VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В данной статье рассмотрен принцип работы, преимущества и недостатки настенного пленочного инфракрасного обогревателя, используемого для локального обогрева. Рассчитана тепловая мощность помещения, представлен возможный вариант обогрева комнаты. На основании полученных данных сделаны выводы о энергоэфективности и экономически выгодном использовании настенного пленочного инфракрасного обогревателя.

Введение

Отопление - одна из важнейших составляющих любого дома, квартиры или производственного помещения. Без качественной системы отопления не создать уюта в доме или комфортных условий труда на работе. Но бывает так, что системы центрального отопления не достаточно или она отсутствует, тогда используют системы альтернативного отопления. Один из видов такого отопления инфракрасный обогрев. Он дает ощущение тепла и комфорта таким же способом, как и Солнце [1]. Тепловые лучи нагревают предметы в комнате, а те в свою очередь отдают вторичное тепло в окружающую среду. Инфракрасные обогреватели по принципу излучения схожи c солнечными лучами. Только при их работе происходит излучение инфракрасного спектра, и полностью отсутствуют ультрафиолетовое излучение. Проходя сквозь воздух, нагрев которого происходит лишь частично (от поверхности устройства), тепловая энергия передается предметам, на которые направлен обогреватель. Степень нагрева той или иной поверхности зависит от угла падения тепловых лучей, от формы, материала и цвета поверхности. Чем ближе к инфракрасному обогревателю, тем плотнее поток тепла и выше температура предметов. Причем выделение тепла от инфракрасного обогревателя происходит только в зоне его прямого действия, т.е. обогрев носит локальный характер [2].

Цель исследования: исследование эффективности использования ИК пленочных обогревателей в качестве дополнительного источника тепла.

Настенные пленочные обогреватели – это самые современные комнатные обогреватели. Егонагревательным элементом является углеродная (карбоновая) нить. Внешне прибор имеет вид красивого красочного панно и совершенно не похож на обычный бытовой обогреватель [3].

Устройство инфракрасного пленочного обогревателя представлено на рисунке 1.

Рис.1. Принципиальная схема инфракрасного пленочного обогревателя.

По своей конструкции настенный пленочный обогреватель представляет собой нагревательный элемент, покрытый с обеих сторон специальной пленкой. Эта пленка обладает как термостойкими, так и электроизоляционными качествами. Само расположение нагревательных элементов таково, что нагрев производится равномерно по всей площади обогревателя, что в результате повышает эффективность прибора, так как увеличивает площадь поверхности, отдающей тепло помещению. При подаче электроэнергии на элементы температура поверхности последних достигает +45÷74°С в течение нескольких минут [4]. Тепловой поток от элементов системы напрямую передается какой-либо поверхности, и в значительной мере поглощается им, в результате чего его поверхность нагревается. Существует возможность различного включения инфракрасных пленочных обогревателей: включение с повышенной мощностью Р=400 Вт и включение с меньшей мощностью Р=200 Вт [4].

Технические характеристики декоративного пленочного настенного обогревателя[6]:

• Рабочее напряжение электросети - 220В;

• Потребляемая мощность - 400Вт;

• Температура на поверхности, не более - 75°С;

• Масса обогревателя, без упаковки - 0,74кг;

• Выход на рабочий режим через 10 сек после включения в сеть;

• Режим работы – длительный;

• Класс защиты оболочки по ГОСТ 15150-69;

• Класс защиты от поражения электрическим током по ДСТУ 3135.0-95 – II;

• Способ установки – настенный;

• Площадь обогревателя – 0,68м²;

• Толщина – 0,15 мм.

Преимущества настенных пленочных обогревателей [1]: - Греет не воздух, а предметы (в том числе человека), т.е. человеку тепло, даже если в комнате прохладно,

- Бесшумная работа,

-Можно применять для локального обогрева в больших трудноотапливаемых помещениях,- Пожаробезопасный, его поверхность нагревается не больше чем до 75°С;

- Экономичность

- Легко транспортируется,

- Очень мобильный и компактный (вешается на стену или другую поверхность, не мешает в помещении),

- Предназначается для обогрева небольших помещений до 15 м².

Экспериментальная часть

Чтобы проверить эффективность работы настенного пленочного обогревателя, рассмотрим неугловую комнату (зал) в улучшенной двухкомнатной квартире, когда центральное отопление отключено. Рассчитаем для зала S=18 м² тепловую мощность, которая необходима для поддержания в помещении оптимальной температуры.

