином.

Кроме перечисленных плюсов, укладка инфракрасной пленки выполняется быстро, не сопровождается грязными работами, как, например, при обустройстве водяного теплого пола. Монтаж декоративного напольного покрытия может быть произведен тут же, без многочисленных этапов, сопровождающих установку прочих видов теплых полов.

При обустройстве напольного ИК обогрева не рекомендуется укладывать пленку под мебель - это снизит теплоотдачу и может спровоцировать усыхание деревянных и древесно-стружечных мебельных конструкций.

.4 Достоинства и недостатки ИК отопления

Как всякая система для создания комфортных условий проживания в частном доме, обогрев помещений с применением инфракрасного излучения не лишен своих положительных и отрицательных сторон.

Достоинства обустройства отопления в доме с использованием инфракрасного излучения: [1]

1.      Инфракрасное излучение подобно солнечному теплу и не нарушает здорового микроклимата в помещении - не сушит воздух и не сжигает кислород. Кроме того, за счет сниженной циркуляции воздуха при ИК обогреве, частички пыли не переносятся настолько интенсивно, как при конвективной системе отопления. Существуют исследования, что средневолновое инфракрасное излучение оказывает благотворное воздействие на человеческий организм.

2.      ИК отопление может применяться зонально, сочетаясь с другой системой обогрева дома, или выступать в виде автономного источника тепла.

.        Пленочные системы обогрева на основе ИК нагревательных элементов прекрасно сочетаются с напольными и настенными декоративными покрытиями.

.        Низкая инерционность инфракрасной системы отопления означает, что ей не требуется время «на раскачку», как водяному теплоносителю. Обогрев помещения начинается сразу после включения ИК системы и позволяет комбинировать ее с терморегуляторами.

.        Для системы ИК обогрева не критичны перепады напряжения в центральной электросети, что позволяет говорить о высокой надежности и долговечности отопления с инфракрасным излучением.

.        При использовании напольной или настенной системы обогрева, можно уложить ИК пленку только на 50-60% площади помещения, чтобы добиться комфортной температуры в комнате.

.        Монтаж инфракрасной пленки и ИК обогревателей легко выполним собственными силами, так как не требует специфических знаний или умений.

.        За счет модульности пленочного инфракрасного обогрева, выход из строя одного сегмента пленки не влечет за собой полной недееспособности всей системы отопления. Замена неисправного элемента пленочного теплого пола достаточно проста и не требует установки новой нагревающей полосы.

.        Потребление электроэнергии ИК системой отопления составляет порядка 50 Вт/м² в час.

Несмотря на то, что инфракрасное отопление обладает многими плюсами, нельзя не упомянуть и его минусы: [1]

1.      Как бы то ни было, принцип инфракрасного обогрева основан на электромагнитном излучении, которое не всегда оказывает положительное влияние на организм людей. Помимо этого, на нагревательных поверхностях накапливается статическое электричество, которое способно притягивать пыль.

2.      Несмотря на экономичность ИК систем, первоначально необходимо вложить значительную сумму в оборудование, которое окупится через несколько лет.

.        Если зональный обогрев инфракрасным излучением обойдется в небольшие деньги, то использование отопления инфракрасным излучением в качестве единственного источника тепла может вылиться в неподъемную сумму в процессе эксплуатации.

.        Бытует мнение, что излишний нагрев поверхностей в помещении ИК излучением может негативно сказаться на работе бытовых электроприборов.

4. Пленочное инфракрасное отопление

Пленочно-лучевые нагревательные элементы (ПЛЭН) удобны в монтаже и использовании, легки, экономичны, эффективны. Использование пленочных нагревательных элементов позволяет равномерно распределить источник тепла по площади квартиры или частного дома.

