Инфракрасное отопление – принцип действия, преимущества и недостатки

Инфракрасное отопление частного дома

Использование инфракрасного излучения в качестве источника тепла – современное решение обустройства обогрева жилища. В зарубежных странах способ получил широкое распространение уже давно, а теперь и в нашей стране набирает все большую популярность. Для того, чтобы грамотно оценить возможность реализации проекта инфракрасного отопления, необходимо разобраться в том, что оно из себя представляет, его виды, достоинства и недостатки.

Что это такое?

В природе волновой инфракрасный спектр излучает солнце. Благодаря теплу излучения существует все живое на планете. В бытовой системе отопления роль солнца выполняют инфракрасные установки.

Принцип действия искусственного нагревания не отличается от естественного. Подобно солнечным лучам, обогревающим земную поверхность, ИК-оборудование передает тепло предметам в помещении. Схема функционирования существенно отличается от других типов отопления. В таком цикле не нагретый воздух отдает часть температуры окружающим элементам, а, наоборот, нагретые тепловым излучением объекты передают тепло воздуху. В качестве обогревателей могут использоваться ИК-пленка для пола и потолка, нагревательные приборы и панели. Варианты систем и их особенности представлены ниже.

Виды ИК-обогрева

Потолочный вариант

На потолке жилого дома можно монтировать как инфракрасную пленку, так и панели в качестве элемента отопления. Во втором случае установка рекомендуется при высоте потолка не менее 3,5 м: излучаемое ими тепло может вызывать дискомфорт (например, при попадании на голову) и забирает площадь пространства. С другой стороны, панели легко можно демонтировать и переустановить в другой комнате или забрать с собой при переезде.

Для типового жилища, где высота потолка находится в диапазоне от 2,7 до 3,2 м, эргономичным решением является низкотемпературная инфракрасная пленка, поток лучей которой безопасен для жильцов. Нагревательным элементом в таком оборудовании выступает фольга из алюминия, обладающая свойствами резистивного экрана.

Встроенные термодатчики в потолочной системе позволят экономно расходовать электроэнергию и поддерживать комфортные тепловые условия. Принцип их работы незатейлив: при достижении необходимой температуры они подадут сигнал системе об отключении. Запуск отопления произойдет, когда датчик сигнализирует о снижении тепла ниже заданного уровня.

Газовый инфракрасный обогрев

Представляет собой интеграцию газового оборудования и тепловой энергии инфракрасного излучения. Система отопления состоит из смесительной камеры и керамической пластины. Газ и воздух смешиваются в камере, а затем нагреваются в пластине, являющейся излучателем ИК потока тепла.

Газовый ИК обогрев способствует быстрому увеличению температуры в помещении, что дает существенное превосходство в сильные морозы.

Отопление ИК-обогревателями

В основе инфракрасного обогревателя задействован трубчатый или спиральный нагревательный элемент. Типовая модель представляет собой прямоугольный прибор с металлическим корпусом, покрытый термоустойчивой эмалью. Помимо нагревательного элемента в обогревателе имеются термоизолятор, защитный экран, крепеж, индикаторы включения.

Российский рынок инфракрасных отопительных приборов обладает широким ассортиментом. Сегодня существуют различные варианты цветового исполнения, можно выбрать модель, подходящую по размерам, форме, весу и, конечно же, цене.

ИК-приборы применяются для полномасштабного и локального (точечного) отопления помещения. Это очень удобно, когда создать комфорт и тепло нужно на открытых пространствах дома: на террасе, в мастерской или кладовой.

Инфракрасный обогрев, как основной. Стоит ли?

ИК-отопление прекрасно интегрируется с традиционными системами отопления. Благодаря взаимодействию можно в любом помещение создать уютный уголок повышенной комфортности.

В быту ИК-обогрев очень удобен как резервный (вспомогательный или аварийный). Потери тепла при его эксплуатации минимальны и не превышают и 10%.

Инфракрасные нагревательные приборы отличаются от традиционных сородичей большей управляемостью. Это связано с отсутствием инертности, характерной для радиаторов, которым нужно время для нагревания и остывания. ИК-оборудование запускается мгновенно после подключения к электропитанию, также быстро тепловой поток утихает после отключения от электросети.

Использование системы в качестве основной со встроенными регуляторами тепла (термодатчиками) может существенно снизить потребление электроэнергии. Но здесь очень важно осуществить грамотный расчет оборудования и правильно произвести его монтаж. Большое значение имеют общие характеристики здания, уровня его утепленности в совокупности с технологическими свойствами устанавливаемых ИК-приборов.

Если здание достаточно большое, с высокими потолками, с участками значительных потерь тепла (продуваемыми зонами) инфракрасное отопление частного дома станет единственным подходящим вариантом. Но подобные характеристики больше присущи сооружениям не жилого, а производственного значения. Если локальный обогрев на отдельных участках владения обойдется недорого, то использование ИК-отопления в качестве единственного источника тепла может запросто разорить хозяев в процессе эксплуатации.

С точки зрения рациональности, разумнее комплексный подход к обогреву жилища: основное отопление традиционным способом и в дополнение осуществление ИК-обогрева локально.

Расчет проекта ИК-отопления

Точный и качественный расчет при проектировке системы отопления способен произвести только специалист. Но приблизительные цифры для инфракрасного отопления можно получить и самостоятельно. Значение в этом деле имеют следующие показатели величин:

• совокупная мощность для отопления помещения в целом;
• плотность мощности (ее необходимое количество на один квадратный метр)
• градус комфортности (приемлемый для жильцов температурный режим).

В расчете обязательно принимают участие показатели теплоизоляции. Для непрофессиональных вычислений можно ориентироваться по собственным ощущениям.

Возьмем небольшой коттедж площадью 200м2, хозяева которого чувствуют себя комфортно при 19 0 С. Дом построен из силикатного кирпича, установлены стеклопакеты. Потеря тепла в жилище средняя, ему достаточно плотности мощности 100 Вт/м2. Суммарная мощность для его обогрева составит 2000Вт. Следует иметь в виду, что при среднем значении теплопотери эту величину необходимо умножить на понижающий коэффициент 0,85: при инфракрасном отоплении температура ощущается выше на 3-4 градуса.

Важное значение имеет высота и место установки нагревательного прибора. Если владельцы приняли решение об их расположении на стене на высоте 2,5м от пола, то он сможет обогреть 8 квадратных метров площади. В потолочном варианте монтажа на трехметровой высоте объем отапливаемых метров увеличился бы до 24, что существенно снижает количество приборов отопления в проекте.

От высокоточных расчетов зависит уровень тепла и затрат на электричество, и лучше всего доверить эту работу специалистам.

Преимущества и недостатки ИК-обогрева

Обогрев дома с помощью инфракрасного отопления обладает превосходными потребительскими свойствами:

• прямой нагрев и его высокая скорость. Передает напрямую скорость окружающим предметам сразу после подключения к сети;
• относительная экономичность. Работает от розетки 220V, оснащается термодатчиком, передающем сигнал включения при остывании температуры и отключения после установления комфортного режима;
• возможность обогрева отдельных локальных зон и открытых участков. Незаменимое свойство при обеспечении теплом веранд и террас открытого типа. Позволяет создавать теплые участки в отдельных помещениях (в спальне, в детской);
• продолжительность срока службы. Простота конструкции и принципа функционирования длительное время сохраняют жизненный функционал приборов. Кроме того, ИК-обогреватели с легкостью поддаются ремонту;
• экологичность и безопасность. В работе ИК-оборудования отсутствуют шумы, вибрации, выделение продуктов горения, масляных паров и других побочных явлений, присущих традиционным радиаторам. Не сжигает кислород и не сушит воздух;
• простота и вариантность монтажа. Не требует высокой квалификации рабочих рук и больших усилий;
• возможность удаленного управления посредством смартфона, ПК, дистанционного пульта;

Негатив в отношении инфракрасного отопления дома в большинстве случаев надуман. Среди недостатков очевидны:

• высокая стоимость оборудования (относительно приборов другого типа);
• быстрое остывание нагревательного оборудования. Масляный радиатор продолжит отдавать тепло некоторое время после отключения, ИК-оборудование охладится моментально.
• Прямая зависимость от электричества

Ряд отрицательных качеств связан с ошибочными расчетами мощности в процессе проектирования, неправильным размещением приборов. Негатив в отношении ИК-оборудования в большинстве случаев надуман и является не более, чем мифом.

Достоинства и недостатки инфракрасных обогревателей

Среди отопительных приборов отдельную нишу занимают инфракрасные обогреватели, набирающие все большую популярность. Решая подойдет ли такой аппарат для конкретных условий эксплуатации стоит рассмотреть его разновидности и принцип работы, а также учесть все плюсы и минусы инфракрасных обогревателей, чтобы выбор был грамотным, а результат удовлетворил ожидания.

