Инфракрасный обогрев в промышленности

Отопление промышленных, складских и офисных помещений с помощью инфракрасных (ИК) обогревателей, несмотря на множество преимуществ, все еще относительно редко встречается в России. Причина в том, что потребителям все еще неясно, как человеку может быть тепло, если воздух вокруг – холодный?

О принципе работы и преимуществах
Между тем под прямыми лучами Солнца можно чувствовать себя достаточно комфортно даже зимой, на открытом воздухе. «При традиционном конвекционном отоплении обогревающее устройство, например, радиатор водяного отопления или конвектор, в основном нагревает воздух, который передает тепло другим объектам, - рассказывает Сергей Табачков, главный инженер компании «Ceilhit» (Москва). - При использовании ИК-обогревателя большая часть энергии передается непосредственно окружающим объектам посредством «теплового» излучения. Излучение поглощается полом, стенами, мебелью, оборудованием и людьми, нагревая их, а они уже нагревают воздух.
Использование ИК-обогревателей позволяет снизить среднюю температуру воздуха в помещении, уменьшить температурный градиент по высоте помещения. Находящийся в зоне действия обогревателя человек будет ощущать более высокую температуру за счет прямого поглощения тепловой энергии».
Итак, все просто, однако потребители в большинстве продолжают считать такой способ обогрева «самообманом», не дающим реальной защиты от холода. Но это не так. В действительности атмосфера в производственном помещении становится здоровее, а опасность простудных заболеваний у персонала уменьшается за счет следующих факторов:
- ИК-обогрев не сушит воздух и не снижает содержание в нем кислорода;
- средняя температура воздуха в помещении, благодаря терморегулирующей автоматике, может быть установлена на оптимальном для продуктивной работы уровне;
- отсутствует принудительная конвекция: по помещению не циркулируют пыль и запахи;
- ИК-излучение с длиной волны порядка 9,6 мкм интенсивно проникает в организм человека, на чем основан эффект теплового лечения, используемый в физиотерапевтических процедурах;
- ИК-излучение препятствует развитию микроорганизмов и появлению сырости;
- обогреватели бесшумны, экологичны, влагоустойчивы и пожаробезопасны.





Сравнение ИК и конвекционного отопления (на англ. языке)

С точки зрения эксплуатации, применение ИК-обогрева дает следующие возможности:
- легкость и скорость монтажа;
- высокая надежность за счет автономности и ремонтопригодности обогревателей;
- быстрый прогрев помещения до заданной температуры;
- организация локальных обогреваемых зон в неотапливаемом (открытом) помещении или даже на улице;
- экономичный обогрев в помещениях со сколь угодно высоким потолком;
- автоматическое поддержание температуры (с помощью системы управления) и компьютерное управление суточным температурным циклом;
- длительный срок службы (от 5 до 50 тыс. часов) благодаря отсутствию движущихся частей;
- экономия пространства благодаря размещению обогревателей на потолке;
- общие финансовые затраты на отопление снижаются на 20-40%.
Кроме того, «стоимость сервисного обслуживания - ноль за исключением периодической протирки отражателя в зависимости от степени запыленности помещения, - утверждает Никита Ганушкин, менеджер по оборудованию «Frico AB» (Швеция). – Впрочем, газовым и дизельным обогревателям обслуживание требуется наверняка».
«Какого-либо сервисного обслуживания электрические ИК-обогреватели не требуют, - согласен Сергей Табачков. - Проверяется только защитная автоматика и контрольно-регулирующая аппаратура».
«Большинство промышленных обогревателей довольно-таки просты по своей конструкции, - замечает Андрей Зыков, менеджер ООО «Тепловер» (С.-Петербург). - Они лишены подвижных механических частей, поэтому их сервисное обслуживание чаще всего сводится к замене отработавших ресурс ламп (для ламповых обогревателей), к чистке или замене фильтров (для обогревателей на жидком и газообразном топливе). Тут потребитель может выбрать два варианта – заниматься обслуживанием самостоятельно, (предварительно получив все инструкции от поставщика), или же доверить это сервисному центру поставщика (продавца)».

