Принцип действия и основные элементы инфракрасного обогревателя
Чтобы сделать из подручных материалов инфракрасный обогреватель, принцип действия изучать обязательно. Как можно делать то, о чем ничего не знаешь?
Все нагретые тела излучают тепло, как это делает Солнце. Исходящие от теплового источника лучи – это электромагнитные волны, которые греют тела, встречающиеся на их пути: предметы мебели и люди. Нагрев воздуха при этом не происходит: воздух получает только часть тепла при теплопередаче от уже нагретых тел. На принципе теплового излучения и работают инфракрасные обогреватели, которые включают в себя два основных элемента:
- Источник излучения. В обогревателях промышленного производства это тонкие металлические нити, нагревающиеся при прохождении по ним электрического тока, или лампы (накаливая, галогенные, кварцевые и другие);
- Рефлектор. Это тело с высокой отражающей способностью, функция которого – отражать инфракрасные лучи для рассеивания тепла по квартире или формирования отдельных обогреваемых зон.
Совет! Чтобы проверить эффект, который достигается рефлектором, возьмите пищевую фольгу и подержите ее некоторое время возле руки. Вы почувствуете тепло, которое представляет собой отраженные и направленные в вашу сторону лучи.
Еще одной важной частью в промышленных инфракрасных каминах является контроллер, который регулирует степень нагрева излучателя. В самодельных конструкциях его может не быть. Но его установка дает преимущество в возможности устанавливать желаемый диапазон температур. Контроллер автоматически заставляет устройство нагреваться, если температура падает ниже нормы, и охлаждаться, если температура превысила ее.
Если изучить инфракрасный обогреватель потолочный, принцип работы окажется тем же, что и у напольной/настенной конструкции. Отличие заключается только в способе монтажа ИК-камина. Но именно от него зависит, какие зоны в помещении окажутся более комфортными.
На рисунке видно преимущество инфракрасных обогревателей: тепло достигает физических тел и поглощается ими, оставаясь там. Поэтому на полу может быть теплее, чем под потолком. А при обогреве дома методом конвекции на полу всегда холодно: само покрытие не получает тепла. Тепло переносит воздух, который при нагревании устремляется вверх, а вниз опускается новая порция холодного.
Инфракрасные обогреватели для дома
Сегодня модно создавать ветки отопления, независимые от центральных теплосетей. Хозяева идут тремя путями:
- Традиционное водяное отопление с котлом, насосом и радиаторами.
- Воздушное отопление, совмещенное с веткой вентиляции.
- Комплект инфракрасных обогревателей, управляемых терморегуляторами.
Эксперты считают отопление инфракрасными обогревателями сравнительно безопасными. Кварцевые лампы считают единственным видом приборов, которые не греются, отдавая тепло за счет излучений.
Пронеслись слухи о создании обогревателей нового поколения. Прозрачный полупроводник нанесен на стекло, при прохождении электрического тока элемент начинает излучать в инфракрасном диапазоне. Технология сходна с жидкокристаллическими мониторами, где дорожки, управляемые сигналами развертки, прозрачны. Это истинный прорыв, создатели уже мечтают о возможных применениях.
Купив подобное стекло, заменим витражи, стекла шкафов, перегородки. Представляете – дом, где отовсюду идут теплые лучи. Инфракрасные обогреватели для размещения не требуют места, легко монтируются и демонтируются, не портят интерьер внешним видом. Сложность лишь в создании вращающихся контактов — поскольку двери постоянно открываются и закрываются.
Это сложно, попытаемся сделать инфракрасный обогреватель для аквариума на основе описанных изделий. Понадобится стекло, клей для него и изобретенные элементы для пары стенок. Достоинство – возможность греть рыбок в полной темноте, оснастить прибор термостатом для поддержанием климата в автоматическом режиме.
Итак, склеиваем из кусков стекла аквариум, одну – две стенки оснащаем нагревательными элементами с электродами наружу, при необходимости покрываем водостойким лаком. Осталось подсоединить провода, настроить термостат, запускайте рыбок. Инфракрасное излучение вдобавок полезно для живых организмов. Рыбки и хозяева останутся довольны.