Особенности различных типов инфракрасных обогревателей

Результат работы ИК-обогревателя похож на воздействие Солнца. Лучистое тепло греет сразу человека, минуя воздух, что повышает КПД прибора. Постепенно нагреваются стены и предметы, которые тоже начинают отражать тепло. По типу энергоносителя все инфракрасные обогреватели делятся на электрические, газовые и жидкотопливные. Для отопления бытовых помещений используют электрические и газовые ИК обогреватели. При этом газовые используют намного реже.

Электрические ИК-обогреватели

Электрические инфракрасные обогреватели можно условно разделить на световые и темновые. Световые или коротковолновые ИК обогреватели в качестве нагревательного элемента имеют стеклянные трубки с заключенными внутрь спиралями. Они способны нагреваться до температуры более 60 0 C и излучают довольно яркий свет. Эти приборы производят очень интенсивный обогрев в том направлении куда обращены их нагревательные элементы.

Темновые или длинноволновые ИК обогреватели имеют рабочую температуру мене 60 0 C и выпускаются в виде тепловыделяющих панелей и пленок. Чаще всего такие обогреватели имеют рабочую температуру от 30 0 C до 40 0 C. Это позволяет вешать такие приборы на стену или потолок. ИК обогреватели такого типа не способны перегреть тело человека, их можно включать на продолжительное время.

Принцип работы электрического инфракрасного обогревателя заключается в подаче напряжения на нагревательный элемент, где благодаря внутренней конструкции тепловая энергия преобразуется в электромагнитные волны, излучающиеся в инфракрасном диапазоне, а металлический отражатель содействует их распространению по помещению. В случае тонких пластин (настенные модели) тепло распространяется на короткие дистанции.

Человек ощущает ИК-лучи в диапазоне от 5.6 до 100 мкм, отталкиваясь от чего производят нагреватели с коротким (2-4 м), средним (3-6 м) и дальним (6-12 м) действием. В зависимости от этого отопители применяют как в обычных домах и квартирах, так и на производстве для обогрева цехов и ангаров.

Электрические ИК-обогреватели выпускают в вертикальных и горизонтальных корпусах. По типу установки они бывают напольными-низкими, напольными с высокой стойкой, настенными и потолочными. Оборудование эффективно как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе.

Газовые ИК-обогреватели

Принцип работы газового инфракрасного обогревателя схож по конечному итогу с электрическим — здесь тоже выделяется лучистое тепло в инфракрасном диапазоне. Но для его создания используется керамическая пластина. Она нагревается от подачи природного газа и воздуха, объединяющихся в смесительной камере, где происходит беспламенное горение. В результате основное тепло отдается пористой керамической пластине. Нагретая керамика начинает отдавать ИК-лучи в помещение.

Этот вид оборудования более мобилен, поскольку работает от баллона. Последний устанавливается рядом или может быть отведен от аппарата благодаря длинному шлангу. Конструкция некоторых обогревателей разрешает прятать баллон внутри корпуса.

По форме и типу газовые ИК-обогреватели бывают:

• бытовые (дом, дача);
• походные (для палатки);
• на высокой стойке (для уличных кафе, смотровых площадок).

Теперь, понимая принцип работы основных типов этого оборудования, давайте рассмотрим достоинства и недостатки инфракрасных обогревателей относительно масляных или конвекционных. Это поможет сделать грамотный выбор для отопления квартиры, дома, открытой площадки или рабочего места.

Учитывая небольшую распространенность и немного другой принцип работы газовых моделей, мы опустим их сравнение и сосредоточимся на электрических обогревателях.

Плюсы инфракрасных обогревателей

Явным плюсом инфракрасных обогревателей является простая конструкция и низкая цена, по сравнению с масляными и конвекционными, которые имеют большее число внутренних деталей. Но есть и другие достоинства.

Прямой нагрев

В других видах обогревателей используется двухступенчатая система нагрева: сперва прибор греет воздух, а от повышенной комнатной температуры нагреваются стены и человек. Поэтому затрачивая определенную мощность оборудование передает уже меньше тепла конечному потребителю.

У инфракрасных обогревателей тепловое излучение воздействует непосредственно на пользователя, минуя воздух. Конечно, последний тоже постепенно нагревается, но это происходит уже от теплых стен и предметов. Поэтому затрачиваемая электрическая энергия полностью отдается на тепло получаемое человеком.

Высокая скорость нагрева

Чтобы человеку стало тепло от включенного масляного радиатора должно пройти около 30 минут. Время уходит на нагрев электрическим ТЭНом масла, затем воздуха в комнате и лишь потом пользователя.

У конвекторных моделей это происходит чуть быстрее, но процесс все равно осложнен тем, что теплый воздух, нагретый от панели, поднимается вверх, а человек, оставаясь ниже, продолжает испытывать дискомфорт. И лишь когда весь воздушный объем нагреется и перемешается, тогда можно согреться.

Инфракрасные обогреватели начинают отдавать тепло сразу после накала спирали, на что уходит 27 секунд. Уже через это время тепловые лучи светят на пользователя, согревая его. Придя с работы не нужно сидеть подолгу в холодной комнате, а можно сразу создать комфортный мини-климат.

Экономичность

Поскольку ИК-обогревателям не требуется прогревать всю комнату, то их можно использовать с меньшим уровнем мощности, по сравнению с другими видами. Например, для масляного оптимально 1500-2000 Вт, чтобы прогреть большую спальню. ИК-прибору достаточно потреблять 500 Вт, будучи направленным на потребителя. Даже на этом простом примере видно, что энергопотребление снижается на 30-75% в зависимости от настроек и удаленности от пользователя.

Отсутствие конвекционных потоков воздуха

По закону физики теплый воздух от других видов обогревателей всегда поднимается вверх, и чем ниже находится человек, тем холоднее.

Направленное тепло от инфракрасного обогревателя падает в определенное место, независимо от высоты нахождения. ИК-лучи распространяются не снизу вверх, а по заданному вектору, будучи направленными отражателем.

При работе конвекторных обогревателей наблюдается постоянное перемешивание воздушных масс. Такое движение создает сквозняки и содействует скорейшему обветриванию оставленных в комнате продуктов, перемещению пыли. Инфракрасные обогреватели не приводят к движению воздуха, чем обеспечивают приятные условия.

Локальный обогрев

Когда помещение большое, то инфракрасные обогреватели практичны тем, что позволяют выполнять локальный прогрев, поддерживая повышенную температуру только в одной части комнаты. Например, в большом офисе это может быть зона с сотрудниками, сидящими за столами, а сторона помещения с картотекой останется более прохладной. На складе можно греть участок с выдачей товаров, где непосредственно вращаются люди, а стеллажи оставить с более низкой температурой.

Бесшумность работы

В ИК-обогревателях нет вентиляторов, бурления масла, других движущихся частей. Его устанавливают на определенный уровень нагрева, по достижении которого прибор отключается. Из всех издаваемых звуков слышно лишь периодическое клацанье реле, которое можно исключить, поставив обогреватель на максимум (чтобы не отключался), и ограничив мощность ТЭНа тумблером (чтобы не перегрелся). Такой бесшумный вариант оптимален для спальни и детской комнаты, и не помешает лишними звуками отдыху.

Возможность обогрева на открытых пространствах

Если установить масляный радиатор на улице, то его тепло будет улетучиваться вверх, а при легком ветерке вообще перестанет ощущаться даже на близком расстоянии. ИК-обогреватели воздействуют инфракрасным излучением, которое проходит «сквозь» ветер и сквозняки, продолжая греть людей и предметы. Это позволяет использовать их на верандах без застекленных окон, в беседках, террасах, уличных кафе, VIP-зонах на спортивных площадках, открытых рабочих местах.

Особенное достоинство это представляет в тех случаях, когда проветривание и сохранение тепла просто необходимо одновременно. Например, при сварочных работах или во время покраски разрешается открыть все окна и двери в помещении, но прибор неизменно продолжит свое согревающее действие.

Большой срок службы

В инфракрасных обогревателях есть только нагревательный элемент, регулятор мощности и отражатель (последний есть не во всех моделях, а только в высокотемпературных). Полностью отсутствуют движущиеся части и циркуляция теплоносителя. По сути, там нечему ломаться, а обслуживание требует только периодически протирать отражатель, для более эффективного распространения тепла. Простая и прочная конструкция выдержит случайный удар или падение.

Экологическая чистота

ТЭНы закрыты стеклянными трубками, поэтому иногда (после длительного простоя) можно почувствовать только легкий запах сгоревшей пыли, который быстро проходит. В период эксплуатации не выделяется никаких побочных продуктов (сгорание углерода, дыма).

В их конструкции отсутствуют вредные материалы (только сталь, стекло, керамика, диэлектрики и ПВХ, в местах корпуса не подверженных нагреву), поэтому во время работы не испаряются никакие токсины, яды. Тепло воздействует мягко, как солнечный свет, и не влияет на сон или фазу активной жизнедеятельности. При поломке с них не вытечет масло, загрязняющее покрытие на полу.

Широкие возможности по монтажу

В отличие от других видов обогревателей ИК-приборы можно устанавливать под различным углом по отношению к пользователю и во всех пространственных положениях.