Наиболее целесообразным местом для монтажа пленочного электрообогревателя является потолок помещения. Дело в том, что стены, как правило, имеют меньшую площадь и могут быть закрыты мебелью. Для висящих на стенах картин и разнообразных элементов декора близкое соседство с пленочными обогревателями также может быть губительным. Пол также не подходит, так как покрытие пола часто бывает непроницаемым либо плохо проницаемым для лучистого тепла.

Пленочная система инфракрасного отопления частного дома не требует сложных расчетов, количество элементов инфракрасного излучения подбирается в соответствии с площадью потолка обогреваемого помещения, автоматика сама отключит питание по достижении требуемой температуры. Быстрота нагрева - одно из главных преимуществ инфракрасных систем.

Предварительно оценить затраты на электроэнергию для питания инфракрасной системы отопления (при ценах 1,708 руб. за кВт) можно с помощью таблицы 1. [4]

Таблица 1

На рисунке 6 представлена схема распределения тепла в здании с обычными системами обогрева - кабельной, конвекторной, водной и инфракрасной.

Рисунок 6. Схема распределения тепла в здании

Тепло от обычной системы обогрева поднимается вверх, а в это время холодный воздух скапливается внизу помещения. Стены при этом остаются холодными, а воздух не перестает циркулировать, создавая сквозняки. Если открыть форточку, тепло тут же улетучится.

При обогреве инфракрасной пленкой дела обстоят иначе. Тепло распределяется по помещению равномерно, термопленка вначале нагревает стены и предметы, находящиеся в комнате, а затем уже нагревается воздух.

При обогреве ИК пленкой электромагнитное излучение, вредное для организма, отсутствует. Инфракрасное тепло позитивно влияет на организм человека, создает в помещении оптимальный микроклимат.

Термопленку можно монтировать в пол, стены или потолок. Также она может обогревать кровлю, парники и теплицы, хозяйственные постройки. При этом всегда будут сохраняться отличные показатели экономичности и эффективности инфракрасных систем обогрева.

ИК пленки хорошо подходят для обеспечения обогрева в тепличных и животноводческих хозяйствах. При снижении энергозатрат они позволяют получать более высокие показатели.

5. Инфракрасная отопительная пленка

Инфракрасная нагревательная пленка используются для обогрева любых типов помещений. Это могут быть как жилые, так и производственные площади. Во многих случаях применение инфракрасной пленки является единственным способом отопления. Это касается арендуемых и временных площадей, а также зданий, где монтаж цементной стяжки невозможен по техническим причинам, например в полах на деревянных лагах. Это же относится и к некоторым видам напольных покрытий. Например, для полов из ламината требуется низкотемпературный прогрев, а плиты керамогранита могут расколоться при неравномерном обогреве. В этих случаях подходящие условия прогрева напольного покрытия может обеспечить только инфракрасная пленка.

Кроме того, нагревательная пленка может использоваться не только для отопления пола, но и для обогрева стен и потолков. В помещениях, где пол заставлен мебелью, оборудованием или используется для хранения каких-либо материалов также не обойтись без применения ИК пленки. Нагревательная пленка может использоваться в качестве основной, временной, аварийной и дополнительной системы отопления. При использовании теплого пола как основной системы отопления, обогреваемая поверхность должна составлять не менее 70% общей площади помещения. [10]

Несмотря на универсальность инфракрасной пленки, при ее монтаже необходимо учитывать особенности различных типов помещений.

Технология использования пленочных материалов для организации обогрева офисных, жилых и производственных помещений на основе пленки давно и успешно практикуется. Она позволяет не только получать естественное тепло в помещениях через теплый потолок, но и существенно экономить на обогреве, оказывает благотворное влияние на организм.

Инфракрасная греющая пленка сочетает в себе все преимущества инфракрасных нагревателей и может применяться в системах лучистого обогрева (инфракрасный тёплый потолок), а также обладает очень привлекательной стоимостью - всего 700 рублей за квадратный метр. [11]

Греющая пленка (рис. 7, 8) является термическим материалом, состоящим из греющих карбоновых полос, которые соединяются медными шинами. Для максимальной эффективности соединительных контактов при их производстве используется серебряная паста. Набор нагревательных карбоновых элементов с обеих сторон ламинируется специальным электротехническим полиэстером. Данный материал гарантирует абсолютную безопасность нагревателей, защищает от электрического пробоя, а также обеспечивает их полную водонепроницаемость.