Дешево и сердито
Обычно в качестве излучателя используют устройства, нагревающиеся от электричества – нити накала или лампы. Но самый простой вариант излучателя – это радиатор отопления. Это такое же физическое тело, как и Солнце. И излучать тепло оно тоже может. Постойте у батареи и почувствуйте исходящее тепло – это излучение. Только распространяется оно во все стороны. А зачем греть стены, если можно направить лучи в сторону жилого помещения?
Возьмите фольгу, хорошо разгладьте ее для улучшения отражающего эффекта и наклейте на стену за батареями и радиаторами отопления. В результате тепло, которое могли получить стены, направятся в противоположную сторону – к вам. Такой способ помогает получить до 20% больше тепла без всяких ухищрений. Недостатком является только неприглядность отражающего экрана: он портит интерьер.
Внимание! Вместо фольги можно использовать теплоизоляторы с отражающим экраном. Ярким примером служит материал пенофол, одна или обе стороны которого фольгированы.
Главные элементы и принцип действия
Для создания инфракрасного обогревателя в домашних условиях необходимо, в первую очередь, изучить принцип его действия.
Как известно, от тепловых источников исходят электромагнитные волны, непосредственно обогревающие все окружающие их тела, в данном случае, в квартире — предметы мебели и людей. При этом воздух в помещении не нагревается, а все тепло исходит лишь от уже нагретых объектов. По данному принципу работают и инфракрасные обогреватели, включающие в себя несколько основных элементов:
- источник излучения тепла. В инфракрасных промышленных обогревателях источниками служат тонкие нити из металла, которые нагреваются посредством проходящего сквозь них электрического тока, или же различные лампы, например, галогенные или накаливания,
- рефлектор с повышенной отражающей способностью, основная функция которого — рассеивать тепло либо создавать самостоятельные обогреваемые зоны за счет отражения инфракрасных лучей,
- контроллер также является одной из основных частей промышленных инфракрасных обогревателей. Он регулирует нагревательную степень излучателя. В самодельных обогревателях он может отсутствовать, однако его монтаж рекомендован для установки подходящего температурного диапазона и для автоматического нагрева устройства при падении температуры ниже пределов нормы, а также для охлаждения при повышенных температурных показателях.
Совет: для проверки рефлекторного эффекта рекомендуется использовать пищевую фольгу, которую необходимо некоторое время подержать над рукой. От фольги должно исходить тепло, являющееся отраженными и направленным к вашей руке лучами.
Принцип действия потолочных инфракрасных обогревателей такой же, что и у других устройств данного типа. Отличается лишь способ установки, от которого зависит определение наиболее комфортных обогреваемых зон.
Источник: electricdoma.ru
Данная схема показывает главное преимщество инфракрасных теплоносителей: тепло, обогревающее физические тела и поглащаемое ими, остается внутри. Потому полы в помещении бываеют теплее, чем потолок. При теплообеспечении конвективным способом полы всегда остаются холодными, так как сам материал не обогревается. Нагретый воздух поднимается вверх, смещая вниз холодный.
Старый советский рефлектор – в дело!
Самодельный инфракрасный обогреватель можно изготовить из старого рефлектора советского производства. Кроме него вам понадобятся:
- Нить из нихрома;
- Стержень из стали;
- Огнеупорный диэлектрик (подходит керамическая тарелка).
Чтобы сделать из этих вещей ИК камин, следуйте инструкции:
- Удалите грязь с рефлектора;
- Проверьте штепсель, шнур и клеммы для включения спирали (они должны быть целыми);
- Измерьте длину спирали, которая навита на рефлекторный конус;
- Отрежьте стержень из стали такой же длины, как спираль;
- Навейте на стержень нить из нихрома так, чтобы на каждый сантиметр приходилось 5 витков;
- Аккуратно выньте стержень из нихромовой намотки;
- Положите спираль на тарелку (другой диэлектрик) так, чтобы витки не касались друг друга;
- Подключите концы нихромовой спирали к электросети;
- Теперь нагретая спираль легко уложится в канавки конуса от рефлектора;
- Соедините концы спирали с контактами.