Это можно сделать:

• с пола, направив светящуюся панель вверх на сидящего человека;
• закрепить аппарат на стене — он будет греть вбок или сверху;
• подвесить на потолке, направив вниз.

Высокая мобильность и неприхотливость к месту эксплуатации (например, у моделей на высокой стойке с регулирующимся положением) позволяют использовать один прибор в разных условиях, не покупая взамен несколько других (настенный и потолочный).

Минусы инфракрасных обогревателей

Несмотря на все достоинства инфракрасных обогревателей, по сравнению с масляными или конвекционными, этот тип оборудования все же имеет минусы. Они незначительны, но их стоит учесть при выборе отопительного прибора для офиса, дома или квартиры, поскольку это будет сказываться на удобстве эксплуатации и безопасности.

Быстрое снижение температуры при отключении обогревателя

Если выключить масляный обогреватель, то от нагретой жидкости тепло еще будет какое-то время распространяться по помещению. Это позволяет чередовать интервалы активности и пассивности прибора, чтобы он меньше потреблял электроэнергии, но не переставал греть.

Инфракрасные обогреватели отдают тепло только во включенном состоянии. Как только напряжение перестает поступать на ТЭН, лучистое тепло прекращается. Пользователю сразу становится прохладно. Если прибор работал в комнате уже давно, так, что успели нагреться стены и предметы, то комфортная температура продержится немного дольше. При кратковременном включении, как только аппарат выключат, сразу станет холодно.

Неравномерное нагревание

Еще одним недостатком инфракрасного обогревателя является неравномерный нагрев. Вся его работа, ввиду задействования электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне, имеет направленное действие. В результате, в помещении площадью 5х5 м тепло будут ощущать те люди, которые находятся в зоне воздействия обогревателя. Остальным будет прохладно. Например, если в детской комнате стоит две кровати в разных углах, то придется их ставить рядом или использовать сразу два ИК-прибора.

Неравномерный нагрев проявляется и в том, что лучистое тепло греет зону как свет от фонарика — туда куда попадает. Поэтому с одной стороны телу человека может быть даже жарко, а с другой чувствуется прохлада от окружающего воздуха. При такой работе прибора на открытом воздухе его придется периодически переставлять или поворачиваться самому, чтобы согреться со всех сторон.

Негативное влияние на человека при длительном интенсивном воздействии

В целом, ИК-нагреватели безопасны для здоровья, но проблемы могут возникнуть при длительном нахождении под постоянно включенным высокотемпературным прибором. Это все равно, что долго просидеть под солнцем — загореть от ИК лучей не получится, но концентрированное тепло пересушит кожу, а организм не успеет компенсировать потерю влаги выведением пота в этом месте. Пересушенная кожа потом может печь и шелушиться. Поэтому сидеть одной стороной с оголенными частями тела к постоянно включенному обогревателю не рекомендуется.

Опасны для детей и домашних животных

Высокотемпературные ИК обогреватели со спиральными ТЭНами способны привести к ожогу, если человек дотронется до колбы или отражателя. Хотя ТЭН ИК-обогревателя и заключен в стеклянную трубку, поверхность последней все равно сильно нагревается.

ТЭН аппарата часто закрыт металлической решеткой с крупными ячейками, поэтому дети, из любопытства, легко смогут просунуть туда руку. Ввиду этого не стоит оставлять включенный ИК-обогреватель и детей в одной комнате без присмотра. Домашнее животное с длинной шерстью может пострадать, если будет тереться о нагреватель и случайно шерсть дотронется до нагретой колбы со спиралью.

Яркий свет

У инфракрасных обогревателей с трубчатыми ТЭНами есть еще один недостаток — яркое свечение. При дневном свете это мало бросается в глаза и помогает лишь увидеть работает прибор или нет. В обстановке уличного кафе это даже привлекательно в вечернее время.

Но в комнате ночью такая «лампочка» может мешать отдыху, продолжая ярко светить в глаза. Отвернуть корпус в другую сторону нельзя, поскольку тогда тепло будет направлено мимо.

Риск пожарной опасности

Данный недостаток опять касается только высокотемпературных моделей. Высокая стойка обогревателя позволяет устанавливать его на разном уровне, чтобы настроить направление лучистого тепла в зависимости от местоположения пользователя. Стойка имеет подставку с четырьмя точками опоры, обеспечивающими устойчивое положение, но крупная собака в доме легко может завалить прибор, пробегая мимо. Если это не увидели, то коснувшись ковра или продолжая светить на деревянное напольное покрытие в таком положении, обогреватель может привести к пожару.

Рассмотрев со всех сторон тему плюсов и минусов ИК-обогревателей Вам будет легче сделать свой выбор. А узнать уже опробованные и популярные модели, которые имеют положительные отзывы, можно посмотрев соседнюю страницу сайта, где описаны лучшие инфракрасные обогреватели всех видов.

Изучаем особенности инфракрасного отопления

Греть воду и прогонять ее по трубам или ставить масляные радиаторы — не самые эффективные решения для обогрева. В ряде случаев уместно использовать инфракрасное отопление дома. В частности, когда газа либо вообще нет, либо цена на него очень высокая. Эффективность и экономичность — главные преимущества этого типа отопления.

Принцип работы

Наше Солнце излучает инфракрасные волны в разном спектре — ближнем, среднем и дальнем. Самым эффективным и безопасным считается излучение с длиной волны 8–14 мкм. Он используется при производстве оборудования для инфракрасного отопления дома. По сути, данные обогреватели представляют собой небольшое солнце, которое работает от электричества. В отличие от обычных радиаторов (масляных или электрических), они не прогревают воздух — излучение нагревает только предметы, на которое попадает, а эти самые предметы становятся источником тепла. Именно от них нагревается воздух в комнате, поэтому в зоне работы оборудования поверхности всегда теплее, чем в других участках помещения.

Плюсы

Если сравнивать с традиционными способами отопления с использованием конвекторов и масляных радиаторов, то рассматриваемые инфракрасные панели имеют ряд преимуществ:

• Быстрый нагрев. При включении оборудования температура в зоне его действия повышается спустя 1–2 минуты. Это обусловлено тем, что лучи не рассеиваются в воздухе, а достигают своего прямого места назначения с небольшими потерями.
• Тихая работа и экологичность — работа оборудования не издает никаких звуков и вибраций. В процессе нагрева не выделяются вредные вещества, которые могли бы навредить проживающим. Также пленочное инфракрасное отопление в меньшей степени сушит воздух, так как нагрев происходит не от раскаленных поверхностей радиатора, а от теплых предметов мебели, стен, полов.
• Широкое применение — данные системы можно использовать не только в доме, но и производственных помещениях, гаражах, подсобках, на улице.
• Эффективный прогрев воздуха. Обычные радиаторы нагревают воздух, который поднимается вверх, охлаждается и опускается вниз. В результате у ног всегда температура ниже, чем у потолка, что не совсем правильно. Инфракрасные обогреватели направляют лучи сверху вниз, в результате чего греется пол и предметы мебели внизу — от них исходит тепло, поэтому температура воздуха снизу будет приблизительно равной температуре вверху. Также конвекционные потоки (циркуляция воздуха) ощутимо слабее.
• В отличие от обычных электрических конвекторов, инфракрасные системы не сжигают кислород и не пересушивают воздух.

Можно долго говорить о преимуществах данных систем.

Универсальность, польза для здоровья, безопасность

Никто не мешает комбинировать инфракрасные батареи отопления с обычными радиаторами — они могут дополнять друг друга. При минимальных усилиях можно реализовать «теплый остров» в доме, установив 2–3 простых обогревателя, которые будут направлены на кухонный уголок, например, или на диван. Часто их устанавливают в беседках на улицах или в верандах. Это позволит сидеть на свежем воздухе даже в относительно холодную погоду.

Установка инфракрасных обогревателей исключительно проста — их можно поставить на специальную ножку, повесить на стену или прикрепить к перекрытию. Они подключаются к розетке и сразу готовы к работе.

Считается, что инфракрасные системы отопления более полезны для здоровья человека. «Солнечные лучи», попадая на кожу человека, проникают внутрь и разогревают кровеносные сосуды, из-за чего тепло быстро распространяется по телу. Впрочем, нередко ведутся споры о том, что инфракрасные обогреватели вредны для здоровья, что неверно. Согласно исследованиям японских ученых, эти приборы служат в качестве профилактики от многих заболеваний.

Минусы

Не только положительными качествами обладает данное оборудование. Есть и недостатки:

• Точечное действие обогревателя. Если он работает в одном месте, то тепло будет именно там, в остальных участках помещения температура ниже.
• С учетом того, что лучи то обогревателя проходят сквозь воздух и греют предметы мебели и вещи, на которые попадают, не исключено появление запаха пластмассы. Это возможно, если обогреватель направлен на кресло, на котором лежит пульт от телевизора.
• Эстетика в ряде случаев страдает. Не всегда переносные или даже пленочные обогреватели эстетически вписываются в интерьер.
• Высокая цена самого оборудования.