Рисунок 7. Внешний вид греющей плёнки

Рисунок 8. Устройство греющей плёнки.

5.1 Принцип работы инфракрасной плёнки

Инфракрасное излучение является частью волнового изменения электромагнитного фона, второе его название - тепловое, так как человеческий организм ощущает его как тепло. Солнце тоже источник тепла и принцип его действия состоит в следующем: оно приносит тепло на нашу планету, лучи его, попадая на землю, нагревают воду, грунт, деревья, здания, а те, своим излучением греют окружающее воздушное пространство.

Точно так же работает низкотемпературный пленочный обогреватель, максимальная температура нагрева которого не более 50˚С. Независимо от производителя любая ИП (инфракрасная пленка) состоит из трех компонентов:

-       греющего элемента, преобразовывающего электроэнергию в тепловую;

-       фольги, благодаря которой тепло с одинаковой силой распределяется по всей поверхности;

-       двустороннего ламинирования пленкой ПЭТ, выполняющей функции изолирования и защиты от механических воздействий.

Обогрев начинается после того, как подали ток на нагреватель. Проходя через греющиеся компоненты, ток преобразовывается в тепловую энергию, которая контактным методом от излучателя передается двусторонней пленке ПЭТ, и её обе стороны начинают излучать тепловые волны. Таким образом, источником излучения является именно ИП, а не фольга или нагревательные элементы.

В случае использования пленки в качестве потолочного обогрева, когда она закрыта например гипсокартоном, первичное излучение пленки нагреет гипсокартон, а уже тот начнет излучать инфракрасные волны в окружающее пространство, нагревая находящиеся там предметы, а затем и воздух. То же самое произойдет в системе теплый пол, только там поток излучения будет идти снизу вверх. Опять же первичное излучение - ИП, а вторичное - напольное покрытие.

.2 Виды инфракрасных пленок

Инфракрасные пленки у разных производителей могут отличаться своим внешним видом, техническими параметрами, однако, из них можно выделить высокотемпературные и низкотемпературные ИП. Также пленки различаются техническими параметрами - мощностью, максимальной температурой нагрева, шириной и толщиной, типом нанесения излучающего материала (сплошной и в полоску), и, соответственно, областями применения. Важным параметром для ИП является температура нагрева пленки.

Пленка, нагревающаяся до температуры выше 27°С, абсолютно не подойдет для теплого пола под ламинированное покрытие, потому, что от высокой температуры оно деформируется. Но под керамическую плитку это будет в самый раз.

Высокотемпературная пленка Ondolla шириной в 13,5 см может использоваться в качестве плинтусного обогрева. У неё много достоинств, расположенная по всему периметру комнаты она обогревает ее со всех сторон, легко монтируется, незаметна в интерьере, обладает небольшой мощностью от 10 до 35 Ватт на 1 погонный метр.

Ограничениями выбора инфракрасного вида обогрева могут быть:

-       максимальная температура пленки, ламинированное покрытие, паркетная доска, ковролин могут быть положены на теплый пол, применяющий низкотемпературную пленку, нагревающуюся до 27°С. плитка, керамзитовое покрытие требуют более высокой температуры порядка 45 − 50°С;

-       большие помещения требуют большой мощности и, следовательно, силы тока, что не всегда возможно в жилых помещениях;

-       высокие потолки препятствуют рентабельному использованию инфракрасного излучения;

-       используется как основной источник отопления в районах с мягким климатом, в остальных случаях можно использовать как местное отопление, дополнительное к основному.