Нихромовая нить накаливается лучше, чем та спираль, что была в приборе до наших манипуляций. В результате мы получаем мощный излучатель, энергия которого отражается от стенок рефлектора и попадает на противоположные тела, которые начинают поглощать тепло.
Обогреватель стекло + алюминиевая фольга
Вам понадобятся:
- Фольга;
- Два одинаковых по размеру стекла;
- Свеча из парафина;
- Герметик;
- Провод со штепселем на конце;
- Хлопчатобумажная салфетка;
- Боксидка;
- Палочки ватные;
- Любое приспособление для удерживания свечи.
Пошаговая инструкция:
- Очистите стекло салфеткой от краски, пыли, жира;
- Зажгите свечу. Установите ее в стаканчике, подсвечнике или просто капните парафином на ровную поверхность и быстро поставьте на лужицу свечу;
- Закоптите стекла с одной стороны, с одинаковой скоростью проводя их над огнем. Копоть будет ложиться ровно, если перед процедурой стекла охладить. Темный слой в результате станет элементом, проводящим ток;
- По периметру стеклянных кусков проведите ватными палочками так, чтобы получилась рамка из чистого стекла толщиной 0,5 сантиметров;
- Измерьте линейкой ширину закопченных прямоугольников на стеклах;
- Вырежьте из фольги два прямоугольника такой же ширины – это будут электродные полоски;
- Возьмите одно стекло и положите его закопченной стороной кверху;
- Нанесите на него боксидку и уложите на края прямоугольники из фольги так, чтобы они выходили за пределы стекла;
- Поверх положите второе стекло закопченной стороной вниз и хорошо прижмите, чтобы конструкция хорошо склеилась;
- По периметру «слоеного пирога» намажьте герметик в местах стыка стекол;
- Проверьте мощность конструкции. Если она не выше 100 Вт на квадратный метр помещения, то обогреватель можно включать в сеть с помощью провода и штепселя;
- Для включения в сеть используйте деревянный брусок с металлическими пластинами, укрепленными с двух концов. К одному контакту припаяйте вилку. Если установить стекло на брусок так, чтобы выходящая с боков фольга плотно прилегала к металлическим контактам, то получается полноценный обогреватель.
Внимание! Чтобы посчитать мощность конструкции, с помощью мультиметра измерьте сопротивление токопроводящего слоя. Поскольку сила тока в цепи зависит от нагрузки, мощность лучше считать по более стабильному параметру – это напряжение, которое в сети равно 220 Вольт. Для этого понадобится формула: N=U*U/R.
N – искомая мощность. U – напряжение (220В). R – замеренное сопротивление. Пример: при замере получили 24 Ома. Подставляем в формулу: N=220*220/24. Получаем 2021 Ватт. Этого достаточно для обогрева комнаты площадью 19-20 квадратов.
Если у вас мощность получилась более 100 Ватт на метр в квадрате, то ее нужно уменьшить путем увеличения сопротивления (напряжение в сети мы поменять не можем). Если мощность очень мала, то ее нужно увеличить.
Что делать, если мощность не подошла?
Теперь о том, как сделать инфракрасный обогреватель своими руками нужной мощности. Для этого нужно знать площадь комнаты, которую вы хотите обогревать. Например – 15 метров. Теперь нужно посчитать максимально допустимую мощность из расчета 100 Ватт на метр. Так как у нас их 15, то мощность будет 15*100=1500 Ватт (считать нужно именно в них, несмотря на то, что в паспортах электроприборов она указана в кВт).
Если напряжение постоянно (220 Вольт), то можно посчитать нужное сопротивление. Для этого выведем сопротивление из формулы, которая была дана выше: R=U*U/N. Подставляя в формулу расчетную мощность и напряжение, получим: R= 220*220/1500=32 Ома (приблизительно).