Учитывая то, сколько потребляет инфракрасный обогреватель (в зависимости от мощности, потребление достигает 0.5–1.5 кВт×ч или 50–200 Вт×ч/м²), то назвать его энергоэффективным нельзя. Эти приборы по объему потребления энергии почти не отличаются от обычных масляных радиаторов или конвекторов. Достичь эффективности можно, утеплив помещение и установив теплоотражающие экраны, но это возможно и с обычными радиаторами.

Разновидности

Существует три типа инфракрасных обогревателей: пленочные, панельные, стационарные. Между ними есть конструктивные особенности. Стационарные — самые простые. Это отдельные приборы, которые устанавливаются на ножке (или крепятся к стене) и подключаются в свободную розетку. Их можно направить на диван, а затем перенести и включить в другую розетку.

Пленочные и панельные мобильными не являются. Последние могут устанавливаться в потолок, на стену, а пленочные — на потолок или в пол. Каждый вид имеет свои особенности.

Панельные

При организации инфракрасного отопления частного дома или квартиры чаще применяются панели, реже – пленки. Плоское панельное оборудование позволяет сохранить площадь помещения, так как не предполагает изменение высоты комнаты. Это актуальное решение для комнат с невысокими стенами.

1. Нагревательного элемента — ТЭНа. Он выполняется из одного из трех материалов: кварц, керамика, вольфрам.
2. Специальной панели, которая принимает тепло и передает его объектам в помещении.
3. Изоляции с тыльной стороны. Она отражает тепловые волны с задней стороны прибора и исключает теплопотери.
4. Корпуса.

Инфракрасные панели могут встраиваться в потолок или висеть. Более популярными и эстетичными являются встраиваемые. В данном случае речь идет про инфракрасное гипсокартонное отопление со специальной теплоизоляцией и графитовой нитью. Их также встраивают в стены по периметру комнаты. Каждая панель обладает мощностью в 150–200 Вт в среднем.

Пленочные

Этот тип обогревателей идеально подходит для организации теплого уголка где-нибудь на лоджии или на веранде. Его применяют для зонального обогрева, хотя никто не мешает обклеить «теплыми пленками» квартиру по всей площади.

В пленочном инфракрасном отоплении основной материал — тонкий слой графита, который наносится на пленку из термопласта. Вместо графита может использоваться карбоновая нить — при нагревании она создает тепловой поток. Отметим, что пленочные обогреватели создают единую цельную систему, но состоит она из отдельных модулей. Если какой — то участок выходит из строя, то заменить его новым без нарушения целостности несложно.

Данные панели не обладают высокой мощностью, поэтому их эффективность невысокая. По этой причине их применяют для локального нагрева и редко устанавливают по всему периметру квартиры.

Опасность применения и вред

Люди, которые выбирают систему отопления, хотят знать, вредны ли инфракрасные обогреватели. Если человек заснул на пляже, то он может «спалить» свою кожу, у него повысится температура и даже возможен серьезный ожог. То же самое и с инфракрасными обогревателями — если панель или мобильное оборудование направлено на диван, то дремать на этом диване опасно для здоровья (человек может перегреться).

Самый большой вред инфракрасного отопления — пересушивание кожи. При длительном контакте кожи с инфракрасными лучами влага на теле человека испаряется, а ее пополнение осуществляется не сразу. В исключительно редких случаях это чревато ожогом (сон под включенным обогревателем), но чаще всего у людей просто пересыхает кожа.

Также есть информация о том, инфракрасные волны каким-то образом влияют на белок, содержащийся в коже, а при длительном воздействии такой обогреватель вредит глазам: страдает в первую очередь сетчатка, во вторую — хрусталик. Иногда появление и развитие у людей катаракты связывают с инфракрасным отоплением, хотя все это не доказано и едва ли является правдой. Подобный вред может быть нанесен только при очень высокой мощности обогревателя и длительном пребывании человека под волнами.

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.

Лучшие модели

Разные производители в Европе и России выпускают оборудование для обогрева дома. В данном рейтинге инфракрасных обогревателей отобраны лучшие модели, собравшие положительные отзывы покупателей.

1 место — Ballu BIH-AP4-0.8-W

Стоимость данной модели — в районе 3000 рублей. Этот обогреватель предназначен для отопления площади 16 квадратных метров, подключается к системе 220/230 В и устанавливается на рекомендуемой высоте в 2.4–3.5 метра, его мощность — 800 Вт.

По отзывам узнаем, что это эффективная и качественная модель, которая прогревает помещение достаточно быстро. В комплекте идут прочные кронштейны — с их помощью прибор можно поворачивать. В основном данная модель используется как дополнительный источник обогрева в каком-либо помещении, но также подойдет для гаража и для установки на улице — влагозащищенный корпус не даст дождю его испортить.

2 место — Almac ИК5

Эта инфракрасная батарея отопления обладает меньшей мощностью в 500 Вт. Она эффективно отапливает 10 квадратных метров, поэтому в единичном экземпляре используется как дополнительный источник тепла. Впрочем, три подобных модели легко справятся с отоплением большой гостиной или зала.

Судя по отзывам, устройство эффективно справляется со своей задачей, легко крепится к стене или подвешивается на потолок, просто регулируется — днем достаточно установить 23 градуса, ночью — 20. Единственный недостаток — сложность подключения. И хотя в инструкции указано, как установить инфракрасный обогреватель, в комплекте не идут провода и терморегулятор, поэтому без соответствующих знаний и опыта его не подключить — придется звать специалиста, но на это можно закрыть глаза, с учетом низкой цены в районе 2500 рублей.

3 место — Пион Thermo Glass П-10 (7000 рублей)

Модель — от российского производителя «Пион», ставшим популярным на российском рынке. Мощность – 1000 Вт, площадь обогрева — 20 м². Подключается устройство через обычную розетку 220/230 В, оснащен электронным управлением, термостатом, что позволит точно регулировать мощность — температуру нагрева. Также он получил защиту от перегрева, что обеспечивает минимальную безопасность и повышает срок его службы. Предусмотрена установка инфракрасного обогревателя на потолок — на высоту 2.3–3.5 метра.

По отзывам модель эффективна: быстро нагревает окружающие предметы, работает бесшумно и обеспечивает мягкое и приятное тепло. Это преимущество, так как некоторые модели греют агрессивно.

Недостаток — комплектация и высокая цена. Модель ощутимо дороже аналогичных обогревателей, а в комплекте не идет никаких кабелей. Также за устройством нужно ухаживать — если систематически не протирать с него пыль, то со временем появляется запах гари.

На рынке также представлено много некачественной продукции с обозначением «CE». В одном случае это обозначает «Conformite Europeenne», в другом — «China Export». Старайтесь выбирать надежное оборудование, так как отопительные приборы в доме всегда несут определенную опасность.

Заключение

Инфракрасные обогреватели — это действительно эффективные и надежные приборы, которые просты в монтаже и обслуживании, управлении. При установке в стену, пол или потолок они не занимают ценное пространство, выглядят стильно. К тому же, современные модели могут быть выполнены в виде картины, что еще один плюс по сравнению с традиционными радиаторами.

Видео по теме

Инфракрасное отопление – особенности, стоимость, преимущества и недостатки

Как оформить и зарегистрировать частный дом в собственность

Постройка дома с нуля: с чего начать и как построить своими руками, пошаговая инструкция

Идеи планировки частных домов: схема расположения комнат, примеры, фото

Излучение инфракрасного тепла – основа инфракрасного обогрева. Это современное решение, предполагающее нагрев стен, а не воздуха. В настоящее время на рынке существует три типа инфракрасного отопления (ИО) с разными волнами тепловыделения: коротковолновое, средневолновое и длинноволновое.

Как работает инфракрасная система отопления

Есть разные способы сохранить тепло в доме или квартире. Многие жители России до сих пор используют традиционные источники, например, радиаторы. Однако на рынке уже есть инновационные решения, позволяющие сэкономить на ежедневном обогреве помещений. Одно из них – инфракрасный обогрев дома – новинка, которая в ближайшем будущем может найти много сторонников

Инфракрасный электрический обогреватель – необычный вид обогрева. Он работает на базе специального электрического ИФ-обогревателя. Это функциональное устройство, способное преобразовывать электрическую энергию в тепло под действием ИФ-излучения. По принципу действия и свойствам это устройство похоже на электронагреватель. Панели не выделяют тепло, а передают лучи находящимся поблизости объектам и людям. ИО вызывает нагрев предметов, выделяя тепло в комнате. ИФ теплый пол обеспечивает комфорт использования и приятное ощущение температуры, превышающей реальную температуру в помещении. Таким образом, улучшаются тепловые условия и снижаются счета за отопление.

Сколько стоит инфракрасное отопление частного дома?

Многих интересует, сколько стоит ИО. Эксплуатационные расходы зависят от многих факторов, таких как теплоизоляция здания и его техническое состояние. Радиаторы, так как передают тепло, довольно дешевы, что позволяет обогреть до 6 квадратных метров площади. Так в квартиру площадью 60 квадратных метров, необходимо будет поставить ряд панелей. Чем выше рабочая температура радиаторов, тем дороже устройство. Радиатор, установленный в комнате, согревает людей, стены и мебель излучением, и именно их температура определяет воспринимаемый тепловой комфорт.