Какой обогреватель выбрать?
«Инфракрасное излучение, а значит и обогреватели можно разделить на три типа по длине волны λ, - говорит Андрей Зыков. – Это коротковолновое: λ = 0,74-2,5 мкм (для улицы, производства и т.п.), средневолновое: λ = 2,5-5,6 мкм (золотая середина), и длинноволновое: λ = 5,6-100 мкм (для дома и офиса)».
Длинноволновые излучатели называют «темными», они создают наиболее благоприятный микроклимат в помещении и пригодны для круглосуточного обогрева. Коротковолновые – «светлыми», их видимый свет достаточно ярок.
Производителями предлагаются электрические, газовые, жидкотопливные и водяные ИК-обогреватели. «Выбор типа обогревателей зависит от того, какой вид топлива более доступен и удобен, а также от того, какой тип отопления необходим (локальное, вспомогательное или полноценное отопление), - продолжает Андрей Зыков. - Естественно, наиболее удобным в эксплуатации типом питания является электроэнергия.
Электрические обогреватели не требуют заправки и какого-либо особого ухода, но им нужны электропроводка и свободная электрическая мощность. Последний пункт является наиболее частой проблемой. Мощность одного электрического ИК-обогревателя может варьироваться от 250 до 10000 Вт, а комбинируя обогреватели или их элементы, можно создать систему любой мощности. Наиболее распространены модели мощностью 500-3000 Вт, при помощи которых можно обогреть небольшое помещение или создать зоны локального обогрева.
Отсутствие требуемой электрической мощности можно компенсировать установкой ИК-обогревателей, работающих на жидком или газообразном топливе. Тут наиболее удобны обогреватели на жидком топливе - чаще всего это дизель (солярка), иногда керосин.
Современные модели дизельных обогревателей обычно представляют собой моноблок, в который входят топливный бак, система управления с датчиками, сам механизм горения и подачи топлива и цифровая панель управления (возможно, и пульт ДУ). Они оборудованы системой фильтрации, что наряду с правильно настроенной на заводе-производителе системой горения позволяет избежать выхлопа (дыма) на выходе. Таким образом, отпадает необходимость отвода дыма при помощи труб, что делает такой обогреватель полностью мобильным.
Большинство дизельных ИК обогревателей рассчитаны на большую площадь и их тепловая мощность начинается от 10 кВт, так что они больше подходят для обогрева всего помещения, или достаточно большой зоны крупного помещения, или даже уличного пространства.
Газовый инфракрасный обогреватель является эффективным прибором, все плюсы и минусы которого сопоставимы с плюсами и минусами дизельных обогревателей».

Kroll W12VA (фото компании «ТехноКлимат»)

«Газовый тип ИК-обогревателя обычно применяется в бытовой сфере на открытых (уличных) площадках, таких, как летние кафе, веранды, площадки для пикника и т.д., - рассказывает Анатолий Поляков, директор по маркетингу компании «ТехноКлимат» (Москва). - Определить самостоятельно необходимое количество обогревателей можно, зная площадь обогреваемой территории и радиус действия одного обогревателя. Для модели Kroll W12VA, например, он равен 3 м. Уличное исполнение требует особого подхода к защите прибора - вся конструкция W12VA выполнена из нержавеющей стали, имеет устойчивую опору и не требует специального монтажа».
Выпускаются и более мощные, стационарные газовые инфракрасные обогреватели промышленного типа – к примеру, модели компании Robert Gordon (США). Их применение допустимо в больших производственных помещениях с достаточной конвекцией воздуха или при удалении продуктов сгорания через специальный вытяжной дымоход, особенно при организации подвода магистрального природного газа. Установки газового лучистого отопления постепенно получают распространение даже в России, хотя и остаются «экзотическими». Они снижают эксплуатационные, капитальные и энергетические затраты на обогрев на 30-70% по сравнению с традиционным водяным отоплением. При этом необходимо помнить, что в промзданиях категорий А, Б и В1 по взрывопожароопасности применять газовые ИК-обогреватели запрещено.
Среди обогревателей на дизельном топливе широко известна продукция компании Master (США).
Набирают популярность приборы, работающие на горячей воде (температурой 60-100°С) – например, модели от компании Frico. В случае, если производство располагает достаточным количеством горячей воды (скажем, эксплуатирует когенерационную энергоустановку), применение таких обогревателей, особенно в условиях взвыво- или пожароопасного помещения, весьма эффективно и экономично.