.3 Полезные свойства нагревательной пленки

Главное достоинство ИП для электрических полов - это экологичность, она безвредна для здоровья. По сравнению с центральной и газовой системами отопления, кабельными и водяными полами ИП имеет ряд преимуществ, обусловленных полезными свойствами материала, из которого она изготавливается. [8]

1. Тепло получают предметы интерьера и люди, а не нагревается воздух. Из-за того, что температура ИП не достигает высокой отметки, длина волны излучения находится в пределах 5 − 20 мкм. Поэтому тепловые лучи, беспрепятственно проходя сквозь материал напольного покрытия и воздух, практически полностью поглощаются окружающими предметами и людьми. Сам воздух нагревается от вторичного излучения предметов. Благодаря этому, воздух в помещении всегда немного ниже температуры окружения, что создает в окружающем пространстве оптимальную зону для комфорта. Химический состав воздуха не меняется, не уменьшается органика и процентное соотношение кислородных соединений.

2.      Заниженная температура воздуха повышает работоспособность человека. Обуславливается это тем, что основная часть волнового спектра, излучаемого ИО совпадает с человеческим организмом (9 − 10 мкм), который, поглощая эти волны, как бы согревает изнутри.

.        Нагретый инфракрасный пол усиливает образование отрицательно заряженных ионов, о положительном влиянии которых на организм человека медициной давно доказано. Греющая ИП легко может заменить несколько ламп Чижевского или подобные системы ионизации воздуха.

.        Такая пленка практически не излучает вредные для организма электромагнитные волны. Это достигается благодаря особому расположению токопроводящих элементов. Интенсивность электромагнитного фона обыкновенного телевизора в сотни раз больше, чем у пленки даже с большой площадью.

.        В отличии большинства обогревательной техники, в которой применяются вентиляционные топливо сжигающие системы, греющая ИП не создает шума, или других механических и химических воздействий. Она абсолютна нейтральна.

.        Свойство инфракрасного излучения нагревать предметы, а не воздух, препятствует образованию воздушных потоков внутри помещения, поэтому пыль не поднимается. В ней содержится много опасных микроорганизмов, вызывающих и аллергию в том числе. Оставаясь в неподвижности, пыль не попадает в нос и легкие человека, тем самым уменьшая риск заболеваний.

.        Наличие теплого инфракрасного пола дает возможность регулировать температуру в режиме автомат, а свойство ускоренного нагревания, повышает точность температурной регулировки. Сегодня термодатчики могут не только поддерживать температуру пола и воздуха в заданном режиме, но также поддерживать разный температурный режим в других комнатах или отдельных ее частях.

.        Применение ИП не изменяет влажности воздуха, что происходит с другими системами обогрева. Центральное отопление сушит воздух, а это приводит к увеличению простудных заболеваний и аллергических реакций, потому что от воздуха с пониженной влажностью пересыхает слизистая оболочка органов дыхания человека.

.        Инфракрасные пленки легко монтируется, ее может установить неспециалист этого дела.

.        Они универсальна, ее можно устанавливать во всех плоскостях помещения.

.        Для установленной ИП не требуется ремонт и техническое обслуживание.

Самое важное свойство инфракрасной пленки - ее излучение, которое лечит многие заболевания и, находясь в комнате с такими обогревателями вы получаете это целебное для организма воздействие.

6. Экспериментальное исследование ИП

Для изучения работы ИП были произведены экспериментальные замеры температуры и влажности воздуха в помещении размерами 6,6 × 2,5 × 3,6 м.

Перед началом эксперимента в помещении были перекрыты батареи центрального отопления и произведено проветривание. После чего в течении часа производился нагрев с помощью ИП мощностью 500 Вт.

Контрольные замеры производились каждые пол часа. Результаты измерений представлены в таблице 2.

Таблица 2.

В настоящее время в сети интернет огромное количество онлайн калькуляторов для расчёта систем отопления. Воспользуемся одним из них для расчета системы обогрева данного помещения на базе инфракрасного обогревателя. [9]

На рисунке 9 представлена форма используемого для расчета онлайн калькулятора.