Стоит ли устанавливать?

Определенно да, в основном из-за более низких эксплуатационных расходов и воздействия на здоровье человека. Такое отопление дома – идеальное решение для людей, страдающих аллергией (традиционные радиаторы за счет движения нагретого воздуха поднимают пыль, что является неприятностью для людей, страдающих аллергией).

Отопление инфракрасными обогревателями – достоинства и недостатки

Анализируемый способ, несмотря на его инновационность, не идеально. У него есть свои сильные и слабые стороны. Недостатком этого типа отопления является невозможность использования ИФ-излучения для нагрева воды, что заставляет искать второй источник энергии, что увеличивает затраты. В случае плохо изолированных помещений эффективность и энергоэффективность снижаются – оптимальная производительность достигается при надлежащей теплоизоляции здания. К недостаткам также относятся высокие разовые затраты на покупку.

Однако такой обогрев имеет ряд преимуществ. Например, ежемесячные расходы намного ниже, чем при конвекции. Благодаря функции программирования вы можете определить время отключения панелей. Панели просты в установке, их можно использовать на многих поверхностях – полу, стенах. Также востребовано потолочное инфракрасное отопление. Это решение также является проэкологическим, поскольку для обогрева помещений не требуется слишком много энергии. Не стоит опасаться радиации, поскольку она широко используется в медицине. Стоит выбрать ИО, потому что таким образом даже охлажденные помещения можно быстро нагреть за короткое время.

Этот вид отопления долговечен – по расчетам может использоваться несколько десятков лет. К преимуществам также относится уменьшение движения пыли, что уменьшает количество грибка и плесени и облегчает жизнь людей, страдающих аллергией. Отопление дома инфракрасными обогревателями – это мобильное решение. Такое оборудование можно успешно подготовить для настенного монтажа или поставить на сам пол.

Данная информация не является официальной рекомендацией и взята из открытых источников. Материал статьи не является руководством по юридическим правилам оформления земли, собственности, возведения и отделке стен или ведению строительства. Производитель не несет ответственности за юридические рекомендации, а также недостатки сооружения или его элементов, возникшие в ходе или по завершении строительных работ на основании данной информации. Для осуществления таких работ воспользуйтесь услугам сертифицированных специалистов в области юриспруденции и сферы строительства.

Как сделать твердотопливные котлы своими руками виды, пошаговое руководство по монтажу

Современные твердотопливные котлы – это технологичные установки, которые позволяют качественно отопить частный дом, сэкономив при этом на ресурсах. В этой статье мы расскажем о том, как собрать котел на твердом топливе своими руками, и какие разновидности таких агрегатов бывают.

Каков реальный КПД твердотопливных котлов

Производители отопительного оборудования, в частности твердотопливных котлов, предлагают большой ассортимент продукции с различными характеристиками.

Исходя из конструкции котла на твердом топливе, все изделия можно разделить на такие группы:

• традиционные отопительные агрегаты;
• дровяные котлы с пиролизным типом горения (газогенераторные);
• длительного горения;
• пеллетные.

Традиционный котел на твердом топливе, самодельный в том числе, по внешнему виду напоминает печь или буржуйку с самыми необходимыми элементами – топочной камерой, дверцей, зольником и дымоходом. С помощью зольника можно регулировать тягу, открывая и закрывая заслонку. Такие конструкции считаются достаточно надежными, поскольку в них нет никаких технологичных элементов, например термодатчиков или градусников, автоматического блока управления или электроники. В данном случае основным элементом конструкции твердотопливного котла является теплообменник, передающий тепловую энергию теплоносителю. Теплообменник бывает трубчатым или изготавливается в виде емкости из сплошных стальных листов.

Есть, однако, и более сложные устройства, которые тоже можно отнести к традиционным. Они оснащены перегородками и дроссельными заслонками, чтобы тягу было удобнее регулировать, а горячий воздух проходил большее расстояние до момента выхода в дымовую трубу. Такие перегородки существенно увеличивают КПД котла, поскольку больше тепловой энергии передается теплоносителю, а не просто «вылетает в трубу». Нужно понимать, что КПД котла это очень важный показатель.

Для подобных котлов можно использовать практически любое топливо – дрова, уголь, пеллеты и даже мусор. Главное, чтобы оно было как можно суше. С точки зрения производительности котлы простых конструкций едва ли могут претендовать на 50 % КПД, а в большинстве случаев он составляет всего лишь 15-20 %. Проблема заключается в том, что топливо слишком быстро сгорает, не успевая передать всю тепловую энергию воде в теплообменнике. В результате, большее количество тепла просто выводится в дымоход или его избыток заставляет теплоноситель закипать. Например, дрова нужно добавлять в топку каждый час, а угля хватит на 2-4 часа, но все равно он сгорает с избытком энергии и большими теплопотерями.

Более экономными и производительными являются современные котлы с перегородками и дроссельными заслонками. В них температуру сгорания топлива можно регулировать, а одной загрузки топлива хватает на 8-12 часов. Поэтому КПД таких установок нередко достигает 80 %.

Котлы с пиролизным типом горения

Для пиролизных котлов также используется твердое топливо, в частности дрова, однако, принцип их работы кардинально отличается от описанных выше установок. Они способны намного дольше и эффективнее отапливать дом, а топливо расходуют более экономно. В связи с этим стоимость таких агрегатов примерно в 1,5-2 раза больше, чем остальных.

Секрет газогенераторных (пиролизных) котлов в том, что под воздействием высокой температуры и при недостатке воздуха древесина преобразуется в древесный уголь, выделяя пиролизный газ.

Для такой реакции необходима температура от 200 ℃ до 800 ℃. При этом выделяется большое количество энергии, которая просушивает дрова и нагревает воздух. Пиролизный газ по трубам перемещается в камеру сгорания, где при смешении с воздухом возгорается – так генерируется большая часть тепла.

Активные углероды участвуют в окислительных процессах при горении пиролизного газа, поэтому выходящий из трубы дым состоит преимущественно из углекислого газа и пара – содержание вредных компонентов ничтожно мало. К тому же, пиролизные котлы в принципе выделяют намного меньше дыма, чем классические установки. Поскольку топливо сгорает практически без остатка, газогенераторные котлы нуждаются в чистке довольно редко.

Стоит отметить, что довольно высокой температуры горения можно добиться даже при наличии сырых дров, однако, в таком случае производительность котла упадет практически вдвое, а значит, настолько же увеличится расход топлива.

Благодаря автоматике интенсивность горения в таком котле можно регулировать, чтобы экономить топливо и создать в помещении оптимальную температуру.

Обратите внимание, что изготовить пиролизный котел отопления на твердом топливе своими руками довольно сложно и очень опасно. В случае ошибок в сборке такая установка может взорваться.

Топливные агрегаты длительного горения

Идея создать своими руками твердотопливные котлы длительного горения наверняка многим покажется привлекательной. Прелесть таких конструкций в том, что закладывать дрова в них нужно лишь пару раз в сутки. Котел длительного горения отличается от традиционного агрегата тем, что в нем горение начинается с верхней части закладки топлива. При этом воздух в топливную камеру также подается сверху.

Схема котла длительного горения на твердом топливе предполагает наличие водяного контура вокруг его корпуса, поэтому вода в нем качественно прогревается на любом этапе процесса. Поскольку при работе котла горит не сразу вся закладка, а лишь верхний слой топлива, его хватает почти на 30 часов. Ряд универсальных твердотопливных котлов при использовании угля могут работать до 7 дней на одной закладке.

Данная конструкция не отличается конструктивной сложностью и не имеет каких-либо точных приборов, нуждающихся в подключении к электричеству. Поэтому цена на них вполне приемлема для потребителя. К тому же, собрать по готовым чертежам котел на твердом топливе своими руками вполне под силу домашнему мастеру. Можно сделать котел отопления своими руками и сэкономить немало денег.

Приведем несколько недостатков у данных конструкций. В работающий котел нельзя добавить топливо. Дрова для котла должны быть хорошо просушены (не более 20 % влажности) и распилены на небольшие поленья. Уголь можно применять только высокого качества, с малым содержанием шлаков. Кроме того, агрегаты данного типа ограничены по мощности – как правило, не более 40 кВт.

Еще одна разновидность котлов на твердом топливе – пеллетные агрегаты. Их отличие состоит в том, что в качестве топлива используются гранулы из отходов деревообработки. Большая часть промышленных моделей имеют особый бункер, из которого гранулы автоматически подаются в топку.

Чугунные и стальные конструкции – в чем отличия

Из какого бы материала ни был изготовлен котел, очень важно, чтобы он соответствовал основным эксплуатационным характеристикам. Разберемся в них более подробно.

В первую очередь стоит обратить внимание на материал теплообменника – чугун или сталь. Если вы хотите воспользоваться готовой схемой твердотопливного котла – своими руками чугунный теплообменник сделать вряд ли получится. Такая работа требует как специального оборудования, так и особых знаний и умений. Поэтому можно приобрести готовые секционные конструкции, которые перед транспортировкой разбирают, а на месте снова собирают.