Согласно СанПину 2.1.2.1002-00 оптимальная температура жилой комнаты в холодный период года 20-22^оС, в теплый период года 22-25 ^оС [7].

Рассчитаем мощность обогрева комнаты [8] с учетом желаемой разности температур по формуле:

Q = 0,001*(qvt*V*(tп – tос))

где:

qvt- средняя удельная тепловая мощность [вт/м3∙˚С] (qvt – для типовой квартирыв панельном доме qvt = 0,8вт/м3∙˚С)

tп - температура в помещении

tос - температура окружающей среды, равная минимальной зимней температуре региона проживания (для Кировска в Мурманской области = - 30˚С)

Рассчитаем мощность обогрева комнаты V= 49,5 [м³]:

Q= 0,001 (0,8*49,5*(20+30))=1,98 кВт

Таким образом, для достижения в нашем помещении оптимальных условий необходимо 1,98 кВт тепловой мощности.

Мы предполагаем, что возможно сократить значение тепловой мощности, для обогрева помещения до оптимальной температуры. Для этого в комнате включили конверторный обогреватель мощность 0,5 кВт. Он нагревает комнату до +12-13 ^оС. Дополнительно в рабочей зоне вешаем настенный пленочный обогреватель мощностью 0,4 кВт. Он обеспечивает оптимальную температуру в локальной зоне +20-23 ^оС, а так же повышает общую температуру комнаты до +17-19 ^оС.

Общая мощность конвекторного и ИК обогревателей около 1 кВт. Произведем расчет энергопотребления приборов отопления за один день, месяц. Обогреватели работают 12 часов, 1кВтчас=1,708 руб.

Среднее энергопотребление в день: 1кВт*12 руб*1,708 руб= 20,4 руб.

Среднее энергопотребление в месяц: 20,4 руб*30 дней = 614, 88 руб.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что совместное использование конверторного и ИК обогревателей энергоэффективно (приводит к уменьшению энергопотребления от 1,98 кВт до 1 кВт). Экономически выгодно, среднее энергопотребление в месяц составляет 614,88 рублей. Благодаря настенному пленочному инфракрасному обогревателю, в основном создаются оптимальные условия в зоне нахождения людей (локальная зона +20-23 ^оС). За счет переизлучения от нагретых поверхностей общая температуры комнаты так же возрастает ( +17-19 ^оС).

Использование ИК обогревателей энергоэффективно. Данный обогреватель греет не воздух, как конверторный, а непосредственно человека, а так же предметы, которые в свою очередь переизлучают энергию и греет все остальное.

ИК обогрев экономически выгоден при использовании конвекторного обогрева.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Настенный инфракрасный обогреватель– это современный и комфортный вид отопления для любого помещения. Это устройство передает свое тепло с помощью лучистой энергии – полу, мебели, предметам интерьера, не нагревая воздух. От них уже равномерно прогревается воздух в помещении по всему объему.

2. Инфракрасный обогреватель способен нагреваться за доли секунды и создать комфортную температуру в зоне отдыха или работы людей. Он не сушит воздух и не сжигает кислород.

3. Совместное использование конвекторного и настенного пленочного инфракрасного обогревателя энергоэффективно, экономически выгодно. Можно рекомендовать для автономного отопления дач или коттеджей..

Список использованных источников:

•  

  1. Точка доступа: http://www.tv-magazin.ru/FOR_HOME/katalogi/avtomatika/Ik_kartina.htm

  2. Точка доступа: http://readmas.ru/hitech/vybor-infrakrasnogo-obogrevatelya.html

  3. Точка доступа: http://www.colady.ru/kakoj-obogrevatel-vybrat-dlya-kvartiry-na-xolodnyj-sezon.html

  4. Точка доступа: http://semidelov.ru/mar/nastennyy-plenochnyy-obogrevatel

  5. Точка доступа: http://otoplenie-plen.ru/princip-deystviya.html

  6. Точка доступа: www.dom-shop.ru/index.php?categoryID=21

  7. СанПиН 2.1.2.1002-00 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям»

  8. Точка доступа: http://www.teploplan.ru/catalog/overhead-plan.html

Код для цитирования: Скопировать