С помощью данного калькулятора были произведены расчеты для разных температур наружного воздуха. Результаты вычислений представлены в таблице 3.

Таблица 3.

На рисунке 10 представлена сравнительная диаграмма зависимости необходимой мощности обогревателя от температуры наружного воздуха.

Рисунок 9. Расчет системы обогрева помещения на базе инфракрасного обогревателя

Рисунок 10. Диаграмма зависимости необходимой мощности обогревателя от температуры наружного воздуха

7. Расчет энергопотребления инфракрасной пленки

При расчетах потребления электричества инфракрасной пленки необходимо четко разделять 2 понятия:

. Необходимая выделенная мощность, или максимальное электропотребление 1 м² (пусковые токи)

Потребление инфракрасной пленки на 1 м² в час равно 150, или 220 Вт/м²
+/ - 10% (в зависимости от модели ИК пленки). При отоплении больших площадей, для снижения общей выделенной мощности применяется ИК пленка с максимальным потреблением 150 Вт/м². При включении инфракрасная пленка за 15 - 20 минут нагревается до температуры 50 - 55°С и будет держать ее постоянно - данный параметр обязательно принимать в расчет для расчета выделенной мощности для всей системы инфракрасного отопления. Если вам нужна температура пола 50 градусов-то пленка будет потреблять 150 или 220 Вт/м².

График времени нагрева и расхода электроэнергии инфракрасного теплого пола с потреблением 240 Вт/час при температуре пленки 55°С представлен на рисунке 11.

Рисунок 11.

То есть, при включении 10 м² пленки - будет максимально потреблять 2400 Вт или 2,4 кВт/час; 50 м² ИК пленки - максимальное потребление 12 кВт - при этом с помощью специальных программируемых автоматов управления нагрузкой вы можете сократить максимальную потребляемую мощность разделив помещения на зоны отопления которые будут нагреваться по очереди (зал, спальня, кухня) 4 + 4 + 3 кВт. Таким образом можно уменьшить максимальную необходимую мощность для отопления 50 м² ИК пленки с 12 до 4 кВт.

. Потребление электроэнергии инфракрасной пленки (10 - 60 Вт/м² в час) - это реальное ежедневное потребление инфракрасного теплого пола (за которое предстоит платить) (рис. 12).

Рисунок 12. Потребление электроэнергии инфракрасной пленки

Инфракрасная пленка занимает большую площадь обогрева в помещении (от 40 - 70% всего помещения). Все тепло подымается снизу вверх прогревая все помещение.

Происходит очень быстрый нагрев - инфракрасная пленка очень быстро нагревается и при достижении заданной температуры и автоматически отключается.

Помещение имеет теплые стены (температура опускается медленно).

С помощью автоматического терморегулятора производится оптимальная настройка обогрева комнат (некоторые помещения (нежилые и хозяйственные (ванная, коридоры)) нет необходимости постоянно отапливать днем, или ночью.

За счет этого экономия от максимальной мощности инфракрасной пленки составляет 60 - 90%, если перевести данный параметр во время, то обогрев пленки включается на 6 - 25 минут в час. Точные цифры зависят от множества параметров (предназначение и объем помещения, материал и теплопроводность стен, количество окон, их размеры и модель (энергосберегающие стеклопакеты или нет) количество дверей и как часто их будут открывать, объем мебели, высота потолков, типа напольного покрытия и т.п.).

Для определения экономической рациональности использования ИП для отопления, произведём расчет энергопотребления инфракрасной пленки на загородный дом жилой площадью 167м² (рис. 13).

Рисунок 13.