Чугунным теплообменникам свойственно покрываться сухой ржавчиной – особой пленкой, защищающей стенки агрегата от разрушения. Кроме того, влажная ржавчина также образуется намного медленнее, чем обусловлен длительный срок эксплуатации чугунных изделий – от 10 до 25 лет. Среди прочих преимуществ чугунных теплообменников можно назвать отсутствие необходимости в частом и сложном обслуживании. Чистка таких устройств требуется нечасто, да и нагар практически не снижает КПД котла. В случае необходимости ремонта или усиления мощности агрегата нужно лишь заменить дефектные секции или увеличить их число.

Недостатки чугунных изделий таковы:

• большая масса котла предполагает наличие отдельного фундамента;
• затруднения в процессе сборки и высокие затраты на транспортировку;
• чувствительность к термическим ударам – чугун не любит перепадов температур, поэтому контакт горячей поверхности с холодными дровами или холодной водой может быть губительным для него;
• большая тепловая инерционность – на разогрев котла требуется длительное время, но и его последующее остывание происходит медленно.

Что касается стальных изделий, то они менее чувствительны к перепадам температур и не боятся контакта с холодными объектами. Это свойство позволяет при сборке котлов отопления на твердом топливе по чертежам оборудовать их чувствительными автоматическими элементами. А благодаря небольшой инерционности такие агрегаты быстро прогреваются и остывают – это позволяет регулировать температуру воздуха в доме. При этом, можно сделать чертеж твердотопливного котла длительного горения своими руками, что позволит учесть все нюансы.

По внешнему виду котлы из стали – это сплошные сварные агрегаты, которые довольно сложно перевозить, хотя и чувствительность к механическим повреждениям у них намного ниже аналогов из чугуна.

Возможность ремонта стальных котлов с точки зрения некоторых специалистов весьма сомнительна. Отремонтировать, равно, как и сварить котел своими руками по чертежу в домашних условиях довольно непросто, со временем на швах в нем могут образовываться течи. Справедливости ради, отметим, что все зависит от навыков работника в работе со сварочным аппаратом. Но выполнить ремонт чугунного теплообменника все же проще – требуется только замена секций.

Как правило, котлы с чугунными теплообменниками являются энергонезависимыми, стоят недорого, поэтому они могут стать достойной альтернативой уже установленному отопительному оборудованию в случае отключения электричества. Циркуляция теплоносителя в таких агрегатах происходит естественным путем, без применения насоса. Однако монтаж батарей нужно выполнять так, чтобы вода по трубам при нагревании свободно перемещалась по трубам под воздействием давления в котле.

Сборка котла по готовому проекту

Проще всего будет построить своими руками твердотопливный котел из кирпича. Его конструкция популярна и не требует сложных расчетов. Использовать такой котел можно сразу в нескольких целях, поэтому устанавливают их преимущественно на кухнях. Примечательно, что самостоятельно собрать такой агрегат смогут даже новички.

В процессе работы понадобится болгарка, сварочный аппарат с электродами, листовая сталь, кирпич, материалы для печного раствора, трубы и металлические уголки. Тем, кто никогда не держал в руках сварку, лучше всего выполнить резку деталей по чертежу котла на твердом топливе, а сварочные работы перепоручить профессионалу. Это важно, так как качество швов напрямую влияет на долговечность котла.

Положительный момент самостоятельного сооружения отопительного оборудования состоит в том, что можно подобрать размер твердотопливного котла и топки, а также рассчитать его мощность под конкретные нужды. Кроме того, в нем можно предусмотреть варочную поверхность или кирпичный свод, чтобы тепло аккумулировалось в процессе горения дров, а затем перераспределялось в систему отопления.

Теплообменник чаще всего делают прямоугольным, используя для этого прямоугольный профиль и трубы сечением 40-50 мм. Благодаря профилям облегчается стыковка труб, а швы получаются более прочными.

Пошаговая инструкция сооружения котла на твердом топливе

Итак, весь процесс, как сделать котел своими руками по чертежам, можно разделить на несколько последовательных этапов:

1. Используя болгарку, из труб и профилей нужно вырезать заготовки. Профили будут стойками, в них газовым резаком нужно прорезать круглые отверстия для стыковки с трубами. Понадобится сделать по 4 отверстия по трубу Ø50 мм в передних стойках и по столько же в задних. Кроме того, нужны еще отверстия для врезки в систему отопления. Наплывы и нагар в результате резки или сварки нужно зачистить болгаркой, чтобы они не мешали движению воды по трубам.
2. Далее заготовки собирают в единую конструкцию. Работать придется вдвоем – сварщику понадобится помощник, чтобы придерживать трубки в неподвижном положении. Чтобы было удобнее, можно поставить стойки с трубами на ровную поверхность и сварить переднюю и заднюю часть котла.
3. Теперь нужно обеспечить подачу и отток воды из котла. К готовому каркасу приваривают входящую и обратную трубу, а торцы прямоугольных профилей заваривают кусками металла 60×40 мм.
4. Прежде чем монтировать теплообменник, его проверяют на герметичность. Для этого его устанавливают вертикально, закрывают нижнее отверстие и наполняют водой. Если протечек на швах нет, значит можно работать дальше.
5. Из кирпича выстраивают корпус котла и встраивают в него теплообменник, оставляя зазор между ними не менее 1 см. Установить регистр нужно так, чтобы создать подъем в сторону выходящей горячей воды. Перепад уровня между выходным отверстием и передним правым верхним углом теплообменника должен быть не менее 1 см. Это позволит улучшить циркуляцию теплоносителя и избавит от воздушных пробок.
6. Кирпичная кладка должна перекрыть теплообменник сверху на 3-4 см. Поверх кладки укладывают чугунную плиту. Дымоход устанавливают по усмотрению хозяев – кирпичный, металлический, или выводят в уже готовую трубу.

Как повысить производительность котла

Самостоятельно собранный твердотопливный котел, как правило, отличается существенными теплопотерями, связанными с уходом тепла в дымовую трубу. Причем чем прямее и выше дымоход, тем больше теряется тепла. Выходом из положения в данном случае будет создание, так называемого, отопительного щита, то есть дымохода изогнутой формы, который позволяет передать больше тепловой энергии кирпичной кладке. Кирпич, в свою очередь, будет отдавать тепло воздуху в помещении, обогревая его. Нередко такие ходы устраивают в стенах между комнатами. Однако подобный подход осуществим только, если котел расположен в подвале или на цокольном этаже, либо при условии постройки громоздкого многоступенчатого дымохода.

Как вариант, повысить эффективность котла можно, если вокруг дымовой трубы смонтировать водонагреватель. В данном случае тепло уходящих газов будет нагревать стенки дымохода, и передаваться воде. Для этих целей дымоход можно сделать из более тонкой трубы, которую встроить в трубу большего сечения.

Наиболее эффективным способом повысить КПД твердотопливного котла будет установка циркуляционного насоса, принудительно перекачивающего воду. Это позволит повысить производительность установки примерно на 20-30 %.

Безусловно, сконструировать котел нужно так, чтобы теплоноситель мог циркулировать самостоятельно, если в доме отключили электричество. А при его наличии насос позволит ускорить прогрев дома до комфортных температур.

Надёжный и экономичный твердотопливный котёл своими руками

Добавил(а): Дмитрий Шварц 1 марта

Самодельный котёл на твердом топливе

Для организации бытовой системы отопления твердотопливные котлы являются наиболее экономичным вариантом. Но, несмотря на всё богатство выбора доступного на рынке оборудования и довольно широкий ценовой и функциональный диапазон, далеко не каждому потребителю под силу купить агрегат, оптимально удовлетворяющий его нужды. С другой стороны, котёл, работающий на твёрдом топливе, вполне реально изготовить своими руками. И сохранить при этом значительные средства, которые пришлось бы заплатить за заводское оборудование. Всё, что нужно для этого – знания устройства и принципа работы этой категории отопительных установок, а также навыки работы с различным инструментом и материалами, в частности, металлом.

Выбираем тип твердотопливного котла

Как понять, какой котёл будет оптимальным для обслуживания конкретной системы отопления? Очевидно, следует определиться с видом топлива, требуемой мощностью агрегата и особенностями его конструкции, процесса монтажа и последующей эксплуатации, а также с особенностями подключаемой системы отопления.

Самодельный котёл на твёрдом топливе

Среди материалов, которые можно использовать в качестве твёрдого топлива, наиболее широкое распространение получили:

• уголь;
• торфяные брикеты;
• пеллеты;
• дрова;
• опилки и другие горючие отходы производства.

Виды твёрдого топлива для котлов отопления на фото

С целью повышения рентабельности и эффективности системы отопления можно изготовить универсальный агрегат, который сможет работать с различными видами топлива.