Но все же наибольшее распространение имеют электрические (напряжение питания - 230 или 400 В) ИК-обогреватели, выпускаемые множеством зарубежных и российских производителей. Конструктивно такой прибор состоит из прочного термоустойчивого металлического корпуса с нагревательным элементом (открытая спираль,ТЭН, кварцевая трубка или галогеновая лампа) и теплоизлучающей панели. Панель обычно закрыта защитной решеткой. В корпусе может располагается отражатель, обычно из зеркально полированного алюминия повышенной коррозионной стойкости. Система обогревателей управляется термостатом, который устанавлявается на уровне 1,5 м от пола.
ТЭН (трубчатый элемент нагревательный) – стальная или медная трубка, внутри которой находится спираль (или резистивная проволока) и плотный диэлектрический порошок оксида магния. Торцы трубок закрываются керамическими пробками, все зазоры и щели припитываются термостойким лаком – этим достигается полная герметичность ТЭНа.
Предусматриваются специальные крепления для разных вариантов монтажа ИК-обогревателя (на стене или потолке), либо подставка для напольной установки.

Нужна ли мощная система обогрева?
«ИК-обогреватели идеально подходят для помещений с высокими потолками, в том числе производственных и складских, - считает Сергей Табачков. - Для определения количества тепла, необходимого для обогрева объекта, нужно выполнить расчет тепловых потерь. При расчете определяется количество тепла, которое теряется через ограждающие конструкции помещения, с вентиляцией через окна, двери, ворота и т.д. Для точного расчета необходимо знать условия работы, сменность, температуры внутри помещения, размеры помещения с внутренней планировкой, материал и толщину ограждающих конструкций. Минимальная расчетная температура принимается по соответствующим СНиП в конкретном региона. Далее учитывается количество тепла, выделяемое технологическим оборудованием, людьми, освещением и т.д., с составлением теплового баланса. Величина теплопотерь объекта должна перекрываться мощностью системы обогрева и внутренними источниками тепла. Зная мощность всей системы обогрева по отдельным помещениям, исходя из конкретных условий работы и высоты установки, подбирается тип и количество обогревателей, выбирается система управления. Таким образом, человек с высшим техническим образованием сможет сделать тепловой расчет и подобрать обогреватели по его характеристикам».

Frico IR4500 в павильоне станции метро (фото компании «Frico AB»)