В примере выше у нас было 24 Ома. Значит, сопротивление нужно повысить. Для этого нужно уменьшить ширину закопченной полосы на стекле. Это выходит из формулы R=l*p/S. Где l – длина токопроводящего слоя (постоянная величина, потому что стекло резать мы не будем), р – удельное сопротивление (постоянное), S – площадь поперечного сечения токопроводящего слоя, которая зависит от его ширины. Чем шире слой – тем меньше сопротивление, чем уже – тем оно больше.
Вывод! Чтобы добиться нужного сопротивления, нужно опытным путем подобрать его, делая полоску копоти уже или шире в зависимости от того, увеличить или уменьшить нужно сопротивление. При этом каждый раз придется разбирать стеклянную конструкцию.
Инфракрасный обогреватель своими руками
Приветствую, Самоделкины!
Чтобы не мерзнуть в мастерской или гараже давайте попробуем собрать обогреватель своими руками.
И обогреватель не простой, а такой, чтобы прям почти бесплатно, с минимумом вложений. На сегодняшний день самый доступный и эффективный источник тепла — это обычная лампа накаливания.
Всю потребляемую энергию лампочка переводит в свет и тепло. Вот так выглядит спектр излучения лампы накаливания.
На рисунке показана часть спектра, которую может видеть человеческий глаз.
Как видите основная мощность излучения лежит в другом спектре — в инфракрасном.
Если рассматривать лампочку как источник света, то ее КПД чрезвычайно мал и составляет не более 2-3%. А вот если посмотреть на лампочку как на источник тепла, то КПД будет аж 97%, потому как инфракрасное излучение нами воспринимается как тепло.
Если увеличить напряжение, подаваемое на лампочку, то можно получить КПД светоотдачи до 15%, но при этом лампочка проживет не более пары часов. А если снизить напряжение вдвое, то светоотдача упадет в 5 раз, и почти вся потребляемая энергия уйдет на излучение инфракрасного спектра. При этом срок службы лампочки увеличится с 1000 часов до почти 1000000 часов, то есть лампочка станет практически вечной, если сравнивать с человеческой жизнью.
Вы можете видеть, как при таком подключении значительно упала светоотдача. Давайте измерим сколько потребляет такая связка лампочек. Ток примерно 290 мА.
Значит потребление двух лампочек, примерно 70 Вт. Из-за увеличения сопротивления снизилось потребление, но соотношение количества тепла на 1 Вт потребляемой мощности, увеличилось.
Для сравнения измерим ток, протекающий в одной лампочке. Он равен 420 мА. То есть, потребление составляет честных 100 Вт.
Для самодельного обогревателя автор прикупил 150-ваттные лампочки, которые, кстати, после эпического закона о запрете на производство лампочек мощностью свыше 100 Вт, теперь производятся под видом теплоизлучателей. Хитро, не правда ли?
При подключении последовательно таких ламп, сразу чувствуется излучаемое тепло. И при этом на них можно спокойно смотреть, не щурясь от яркого света. Ток в этой цепи равен 410 мА. Значит потребление такой связки лампочек около 100 Вт, которые практически полностью идут на обогрев.
Давайте посмотрим какой мощности бывают инфракрасные обогреватели и на какую площадь они рассчитаны. В интернете очень легко можно сравнить разные модели.
Как видим, большинство обогревателей тратят на обогрев одного квадратного метра 100 Вт электроэнергии. Чисто для сравнения глянем, что творится у масляных радиаторов. Соотношение такое же, те же 100 Вт на 1 м площади.
Чтобы обогреватель был более-менее прочным сделаем раму из алюминиевого уголка. У автора есть пару ненужных обрезков.
Лампочки внутри рамы нужно расположить так, чтобы расстояние между осями лампочек равнялось расстоянию от оси крайней лампочки до края рамы. Как-то хитро звучит, но на рисунке, думаю, все понятно.
Расстояние между рядами лампочек должно быть такое, чтобы можно было через 100 лет заменить лампочки в случае выхода их из строя. То есть необходимо оставить зазор между колбами около сантиметра. Части рамы автор временно соединяет болтами. Конечно же нужно при этом использовать угольник, иначе получится чёрти что. Теперь внутри рамы нужно закрепить две полосы, на которые будет крепиться рефлектор, то есть отражатель.