Методика расчета: [6]

1)      Считаем площадь каждого отапливаемого помещения (Длина × Ширина = S м²) и всех помещений в целом;

2)      Считаем площадь застилаемой поверхности каждого помещения;

-       для дополнительного отопления 40 - 50% от всего помещения;

-       для основного отопления 60 - 70% от всего помещения;

3)      Разделяем все помещения на зоны обогрева (где будет стоять терморегулятор) и считаем общую площадь и площадь застила для каждой зоны отопления.

Для достоверности расчетов применяем максимальные параметры потребления (с запасом) инфракрасной пленки 1 м² = 160 Вт/час (0,7 Ампер) U = 220 Вольт.

Правила для расчета зон отопления: [6]

1)      Расстилается инфракрасная пленка в помещении полосами (рис. 14), минимальная ширина рулона пленки 50 см, или 1 метр.

2)      Инфракрасную пленку не застилают под массивную мебель (имеющее большое и плотное соприкосновение с полом (шкафы, кровати, тумбы и т.п.)) и электрооборудование (стиральную машинку). Исключение: можно застилать пленку под мебель, если на мебели имеются высокие ножки от 10 см (диван) - есть свободное пространство для прохождения ИК лучей и тепла, это позволит избежать местного перегрева мебели и напольного покрытия.

3)      В нежилых / хозяйственных помещениях возможно застилать пленку до 40 - 50% (в зоне контакта ног).

)        Для каждой зоны отопления необходимо будет установить отдельный терморегулятор, либо приобрести терморегулятор способный контролировать температуру пола одновременно в нескольких зонах. Количество зон обогрева можно изменять в зависимости от предназначения помещений, частоты его посещения, на усмотрение пользователя.

)        В среднем обычный терморегулятор рассчитан на максимальную нагрузку 3,6 кВт что составляет площади застила инфракрасной пленки 15 м² (при потреблении 240 Вт/м²) и 24 м² (при потреблении 150 Вт/м²). При составлении зон отопления необходимо обращать внимание на площадь застила пленки и максимальную мощность терморегулятора. К примеру потребление инфракрасной пленки площадью 20 м² будет максимально 4,8 кВт - для этого необходимо будет выбрать более мощный терморегулятор.

В таблице 4 представлены результаты расчета энергопотребления ИП для указанного загородного дома.

Таблица 4

Из таблицы 4 определяем, что для отопления дома площадью жилых и хозяйственных помещений 167 м² необходимо примерно 106 м² инфракрасной пленки.

Максимальная потребляемая мощность при этом 17 кВт (при одновременном включении обогрева всех помещений) что является недопустимо высоким показателем при условии что в среднем на весь дом выделяется максимум от 5 до 15 кВт.

Решить эту проблему помогает блок управления отоплением. Специальный автомат настраивают на поочередную работу каждой зоны отопления, таким образом автомат включает каждую зону по отдельности через определенный интервал времени, или по необходимости не давая помещениям остыть и не допуская одновременного включения всех зон отопления.

К примеру при выделенной мощности в 15 кВт на весь дом, автомат можно настроить:

-       6 кВт - освещение и электроприборы в доме;

-       9 кВт - на инфракрасное отопление загородного дома.

С помощью программируемого автомата мы можем объединить зоны отопления на 2 контура, к примеру:

-       Контур 1 - первый этаж (Зона отопления 1 + Зона отопления 2 + Зона 3 = 8,3 кВт) будет включатся в первую очередь только на 5 минут, затем отключается и включается отопление загородного дома на втором этаже.

-       Контур 2 (Зона отопления 4 + 5 + 6 = 8,6 кВт) так же на 5 минут.

Таким образом каждая зона отопления будет питаться каждые 5 минут. При нагретом доме и теплых стенах падение температуры за 5 минут очень незначительно. В результате мы получаем эффективную систему по снижению общей нагрузки (вместо необходимых 17 кВт используем 9 кВт на отопление) и экономию на расходах электричества. Блок управления отоплением позволяет разбить зоны отопления до четырёх контуров.