Но вряд ли обычному собственнику под силу такие расчеты, поэтому нужны хоть какие-то полезные рекомендации.
«Высота установки инфракрасных обогревателей определяется их рабочей температурой, - продолжает Сергей Табачков. - Низкотемпературные панели устанавливаются так, чтобы было комфортно сидящему человеку. Это примерно 1,5 м над головой, на высоте 2,8-3,2 м. Высокотемпературные обогреватели устанавливают по рассмотрению местных условий: на высоте 3-4 м для локального обогрева в помещении, и 5-8 м для полного обогрева. При этом необходимо обращать внимание на степень защиты приборов.
Подобрать количество и тип обогревателей бывает проще, чем спроектировать систему управления и защиты, подобрать силовой электрический кабель согласно ПУЭ. Такие системы требуют грамотного проектирования, особенного на промышленных объектах, где задействованы большие электрические мощности».
«В расчете требуемой мощности обогревателей необходимо в первую очередь исходить из требований к обогреваемому участку, - советует Андрей Зыков. - Наиболее важным фактором, о котором следует помнить при подборе инфракрасного обогревателя, является возможность локального обогрева небольшого участка без обогрева всего помещения. Таким образом, подход при подборе количества и мощности ИК-обогревателей не должен ограничиваться знанием общей площади помещения.
В простых случаях можно руководствоваться информацией производителя о примерной площади обогрева. Но следует помнить, может быть указано как максимальное, так и усредненное значение, поэтому при выборе надо учитывать еще и требования к обогреву (поддержание заданной температуры или дополнительный обогрев, открытое или закрытое помещение, параметры теплоизоляции помещения и пр.)».
В помещениях с небольшой высотой потолка и постоянным присутствием людей лучше применить обогреватели с низкой температурой излучающей поверхности – они наиболее комфортно воспринимаются персоналом. В промышленных зданиях и на открытых площадках желательны высокотемпературные приборы большой мощности.


«Все зависит от постановки задачи: полный обогрев помещения, локальный, обеспечение комфорта персонала без обогрева помещения (т.е. с минимальными энергозатратами), или технологический нагрев, - полагает Никита Ганушкин. - Есть оценочные рекомендации (по плотности теплового потока на 1 м² пола): закрытые помещения со средней степенью теплоизоляции - 100-200 Вт/м², полуоткрытые площадки - 300-700 Вт/м², открытые площадки - 700-1000 Вт/м².
Естественно, что необходимая мощность будет зависеть от минимальной расчетной температуры (т.е. климатической зоны), а для открытых площадок - и от силы ветра.
Далее, мы должны сознавать, в чем задача «обогрева» - поддерживать заданную температуру или обеспечить комфорт людей. В последнем случае приборы должны располагаться так, чтобы лучистая энергия, испускаемая ими, поглощалась телом человека, компенсируя его теплопотери в окружающую среду».
«Можно самостоятельно изучить продукцию и характеристики ИК обогревателей, сравнить их со своими потребностями и принять решение о покупке, но лучше подстраховать себя и проконсультироваться со специалистами компании-продавца, - выражает общее мнение Андрей Зыков. - Это убережет от ошибок и поможет сэкономить и время, и деньги, и нервы, благо консультации в большинстве компаний можно получить бесплатно».

Выбор по параметрам
Обогреватели одной и той же мощности характеризуются множеством параметров, начиная от типа излучающего элемента и класса защиты и заканчивая габаритами и дизайном. Стоит ли выбирать самую дешевую модель - вопрос спорный.
«Мощность и тип приборов должны быть привязаны к условиям применения и оптимизированы по затратам, - уверен Никита Ганушкин. - Чем ниже высота установки, тем ниже должна быть температура поверхности используемого прибора. При высоте установки 2,5-3 м - приборы с температурой 100-250°C, 3-6 м – 350-400°С. Выше 6 м – еще более «горячие». Для открытых площадок и локального обогрева хороши высокотемпературные (750°С) ИК-обогреватели, с открытым ТЭНом и возможностью регулировать направление потока поворотом вокруг продольной оси.

Панель управления Ecosun (фото компании «Ceilhit»)