Выбор типа и конструктивного исполнения отопительного котла напрямую зависит от того, каким топливом вы собираетесь пользоваться, требуемой производительности системы отопления, а также места, где он будет установлен. Для самостоятельного изготовления подходят следующие модификации твердотопливных отопительных агрегатов:

1. Классические

Оснащаются стальным или чугунным теплообменником, могут использоваться и для отопления, и для целей горячего водоснабжения. КПД таких котлов составляет около 85%.

Классический котёл на твёрдом топливе

1. Пиролизные

Обеспечивают раздельное сгорание топлива и выделяемых при этом летучих газов, благодаря чему существенно повышается эффективность и, следовательно, экономичность отопительной системы.

Схема пиролизного котла на твердом топливе

1. Пеллетные

Эффективность этой разновидности котлов отопления достигает 90%. Главным их достоинством является высокая степень автоматизации рабочих процессов, а недостатком – сложность конструкции.

Принцип работы пеллетного котла

1. Длительного горения

Способны непрерывно работать на протяжении всего отопительного сезона, требуя загрузки топлива 1 раз в несколько суток, что выгодно отличает их от классических твердотопливных котлов.

Компоновка твердотопливного котла длительного горения

Основы проектирования

Для того чтобы сделать правильный – безопасный, эффективный и удобный в эксплуатации – твердотопливный котёл, необходимо понимать физику процесса его работы и работы системы отопления в целом.

Принцип действия отопительного котла на твёрдом топливе:

• топливо загружается в камеру сгорания;
• нагретые в процессе сгорания топлива воздух и другие газы поднимаются вверх и отводятся через дымоход;
• по пути к дымоходу горячий воздух нагревает теплообменник, который в с вою очередь нагревает тепловой агент (в большинстве бытовых систем отопления – воду);
• нагретый тепловой агент вытесняет холодный, проходя всю систему отопления и возвращаясь после остывания назад в теплообменник.

Всё дело в свойстве любой нагреваемой среды подниматься выше холодной — это один из основополагающих законов термодинамики.

Принцип работы водяной отопительной системы

Для реализации этого принципа помимо корпуса, выполненного из толстой (не менее 4-5 мм) жаропрочной стали, в конструкцию твердотопливного котла включаются следующие элементы:

1. Камера сгорания

Её объем определяется сложной формулой, которую, впрочем, довольно легко отыскать в интернете, равно как и готовое решение – объем камеры сгорания по отношению к номинальной мощности котла или максимальной площади отопления.

Расположение топки твердотопливного котла

На практике размеры топки зависят не только от параметров котла и свойств топлива, а также особенностей самой отопительной системы – схематической, функциональной сложности, сезонности работы, пиков потребностей в горячем водоснабжении и пр.

1. Камера отвода горячих газов

Этот узел является продолжением камеры сгорания и выполняет функцию выходного коллектора для вывода продуктов горения.

Система отвода нагретых газов

1. Внутренняя система подачи и отвода теплоносителя

Речь идёт о теплообменнике (теплообменном регистре), а также его основных патрубках – входном и выходном, который служит для приёма остывшего теплового агента, его нагрева и отвода в систему отопления.

Циркуляция теплоносителя в системе твердотопливного котла

Важные моменты

На эффективность работы отопительного котла на твёрдом топливе всегда влияют два фактора:

1. Конструктивные особенности теплообменника

Чем большей будет площадь теплового контакта, тем больше энергии за единицу времени будет передано от сгорающего топлива тепловому агенту – воде.

Варианты исполнения самодельного теплообменника на фото

1. Полнота и период сгорания топлива

Если топливо сгорает неэффективно – теряет пиролизный газ или не успевает нагреть теплоноситель до необходимой температуры, на лицо недоработки в конструкции. Поэтому к расчёту и процессу изготовления последней следует отнестись с максимальной ответственностью – после сборки изменить её будет невозможно.

Самодельный дровяной котёл: дверца топки

Конструкция котла должна быть надёжной и безопасной и ответственность за это несёт не что иное, как корпус. Он выполняется из толстой (не менее 5 мм) стали, желательно жаростойкой. Впрочем, последняя стоит заметно дороже обычной, поэтому следует запомнить, что чем толще металл, тем медленнее он будет нагреваться. А значит, для того, чтобы котёл средней мощности не обжигал руки и не делал из помещения котельной сауну, корпус котла должен иметь около 8 мм в толщину.

Твердотопливный котёл-печь со встроенным теплообменником

Исключение составляют конструкции с верхней крышкой из чугуна, которая выполняет функцию печи. Толщина и размеры чугунного листа будет зависеть от конструктивных параметров корпуса и рабочих характеристик котла (но не менее 8 мм).

Для организации внутренней трубопроводной системы котла необходимо использовать трубы толщиной стенок 3-4 мм и диаметром 50 мм. Для обеспечения тока теплоносителя следует предусмотреть сужение (от 50 до 25 мм) трубопроводов в направлении от горячего к холодному, к примеру от котла к радиаторам) и расширять их на обратном пути теплоносителя.

Пространственная схема и компоновка твердотопливного теплогенератора

Размеры твердотопливного котла зависят от габаритов и ориентации в пространстве камеры сгорания. Более широкое распространение получили вертикальные конструкции, поскольку такое расположение позволяет сэкономить место в котельной.

Традиционная схема вертикального твердотопливного котла:

• в нижней части размещается зольник с поддувалом;
• над зольником устанавливается чугунная колосниковая решётка;
• решётка встраивается в дно топки, которая должна быть оснащена надёжной дверкой;
• в над зоной топки в плоскости наибольшего теплового контакта располагается рабочая часть теплообменника.

Принципиальная схема вертикального котла на твёрдом топливе

Для настройки и контроля за работой агрегата в процессе эксплуатации вам понадобится специальное оборудование. К таковому можно отнести датчики температуры воды на входе и выходе из теплообменника и узлов системы отопления, датчики загрузки камеры сгорания, давления в ней и на отдельных участках котла и т.д.

Принцип естественной циркуляции теплоносителя реализовать его успешно удаётся далеко не всегда. Поэтому часто отопительный котёл оснащается дополнительным водяным насосом, который принудительно подаёт теплоноситель на теплообменник и/или в систему отопления.

Насос — энергозависимый агрегат, а значит, важно предусмотреть возможность подачи теплоносителя в обход на случай отключения электроэнергии. Во-первых, для того, чтобы отопление функционировало, а во-вторых, чтобы котёл или коммуникации не разорвало паром или не повредило температурой.

Если в конструкцию твердотопливного котла включается насос, необходимо предусмотреть возможность регулировки его рабочих параметров, а также аварийного отключения. Твердотопливный котёл в случае поломки узлов и коммуникаций отопительной системы остановить невозможно. Поэтому необходима система отвода излишнего тепла – амортизационный бак с компенсационным клапаном или другое, уместное в вашем случае решение.

Обвязка твердотопливного котла

Что нужно для работы?

В первую очередь мастерская, то есть место, где вы будете заниматься изготовлением основных узлов и сборкой агрегата. Кроме того, вам понадобится довольно обширный список инструментов, в который можно смело включать:

• сварочная маска, краги и спецодежда;
• бытовой инверторный сварочный аппарат и электроды;
• дисковая пила с набором дисков для резки металла;
• электродрель с набором свёрл по металлу;
• рулетка, угольники, строительный уровень.

Для сборки котла на твердом топливе понадобятся следующие материалы:

• листы стали толщиной от 5 мм;
• металлические уголки;
• чугунная колосниковая решётка;
• стальные водопроводные трубы различного диаметра;
• дверцы для зольной и топочной камеры;
• дроссельные заслонки печного типа.

Перед тем, как приступать к изготовлению элементов и узлов котла, необходимо выполнить конструктивные расчёты, определиться с принципиальной схемой и нарисовать чертёж котла, не забыв указать все его конструктивные составляющие и их главные параметры.

Дымоотвод твердотопливного котла: внутри и снаружи здания

И самое главное: соблюдайте технику безопасности как в процессе работы, так и по отношению к качеству исполнения твердотопливного котла. Малейшая оплошность с вашей стороны может стать причиной серьёзных проблем, в т.ч. повышенного риска возникновения пожара.

Самодельный ракетный котёл. Часть вторая

Самодельный, недорогой и экономичный твердотопливный котёл, превосходящий по своим показателям многие промышленные образцы – продукт, заслуживающий самого пристального внимания. В первой части материала мы описывали теорию, а также подготовительный этап, которые предшествовали разработке и сборке ракетного котла. Во второй части мы расскажем о его ключевых узлах и особенностях самостоятельного изготовления.

От теории к практике

Для начала напомним нашим читателям, почему Perelesnik решил сделать твердотопливный котёл самостоятельно, а не пошёл покупать готовый в магазине.

После того, как я сделал такой котёл, мне больше не нужно думать о множестве вещей. Например, для работы моего котла не нужна классическая дымовая труба, т.к. тяга и так достаточна. На его работу не влияет атмосферное давление, приток воздуха, температура и влажность как внутри, так и снаружи помещения. В котёл можно закладывать влажные некондиционные дрова и не нужно выбирать определённые сорта твёрдого топлива.

