Sistemas de aquecimento por infravermelhos

Como é transferido o calor

O processo físico de transferência de calor de um corpo físico para outro é chamado transferência de calor. O calor é transferido de um corpo físico quente para um frio, por contato direto ou por uma partição.

A energia térmica será transferida até que as temperaturas dos corpos físicos sejam iguais. Na física, essa condição é chamada equilíbrio termodinâmico. A transferência de calor geralmente ocorre de um corpo quente para um frio, que é totalmente consistente a segunda lei da termodinâmica. De acordo com essa lei, todos trabalham sistemas de aquecimento.

Em termos de física, existem três tipos elementares de transferência de calor: condutividade térmica, convecção e radiação térmica. Mas, na sua forma pura, individualmente, eles praticamente não ocorrem; em geral, o calor é transmitido por uma combinação de tipos simples. Três tipos de transferência de calor são principalmente distinguidos: método de transferência de calor, transferência de calor e transferência de calor por feixe de convecção.

Como funcionam os sistemas de aquecimento tradicionais

Os sistemas de aquecimento tradicionais incluem aqueles que usam algum tipo de combustível. Atualmente, o gás é usado com mais frequência, embora em alguns casos sejam utilizados combustíveis líquidos e sólidos. Mas, independentemente do tipo de combustível, o princípio de operação de todos os sistemas tradicionais é o mesmo. O calor da combustão do combustível esquenta refrigeranteque entra radiadores de aquecimento e aquece o ar na sala. A água é usada como transportadora de calor nos sistemas de aquecimento tradicionais; portanto, esses sistemas são chamados agua.

De acordo com todas as leis da física, o ar quente sobe e o ar frio naturalmente desce. Esse movimento aéreo não é outro senão o mencionado acima. convecção. Esse ar frio cria apenas pisos frios, que devem ser eliminados pelo dispositivo de "pisos quentes". Se a sala for alta o suficiente (prédio de produção, auditório, pavilhão esportivo etc.), o aquecimento de todo o volume dura o suficiente, criando a estratificação do ar.

O ar quente ascendente cria uma corrente de ar na sala; além disso, as perdas de calor através do telhado e das paredes aumentam, o calor simplesmente sai do edifício. Nesse caso, eles dizem que esquentamos a rua. As pessoas abaixo estão em uma zona de ar frio.

A Figura 1 mostra esquematicamente a distribuição de calor durante a operação de um sistema de aquecimento tradicional.

Figura 1. Distribuição de calor durante a operação de um sistema de aquecimento tradicional

Como são os sistemas tradicionais de aquecimento de água

O principal dispositivo do sistema de refrigeração a água é a caldeira, na maioria das vezes gás. A água aquecida na caldeira é canalizada para os radiadores - radiadores. Para a circulação de água no sistema está instalado a bombase a circulação for forçada, embora a circulação possa ser natural. Nesse caso, você pode ficar sem uma bomba.

Além desses dispositivos e peças básicas, o sistema de aquecimento de água também inclui muitas peças "auxiliares", mas necessárias. Antes de tudo, é um tanque de expansão para compensar a expansão térmica da água, acessórios para conectar tubos, válvulas de ar e muito mais, necessários para a operação normal de todo o sistema.

Em uma casa individual para a instalação de uma caldeira a gás, é necessária uma sala adicional, equipada com um sistema de ventilação e uma chaminé, sem mencionar o sistema de suprimento de gás. No caso do aquecimento urbano, é necessária a construção de uma grande sala de aquecimento e a instalação de toda uma rede de redes de aquecimento. Todo o sistema é caro e complicado.Mas, em alguns casos, por exemplo, para uma pequena casa de campo, e se não houver gás por perto, você precisará criar um sistema de aquecimento elétrico.

Os mais comuns nesses casos são caldeiras elétricas para aquecimento de água ou vários aquecedores elétricos. Antes de tudo, são radiadores a óleo, lareiras elétricas e aquecedores de ventiladores de diversos modelos. O princípio de operação desses dispositivos também é convecção, como nos sistemas de aquecimento de água: primeiro o ar é aquecido, e somente então as paredes, móveis, pessoas. Esse sistema é ineficiente e ineficiente.