Класс защиты – т.е. степень защищенности электрических узлов прибора, ограничивает возможность их использования на улице. Возможность применения во взрыво-пожаро-опасных помещениях рассматривается индивидуально».
«Выбирать класс защиты нужно, исходя из реальных условий использования обогревателя, - дополняет Андрей Зыков. - По международным стандартам он обозначается как IPxу, где х - уровень защиты от проникновения посторонних предметов, а у – уровень защиты от проникновения жидкости. IP – это сокращение от Ingress Protection Rating - система классификации защиты электрооборудования от проникновения твердых предметов и воды в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (ГОСТ 14254).
ИК-обогревателям чаще всего соответствуют классы защиты от IP22 (защита от проникновения пальцев и вертикальных капель под углом до 15°) до IP65 (пыленепроницаемый с защитой от водяных струй с любого направления). При выборе класса защиты необходимо исходить реальных условий использования обогревателя. Например, в домашних условиях вряд ли нужна защита выше IP24.
Габариты: естественно, выбор габаритов будет обусловлен пространством, которое покупатель готов отвести под установку инфракрасного обогревателя, и тут главенствует принцип «чем компактнее – тем лучше». Производитель тоже хочет максимально уменьшить габариты (экономия материала, удобство хранения и транспортировки), но он ограничен техническими характеристиками оборудования. Чем меньше обогреватель (а значит, чем меньше площадь поверхности его отражателя), тем меньшую площадь он может обогреть.
Качество и тип материалов влияет на долговечность и вес оборудования, и тут следует обращать внимание на материал корпуса, способы крепления всех элементов, качество ламп или керамических элементов».
На выборе потребителя, когда он уже определился и с мощностью, и с типом прибора, и температурой панели, могут оказать влияние различные мелочи – как полезные, так и нет.
«Функции современных приборов в большинстве случаев рассчитаны на повышение удобства использования, а также на увеличение эффективности, - продолжает Андрей Зыков. - Если у инфракрасного обогревателя есть такие функции, как регулировка мощности и поддержание заданной температуры, то этими функциями будут пользоваться, т.к. они помогают не только настроить нужный режим работы, но и сэкономить энергию или топливо. Функция дистанционного управления (пульт ДУ) значительно увеличивает удобство использования и, памятуя об успехе пультов ДУ в другой технике, будет использоваться регулярно.
Функция таймера тоже полезна, но часть пользователей, скорее всего, не будут ее регулярно использовать. Есть еще ряд функций, которые кому-то будут нужны, а кому-то нет, поэтому при выборе ИК-обогревателя нужно обязательно выяснить, как работает та или иная функция и нужна ли она конкретно вам».

Дизельный ИК-обогреватель АН-800 в автомастерской (фото ООО «Тепловер»)

В начале пути
На российском рынке электрических ИК-обогревателей представлено огромное количество моделей из разных ценовых категорий: Frico, Ecosun, Fenix, Thermor (премиум-класс); Energotech, Safir, Air Comfort (средний класс); Noirot, Эколайн, Иколайн, Купол и др. отечественные марки (эконом).
Основной объем продаж, по некоторым данным, приходится на компанию Frico, которая занимает около 30% российского рынка.
Импортное оборудование дороже отечественного в 1,5-2 раза, в целом же цена варьируется в пределах $50-200 за 1 кВт мощности.
Никита Ганушкин отмечает, что «в 2009 г. появились новинки от Frico - галогеновые ламповые модели ELIR, IH (электрические). В целом весь сектор развивается достаточно динамично, но хотелось бы отметить наибольший рост в секторе ИК-обогревателей на горячей воде». Сергей Табачков представляет новые модели от Ecosun: стеклянные панели типа GR ,GRT и новые типы панелей SB, и отмечает «модернизацию высокотемпературных панелей типа SB в направлении увеличения потока излучаемой энергии и удобства монтажа».
«Рынок промышленных ИК обогревателей в России находится сейчас только в начале пути своего развития, - говорит Андрей Зыков. - Наметился процесс перехода от тепловентиляторов (тепловые пушки, завесы и т.п.) к более экономичным ИК-обогревателям. Экономия энергии сейчас актуальна как никогда, что является мощным двигателем процесса перехода к инфракрасному отоплению.
На рынке промышленных ИК обогревателей конкуренция между марками основана на ценовой политике и качестве материалов. Дизайн и дополнительные функции играют здесь незначительную роль, поэтому наиболее востребованы простые и надежные модели, а на функциях и внешнем виде можно сэкономить».
ИК-обогреватели по-украински