Расчет потребление электричества инфракрасного пола на 1 м²:

Реальное потребление электричества составляет от 10 до 60 Вт/м² в среднем на отопление загородного дома где инфракрасная пленка применяется как основной источник отопления 30 - 40 Вт/м². В Жилых многоквартирных домах где инфракрасное отопление используется в качестве дополнительного источника отопления 10 - 30 Вт/м².

Расходы на отопление в вашем доме зависят от:

-       общей площади обогреваемого помещения,

-       общей площади застилаемой пленки,

-       тип напольного материала (кафель, ламинат, паркет, ковролин, линолиум),

-       высота стен и потолков (объем помещения),

-       материал и теплопроводность стен,

-       количество и площадь окон, теплопроводность стеклопакетов и рам,

-       количество дверей и как часто вы их будете открывать,

-       объем мебели в помещении,

-       теплопроводности межэтажного перекрытия,

-       наличие дополнительных источников отопления.

Расчеты расходов на энергопотребление инфракрасной пленки:

Для максимальной уверенности и достоверности расчетов возьмем в среднем высокое энергопотребление инфракрасной пленки равное 40 Вт/м² в час (1/4/12 на одну минуту пленка включается, происходит нагрев пола до 25 градусов - отключается на 4 минуты - температура пола / помещения за 4 минуты должна остыть на 3 - 5 градусов, итого: 12 включений в течении часа).

Результаты вычислений представлены в таблице 5.

Таблица 5

Если стены хорошо утеплены и теплопотери минимальны, то на отопление загородного дома будет уходить 10 - 30 Вт/м².

Для нашего дома:

При расчете 30 Вт/м² оплата в месяц будет составлять 5 724 руб./месяц.

При расчете 20 Вт/м² оплата в месяц будет составлять 3 816 руб./месяц.

Заключение

В ходе выполнения работы была выполнена поставленная цель - произведено исследование системы отопления помещения с применением инфракрасной пленки. Так же были выполненные поставленные задачи:

-       изучена система отопления с применением инфракрасной пленки;

-       изучено устройство и виды инфракрасной пленки;

-       произведён расчет эффективности системы отопления помещения с применением инфракрасной пленки по сравнению с централизованным отоплением;

-       проведены экспериментальные измерения.

Инфракрасное тепло отдаётся в основном путём излучения и определяется изменением температуры окружающих стен и мебели. Мы не находим комфортных условий в помещении с высокой температурой воздуха, когда её стены очень холодные (здание стоящее на открытом месте), потому, что мы отдаём очень много тепла путём излучения. И, наоборот, несмотря, на довольно низкую температуру воздуха можно себя чувствовать довольно хорошо при соответственно высокой температуре стен. Задачей отопления является не содержание помещения при определённой температуре, а поддержание теплового равновесия человеческого организма.

Из проведенных мною экспериментов с обогревателем на ИК пленке, могу сказать, что обогреватели на инфракрасной пленке эффективнее централизованного отопления.

Список источников

1.   aqua-rmnt.com/otoplenie/documents/infrakrasnoe-otoplenie-v-chastnom-dome.html#a_menu

2.      electrik.info/main/news/491-infrakrasnye-sistemy-otopleniya.html

.        elementy.ru/posters/spectrum/diapasons

.        klivent.net/sistemy-otopleniya/obogrevateli/dlina-infrakrasnoj-volny.html

.        planetasaun.ru/details/infrared-energy/

. steho.ru/articles/raschet-energopotrebleniya-infrakrasnoy-plenki-na-zagorodnyy-dom-s-200m2/

.        tehnopost.kiev.ua/otoplenie/37-klassifikaciya-otopleniya.html

.        teplo.guru/obogrevateli/infrakrasnye/infrakrasnaya-plenka.html

.        www.angaraenergo.ru/kalk_2.html

.        www.heatingfilm.ru/product/application_infrared_film.html

.        www.tmelekt.ru/blog/analog-pljen-infrakrasnaja-grejushhaja-plenka-tm.html