Aquecedores infravermelhos

Vários aparelhos de aquecimento infravermelhoque fornecem aquecimento racional e econômico de instalações em uma ampla variedade de condições. A seguir serão considerados alguns desses dispositivos, os princípios de sua operação.

Do ponto de vista natural, os sistemas de aquecimento tradicionais não funcionam corretamente. Primeiro, o ar esquenta e depois todo o resto. Sob condições naturais, tudo acontece ao contrário.

A fonte natural de calor na Terra é o sol. Os raios solares têm um espectro muito amplo, mas é seu componente infravermelho que aquece a Terra, as pessoas, as plantas e todos os objetos, e a partir deles o ar aquece e cria condições confortáveis ​​para a vida humana.

É nesse princípio que eles trabalham aquecedores infravermelhos. O ar da radiação infravermelha é absolutamente transparente; portanto, os raios infravermelhos atingem livremente superfícies e objetos aquecidos.

A Figura 2 mostra esquematicamente a distribuição de calor ao usar um aquecedor infravermelho.

Figura 2. Distribuição de calor usando um aquecedor infravermelho

Radiação infravermelha representa ondas eletromagnéticas com um comprimento de onda na faixa de 1 * 10-6 ... 1 * 10-3 mícrons. A intensidade da radiação térmica depende do comprimento de onda da radiação infravermelha: os raios de ondas curtas são obtidos a uma temperatura do corpo de radiação acima de 750 ° C. Dependendo da aplicação e do projeto, a temperatura do elemento emissor do aquecedor infravermelho pode estar na faixa de 100 ... 950 ° C.

Aquecedores infravermelhos externos

Em uma sala razoavelmente alta, os sistemas de aquecimento de água, como mencionado acima, são ineficazes, porque todo o ar quente sobe.

Com uma altura de teto de 2,5 ... 3,6 m, aquecedores externos infravermelhos de baixa temperatura com uma temperatura de emissor na faixa de 100 ... 120 ° C serão bastante eficazes e econômicos.

Para obter um aquecimento uniforme da sala, para evitar o aparecimento de zonas quentes e frias, é necessário realizar o aquecimento por vários aquecedores, cuja potência total deve corresponder à perda de calor do edifício. Se a altura do teto for de 4 m ou mais, é aceitável e seguro o uso de aquecedores com uma temperatura de superfície de radiação de até 200 ° C e acima. Esses aquecedores são chamados de alta temperatura.

O design e o princípio de operação dos emissores é tal que sua instalação é possível em qualquer altura. Se a sala for muito grande, como um armazém ou hangar, os aquecedores infravermelhos poderão ser instalados apenas acima dos locais de trabalho, em locais onde as pessoas estão localizadas, economizando energia.

Sistema de aquecimento radiante do painel:

Aquecedor de baixa temperatura É uma caixa de metal com um aquecedor distribuído colocado dentro dela. A superfície radiante é tratada com materiais especiais, proporcionando a máxima intensidade de radiação térmica, emissão de energia radiante térmica. O coeficiente de emissão térmica dos aquecedores mais avançados chega a 90%. Em grande medida, a superfície radiante é promovida pelo fato de que a superfície radiante se torna em relevo, irregular. Isso permite aumentar sua área em pelo menos 2,5 ... 3 vezes.

Aquecedores de alta temperatura também representam uma caixa em forma de caixa, dentro da qual um ou mais elementos de aquecimento estão localizados. O calor desses elementos é transferido para o perfil de alumínio, cuja superfície radiante é revestida com cerâmica especial, o que permite reduzir a temperatura da superfície radiante aumentando o coeficiente de emissão do fluxo de radiação.

O espaço entre a carcaça e os elementos de aquecimento é preenchido com um isolador de calor de alta qualidade, resistente ao calor, atingindo segurança contra incêndio o dispositivo inteiro como um todo. Esse isolamento térmico é característico de aquecedores de alta e baixa temperatura.