Бонус: рассказ Никиты Ганушкина, написанный для журнала «Мир климата» (фрагмент):
«...На заре эры ИК-обогрева в России царила полная неразбериха с терминами. Покупатель терялся: какие предпочесть? Длинноволновые или радиационные, лампы или излучатели? Кошмар.
Говорят, как лодочку назовешь - так она и поплывет, поэтому при переводе каталога задумались: как лучше перевести термин Radient Heaters. Лобовой перевод из-за устойчивой реакции русского уха после Чернобыля грозил в зародыше похоронить этот вид продукции.
Наиболее нейтральным и в то же время корректным, с нашей точки зрения, оказалось сочетание ИНФРАКРАСНЫЙ - т.е. передающий тепло излучением в инфракрасной области спектра ОБОГРЕВАТЕЛЬ - по его основному назначению.
Постарались максимально популярно разъяснить принципы их работы в серии публикаций в центральной прессе. Стали ждать реакции. Она последовала практически незамедлительно: «Эй, слюшай, у тэбя эти, как их, нагрэватэл-швагрэватэл эст? 10 штук хачу». С третьего раза начинаем въезжать, что словосочетание «инфракрасные обогреватели» фонетически плохо сочетается с возможностью произношения людьми, выросшими на фоне Кавказских гор. Разобрались, обрадовались – спрашиваем: «Куда ставим, что греем?» «Э-э-э у мэня двэ штук эст, брату нада, другу нада…» - «Зачем???» - «Как зачэм - шаурма жарить».
Дальше - больше; звонят серьезные мужики, понимающие. Интересуются «...а эффективны ли? ...а экономичны ли? ...а не жгут ли кислород? ...а сколько стоят?» Одобрительно угукают в ответ, а потом уже, после паузы, интимно-доверительно: «А как они того, ну... ниже пояса?»
Диалог с небольшими вариациями стал повторяться с завидной регулярностью. Сначала старались и на последний вопрос отвечать серьезно и обстоятельно, но, когда поняли, что он-то и есть ГЛАВНЫЙ, то сам собой выработался единый, практически врачебный рецепт: «Если не прислонять, то все будет нормально».
Будущее показало, что даже более, чем нормально. Однако по порядку. Звонок из Московского Зоопарка: «Выручайте, ребята – звери замерзают. Реконструкцию сделали, вольеры-домики соорудили, отопление - забыли. А зверье-то в большинстве своем южное, экзотическое, дикое совсем. Грызут и клюют все подряд. У птичек заморских атмосфера такая, что золото и то ржавеет. Нужны нам такие приборы, чтобы и тепло было, и звери их достать не смогли, и чтобы устойчивы были к птичьему-то духу». - «Есть, - отвечаем, - такие, ИК называются, вам в самый раз». Продумали - как и что, поставили и птичкам, и мышкам, и даже в слоновник. Сели, закурили, перевели дух. Ждем оттуда звонков. Ну мало ли - то не так и это не эдак. Нет, тихо. А у нас народная примета такая: если после установки заказчик молчит – это вроде как высшая форма благодарности.
Год проходит, второй миновал. Попадается нам в руки номер МК. А там, на первой полосе, крупным по белому: «Впервые! За всю историю! Московского Зоопарка! В слоновнике! Получен приплод! Слоник жив и здоров! Это новая победа российской науки! Ура!» Прочитали, прослезились, призадумались, сопоставили даты, посоветовались со специалистами – в аккурат получается, ведь срок беременности у слонов около двух лет. Воля ваша, господа, верить - не верить, но факты, факты-то! Не было ИК-обогрева – не пахло и потомством, а как появился – милое дело, известно, как упоительны в России вечера, когда в тепле. Вот и получается: если даже у слонов, то что уж о людях говорить. И, самое главное, теперь мы точно знаем, где родина слонов».


Олег Никитин, EnergyLand.info
На первой фотографии: настенный уличный монтаж лампового электрического ИК-обогревателя (фото ООО «Тепловер»)
Ссылки по теме:
СНиП 2.04.05-91 (отопление, вентиляция и кондиционирование)
Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)