Кроме этого, котёл не нуждается в регулярной чистке от сажи и дёгтя. Также не требуется часто подбрасывать топливо. Т.к. котёл стабильно работает на разных режимах горения, а топливо сгорает полностью. Все конструкционные элементы котла – колосники, водяная рубашка – долговечны и не прогорят. И это ещё не весь список.

Конечно, котёл не работает сам по себе. В ходе эксплуатации отопительного прибора пользователю экспериментальным путём пришлось нащупывать ряд нюансов, благодаря которым котёл «заработал на полную катушку». Это: момент загрузки и укладки топлива, его правильный розжиг, регулировка оптимальной подачи воздуха и т.д. Но это стоило затраченных усилий, т.к. чем лучше знаешь принцип работы любого оборудования, тем выше от него отдача. По мере накопленного опыта процесс обслуживания доводится до автоматизма.

Как и у любого, грамотно спроектированного механизма, у данного котла есть «фишка», благодаря которой достигается высокая эффективность его работы. Это т.н. «J-труба» — сердце ракетного котла.

Отливка ракетной трубы

Помимо расчёта оптимальных размеров ракетной трубы, нашему пользователю нужно было определиться с материалом, из которого её можно изготовить. Дело в том, что «J-труба» должна длительное время работать при температурах около 1000°C. Поэтому материал, из которого она будет изготовлена, должен быть жароустойчивым и с низкой теплопроводностью. При этом сама «J-труба» должна иметь небольшие габариты.

Что и говорить — задача не из простых. Сразу отпали дымоходные трубы – они не выдержат такие температуры. Металл, даже жаростойкая котловая нержавейка, тоже долго не протянет при таких условиях. Был ещё один вариант — сложить трубу из огнеупорного кирпича (например, шамотного), но это повлечёт за собой целый ворох забот. Придётся делать большой теплообменник, затем корпус котла и т.д. В результате котёл, одним из преимуществ которого является компактность, вырастает до огромных размеров.

Всем, кто захочет последовать по стопам Perelesnikа, следует учесть один нюанс.

Взвесив все «за» и «против», пользователь остановился на одном варианте материала для трубы — керамике. Дело осложнялось тем, что пойти и купить готовое изделие не представлялось возможным. Оставалось одно — засучить рукава и с головой окунуться в эксперименты по подбору оптимального состава керамики. Забегая вперёд, скажем, что Perelesnikу удалось самостоятельно разработать состав, который можно отлить в форму, не опасаясь, что в процессе формовки он пойдёт трещинами. Состав керамики получился настолько удачным, что в нём можно было расплавлять гвозди без разрушения материала.

Самое интересное, что на одной фирме, занимающейся изготовлением керамических изделий, также пытались сделать такой состав. Два месяца поисков не увенчались успехом. Изделие разрывало.

В высокотемпературный состав, разработанный нашим пользователем, входят следующие компоненты:

• Шамот – 40%. Процентное содержание шамота можно увеличить.
• Глина – 50%. Требуется жирная глина, которую можно обжигать при температуре не меньше чем в 1100°C.
• Каолин – 10%. Если состав после двух отливок продолжает прилипать к форме, то процентное содержание каолина можно уменьшить.

Также в состав добавлялись доли процента дефлокулянтов: поверхностно-активных добавок, препятствующих слипанию мелких частиц и обеспечивающих текучесть массы. В частности, использовалась кальцинированная сода и жидкое стекло.

Сколько конкретно добавлять дефлокулянта, зависит от текучести шликера. На одно ведро примерно уходило 1 столовая ложка кальцинированной соды и 1.5 ложки жидкого стекла. Главное — чтобы шамот не выпал в осадок, а на поверхности шликера не было воды. Если переборщить с добавками, то шликер приобретает студенистую консистенцию. Это плохо для литья. Смесь (её консистенция) должна быть похожа на ПВА клей. Если отстоять массу 2 часа, то в шликере ничего не должно расслаиваться, оседать или всплывать.

Итак, после того как состав смеси был подобран, пришёл черёд отливать «J-трубу». Для удобства литья вертикальный участок трубы разделили на 2 части. Сам процесс наглядно виден на следующих фото:

Нижняя часть трубы

Труба в собранном виде

Обжиг производился при температуре 1100°C. На выходе получилась звенящая, толстостенная керамика, по внешнему виду неотличимая от промышленных изделий. На отливку 1 детали уходило 3 дня, включая саму заливку и последующую разборку формы. Затем заготовки несколько дней сушили и только потом обжигали.

Расчёт ракетной трубы

Кроме подбора состава керамической смеси, не менее важно рассчитать оптимальные размеры ракетной трубы, т.к. это напрямую влияет на эффективность работы котла. Засев за расчёты, помним, что вход в «J-трубу» — это самое узкое место в системе. После него все остальные сечения должны последовательно увеличиваться не менее чем на 2 см.

Единственное, что я сделал — это значительно увеличил сечения, по которым горячий газ проходит вдоль стенок теплообменника. Это замедляет скорость потока.

Чтобы рассчитать размеры трубы, пользователь взял за основу размер пиролизной щели для котлов мощностью на 20 кВт. Затем, оттолкнувшись от этого входного параметра, он нашёл остальные размеры трубы. Как показала практика, такой подход оправдал себя.

Для наглядности представляем примерный алгоритм расчёта ракетной трубы.

Возьмём за основу данные из следующей таблицы:

Из таблицы берём первое значение. Для удобства переводим цифры из мм в см. Находим площадь входной щели трубы: 12х3 = 36. Получаем — 36 см².

Дальше: труба должна иметь большее сечение. Отсюда: если принять внутренний диаметр трубы в 8 см, то, чтобы найти площадь, используем формулу: S = πR^2, где R – радиус круга. Находим радиус: 8/2=4 см. Возводим радиус в квадрат (во вторую степень), для чего умножаем его на себя. Получаем: 4х4=16 см. Умножаем полученный результат на число «Пи»: 16х3.14 (округляем) = 50 см².

Если разделить 50/36, то, округлив полученное значение до 1.38, выходим на необходимый нам коэффициент отношения площади входного отверстия: 1.3-1.5.

Зная диаметр трубы, вычисляем внешний диаметр модели для отливки формы. Внутренний диаметр – 80 мм. Прибавляем стенки толщиной в 10 мм. Получаем – 100 мм. Учитываем, что керамическое изделие может дать усушку в 10-15%. Итого: наружный диаметр модели – 110-115 мм.

Длина вертикальной части «J-трубы» приведена в американском учебнике по строительству ракетных печей, о котором упоминалось в первой части материала. Она равна 0.8-1 м. Этот размер получен экспериментальным путём, выдержав его, получаем работоспособную систему.

Длина горизонтального участка трубы должна быть меньше, чем половина длины вертикального участка, т.е. меньше, чем 0.5 м. У автора котла эта величина равна 0.3 м. Делать горизонтальный участок слишком коротким тоже не следует, т.к. газы, перед тем как попасть в вертикальную, «разгонную» часть трубы, должны как следует разогреться. Не забываем о теплоизоляции короткого участка. Это снизит потери тепла и создаст все условия для дожига газов. Для того, чтобы в нижнюю часть вертикальной трубы подать вторичный воздух, пользователь добавил в конструкцию форсунку.

Сборка котла

После изготовления трубы пришёл черед делать теплообменник. Пользователю нужно было получить 2 м² активной поверхности теплообмена и минимальный объем теплоносителя в котле. Для этого потребовался лист нержавеющей стали размером 2х1 м. Следующая схема наглядно демонстрирует, что горячий газ из «J-трубы» опускается вдоль внутренней части теплообменника, а потом поднимается вдоль наружной, нагревая теплоноситель с двух сторон.

Т.к. расстояние между стенками теплообменника около 20 мм, то теплоноситель быстро нагревается. Жидкость подаётся насосом снизу, забирается сверху, набирая +30°C за 1 проход.

Чтобы согнуть нержавейку толщиной 2 мм, пользователю пришлось изготовить гибочный станок. Сварка велась аргоном.

Теплообменник, установленный в котёл.

По конструкции самым сложным оказался нижний блок.

Список узлов, которые в нём находятся, представлен в следующей таблице:

Для изготовления блока и колосников (труб) также использовалась 2-х миллиметровая нержавейка.

Рама теплообменника сварена из труб 4х4 см. Трубы образуют единую замкнутую конструкцию. Благодаря этому воздух, поступающий в помещение с улицы, нагревается, а в самом помещении поддерживается небольшое избыточное давление.

Боковые панели (3 шт.) сделаны из стали толщиной 2 мм и приварены к раме. Переднюю панель и крышку можно снять. Это упрощает монтаж и обслуживание котла.

Топливный бункер — это короб из стали толщиной в 2 мм. В нём сделаны 2 дверки и крышка на винтах. Дверки теплоизолированы, имеют защитный экран из нержавейки, также проложен уплотнительный шнур.

Крышка бункера сборная. «Пирог» следующий: рамка из нержавейки, кирпич, огнеупорный фетр, стальной лист на винтовом соединении.