Algumas empresas, por exemplo, Thermatex, Armh5, Rockfon, produzem aquecedores infravermelhos para instalação em tetos de cassetes, o que mais uma vez diz aquecedores infravermelhos de segurança contra incêndio.

Um dos novos produtos no mercado são os espelhos emissores de calor. Sua camada refletiva também é um elemento de aquecimento. A temperatura máxima da superfície do espelho não excede 75 ° C, o que é completamente seguro para os outros. Na sauna ou no banheiro, esse espelho não embaça, não altera o nível natural de umidade e se encaixa perfeitamente no design da sala, é ecológico.

Como vários estudos demonstraram, o espectro de frequência térmica do aquecimento infravermelho é absolutamente seguro para os seres humanos. Isso é confirmado por estudos não apenas de fabricantes, mas também pelos resultados de exames independentes. A segurança dos dispositivos de infravermelho também é confirmada por certificados de conformidade emitidos por serviços sanitários russos e estrangeiros.

Várias empresas produzem aquecedores infravermelhos principalmente do tipo teto, adequados para uso em qualquer local: industrial, residencial, agrícola, úmido e até explosivo.

Muitas empresas também produzem aquecedores de parede, de chão e portáteis, montados em racks. Aquecedores infravermelhos nos quais o gás é usado são conhecidos.

Aquecedores de imagem por infravermelho

Recentemente, como aquecedores locais adicionais, vários elementos do interior estão se tornando cada vez mais populares: aquecedores de pintura, rodapés, painéis de parede quentes.

Esses elementos de aquecimento consistem em fibras de carbono conectadas em paralelo umas às outras. Não há cem ou mesmo duzentos encadeamentos nos aquecedores, devido aos quais cada encadeamento funciona sem sobrecargas, a energia alocada por ele é muito pequena. Portanto, exclui-se a ocorrência de sobrecargas e superaquecimento, a confiabilidade desses aquecedores é muito alta, a vida útil atinge 10 anos ou mais.

As vantagens dos aquecedores infravermelhos

Uma das vantagens dos aquecedores infravermelhos é que o calor, criando correntes de ar e levantando nuvens de poeira, não vai para o teto, como no caso de sistemas de aquecimento por convecção. O nível dos campos eletromagnéticos dos sistemas de infravermelho é muito menor do que o de muitos eletrodomésticos, o oxigênio não é queimado, a umidade do ar na sala não diminui, permanece em um nível natural.

O calor na sala é sentido imediatamente após a ligação, as superfícies dos objetos ao redor ficam quase imediatamente quentes. Nesse caso, não é necessário aquecer uniformemente a sala inteira, é possível criar zonas confortáveis ​​separadas, por exemplo, perto de uma TV ou acima de uma mesa ou mesa de computador.

A vantagem incontestável do equipamento infravermelho é seu tamanho e mobilidade pequenos. Devido a esses parâmetros, a área útil é salva, o equipamento é facilmente movido, instalado e desmontado. Aquecedores infravermelhos são muito eficazes em edifícios com isolamento térmico ruim e tetos altos, pouco efeito na ventilação.

A instalação de aquecedores infravermelhos de potência adequada é possível mesmo em áreas abertas. Por exemplo, em cima de mesas em um café de verão.Ao contrário de um sistema tradicional de aquecimento de água, a instalação de equipamentos complexos e caros não é necessária: tubulações, caldeiras, bombas, etc. Ao instalar o aquecimento por infravermelho, problemas como descongelar os tubos quando o sistema é desligado desaparecem. Quando você liga a eletricidade novamente, o aquecimento infravermelho volta a funcionar, como se nada tivesse acontecido.

Com a ajuda de modernos termostatos programáveis, é possível manter a temperatura na faixa de 5 ... 30 ° C, configurando-a para cada ambiente separadamente.

Comparados aos aquecedores de convecção, os dispositivos de infravermelho são 20 a 25% mais econômicos e, no caso de um pagamento de duas tarifas pela eletricidade, a economia pode chegar a 40 a 45%.

Boris Aladyshkin