После того как автор заклепками закрепил полосы алюминия, рама стала жесткой. Углы выдержаны и можно заменить болты в раме на заклепки. Кроме болтов одного уголка оставляем возможность его открутить, на тот случай если не получится вкрутить лампочки.
Для изготовления отражателя потребуется алюминий из алюминиевых банок, потому что он легко обрабатывается имеет нужный изгиб.
Долго примеряясь, автор пришел к выводу, что лучше сделать изгиб примерно посередине, так чтобы остался запас сантиметр. И еще один изгиб, с помощью которого два сегмента будут цепляться друг за друга.
Соединить два куска вместе помогут заклепки. Но баночный алюминии очень тонкий и легко рвется, поэтому с двух сторон на заклепку наденем шайбу. Такая конструкция будет уже гораздо надежней.
Теперь нужно скрепить недостающие куски таким же макаром. Кладем рефлектор в раму.
Крепим отражатель клепками. Сначала центральные, не дожимая их до конца, а потом крайние. Это делается потому, что листы ёрзают и постоянно хотят немного сложиться. А если зажать центральные заклепки, то листы могут остаться не в том положении, в котором нужно.
Потребуются полоски алюминия длиной 9 см. Места крепления патрона к полоскам нужно очень точно размечать. Потому что если будет криво, то не получится завести провод. Полоса прям впритык по ширине.
Крепим полоски к раме, используя угольник. Патроны закрепим с помощью гаек с нейлоновым кольцом. Они не раскручиваются от вибрации и их не нужно контрить. Сильно зажимать гайку нельзя, так как потом будет расширяться от нагрева и может треснуть.
А теперь две клавиши вместе.
Эта штука реально греет. Прям сразу при включении ощущается тепло как от солнца. Как будто сидишь перед камином. При этом свет от лампочек не идет яркий и не бьет по глазам. Даже через майку тепло сразу пробивается. Огромный плюс такого обогревателя в том, что он греет сразу не только тот участок, на которой он направлен. Если повесить в четырех углах гаража такие обогреватели ватт по 500, то можно не бояться замерзнуть зимой. Да, выйдет дороговато, рублей 10 за час, но включать их можно только когда необходимо, и не отапливать помещение заранее. И не придется ждать пока оно прогреется.
С двух метров тепло от обогревателя чувствуется отчетливо, значит все работает.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Обогреватель на основе слоистого пластика
Для сборки самодельного инфракрасного камина понадобятся:
- Слоистый бумажный пластик – 2 штуки площадью по 1 квадратному метру;
- Боксидка;
- Графит (можно купить порошок или достать из старых батареек, из карандаша – но придется истолочь его);
- Медные пластинки;
- Древесина;
- Штепсель со шнуром.
Если все есть, приступайте к сборке:
- Смешайте графитовый порошок с боксидкой, чтобы получилась густая масса, обладающая высоким сопротивлением;
- Положите пластиковый лист шероховатой поверхностью к столу;
- Нанесите на пластик боксидку, смешанную с графитом, мазками в форме зигзага;
- Точно также подготовьте второй лист пластика;
- Склейте оба пластиковых листа, плотно прижимая их друг к другу;
- На противоположных сторонах пластин укрепите медные пластинки, которые будут играть роль клемм;
- Соорудите рамку из дерева, в которую нужно будет вставить полученную конструкцию;
- Позвольте будущему обогревателю высохнуть;
- Замерьте сопротивление проводника и посчитайте мощность.
Внимание! Здесь расчет мощности и сопротивления производится тем же методом, что и в предыдущем случае. Только сопротивление будет зависеть не от ширины токопроводящего слоя, а от содержания графита в боксидке. Чем порошка больше – тем выше сопротивление, и наоборот.
Придется несколько раз разобрать и снова собрать конструкция до того, как опытным путем вы добьетесь нужной мощности. Только после этого можно соединить устройство со штепселем и подключить его в сеть для эксплуатации.
Мини-обогреватель из банки от крема для обуви
Подготовьте материалы:
- Плоская коробка от крема для обуви;
- Два проводника;
- Жестяная банка;
- Графит в порошке;
- Песок;
- Штепсель.
Пошаговая инструкция:
- Помойте коробочку;
- Смешайте песок с графитовым порошком, взяв их в равном количестве;
- Засыпьте смесь в коробку, заполнив ее до половины;
- Из жести вырежьте круг;
- Прикрепите к нему провод;
- Положите круг поверх графит-песчаной смеси;
- Насыпьте песка с графитом еще столько, чтобы баночка стала полной;
- Закройте баночку крышкой, чтобы внутри появилось давление;
- Второй провод соедините с корпусом банки и подведите его к сети, подключив с помощью штепселя (можно использовать автомобильный аккумулятор).
Чтобы регулировать степенью нагрева, крышку банки закручивайте слабее или сильнее, чтобы менялось давление внутри. Чем сильнее закручена банка – тем сильнее нагрев, и наоборот. Но не допускайте перегрева, при котором банка начинает испускать световые лучи – желтые или оранжевые. При этом содержимое внутри банки спекается, отчего эффективность обогревателя снижается в разы. Чтобы улучшить работу после спекания, нужно сильно потрясти банку – тогда графит-песчаная смесь снова станет рыхлой и пригодной для работы.
Как это работает — принцип функционирования и основные элементы
Блок питания должен быть надежно спаян — никаких скруток!
Абсолютно любое физическое вещество имеет свойство излучать тепловую энергию.
Именно этот постулат и взят за основу в обогреве помещения инфракрасными лучами. Заданной частоты электромагнитные колебания при определенных показателях температуры накаляют излучатель, в результате чего он отдает тепловую энергию в окружающее его пространство.
Но для того, что бы схема заработала в полном режиме, должен соблюдаться ряд условий.
Одним из них является возможность подключиться напрямую к сети с напряжением 220 В.
Во-первых, обязательно должен присутствовать излучатель, в качестве которого может выступать как специфически сконструированная лампа накаливания, так и специальная многослойная панель, которая выполняется из сплава, характеризующегося особым составом.
Между каждым слоем панели укладывается тонкая нить, выполненная из металла. Нить, создавая сопротивление электрическому току, нагревается до нужной температуры, отдает тепло панели. Именно эти тепловые лучи в своем инфракрасном диапазоне и обогревают помещение.
Такой панельный излучатель в качестве источника тепла, может быть закреплен и поверхность стен и потолков, при этом спектр излучаемого инфракрасного потока расположен в пределе 5-15 мкм, что считается комфортным для человека, при этом электроэнергии такие обогреватели потребляют практически в два раза меньше обогревательных устройств, имеющих другой принцип работы.
Рефлектор является одной из основных составляющих отопительного устройства ИК-нагрева. Благодаря ему тепло отражается в заданном направлении и, приобретая определенную специфическую форму, определяет тем самым наиболее активную зону излучения.
При желании можно в помещении создать небольшой участок, который будет иметь наиболее комфортные и заранее заданные параметры, но с этой целью необходимо правильно подбирать отражатель, так как не каждый используемый материал характеризуется высокой степенью отражения, чаще всего он попросту поглощает выделяемое тепло.
Посмотрите видео о том, что такое инфракрасные обогреватели:
Если необходимо, то проверить насколько высоки отражающие свойства того или иного материала, то можно использовать небольшой фрагмент обычной пищевой фольги. Зеркальную поверхность стоит поднести к поверхности кожи и тепловой эффект не заставит себя ждать.
Термосопротивление – с его помощью обеспечивается поддержание температуры, которая создается излучателем при определенных параметрах работы.
Контроллер применяется для того, что бы проверять соответствие заданных параметров реальным. В случае если данные не соответствуют, то устройство автоматически выравнивает температуру до нужных показателей.
Важно: Полезное тепло вырабатывается в результате превращения электрической энергии в тепловую в виде инфракрасных лучей. При этом нагреваются окружающие предметы, которые затем и отдают окружающему пространству все аккумулированное тепло. КПД таких устройств высокий, а потери тепла минимальные.