Управління роботою інфрачервоних обігрівачів

Терморегулятор програмований AURATON 2016

Інфрачервоні обігрівачі є одним з найбільш зручних і доступних способів додаткового обігріву. Вони порівняно дешеві, мобільні, прості в установці, не вимагають додаткових витрат і дозволяють швидко обігріти квартиру, заміський будинок або дачу. Але для того щоб використання цих, безумовно, корисних агрегатів було дійсно ефективним і економічним, їх роботу слід належним чином регулювати. Цій меті служать терморегулятори для інфрачервоних обігрівачів.

Принцип дії інфрачервоних обігрівачів

Інфрачервоні обігрівачі не дарма заслужили свою популярність. Їх переваги пов`язані з використанням принципово іншого (щодо інших типів нагрівальних приладів) способу обігріву приміщення. Але для того щоб зрозуміти, в чому полягає принципова різниця, давайте для початку розберемося, що ж таке є тепло.

Тепло або, як кажуть фізики, теплота - це внутрішня енергія термодинамічної системи - предмета, речовини або середовища. Виражається ця енергія в силі міжмолекулярних взаємодій, які у рідин і газів виявляються в хаотичному броунівському русі молекул. Чим більше енергії укладено в системі, тим швидше рухаються молекули.

Світ влаштований так, що прагне до рівноваги. Дві системи з різною кількістю енергії вступають у взаємодію енергетичного обміну до тих пір, поки їх енергія не зрівняється. Для кращого розуміння цього процесу наведемо простий приклад. Уявімо собі каструлю з окропом, що стоїть в кімнаті. Окріп в каструлі буде остигати - віддавати енергію повітрю в кімнаті до тих пір, поки кількість енергії у воді і в повітрі, яке виражається температурою, що не зрівняється. Вода охолоне до кімнатної температури, одночасно нагрів повітря в кімнаті - віддавши йому свою енергію.

Саме на цих взаємодіях енергетичного обміну і засновані всі без винятку системи обігріву. Різниця полягає в способі передачі енергії. Повернемося до нашого прикладу. Як саме вода віддавала свою енергію повітрю?

Зверніть увагу! В ході броунівського руху молекули води механічно соударяются з молекулами повітря, змушуючи останні рухатися швидше. Ті, в свою чергу, прискорюють такі програми інші молекули повітря і так далі. Поширення тепла відбувається опосередковано, тобто через середу.

Наприклад, якщо ми знаходимося в кімнаті з радіатором опалення, тепло ми відчуємо тільки тоді, коли радіатор прогріє повітря в кімнаті. Тепло від радіатора передасться нам через повітря.

Принципово іншим носієм тепла є випромінювання, що випускається предметом або речовиною, що володіє великою кількістю енергії. Випромінювання, впливаючи на молекули речовини, збільшує силу міжмолекулярних взаємодій. Найбільш ефективно теплова енергія передається інфрачервоним випромінюванням.

Зверніть увагу! Іноді інфрачервоне випромінювання називають «тепловими променями», однак це невірно. Теплова енергія передається будь-яким випромінюванням. Просто випромінювання інфрачервоного спектра володіє максимальною ефективністю теплопередачі.

На принципі «променистого тепла», тобто передачі енергії випромінюванням, як раз і працюють інфрачервоні обігрівачі.

Переваги інфрачервоних обігрівачів

Основною перевагою ІК обігрівачів є швидкість нагріву навколишнього середовища

Які ж переваги дає подібний спосіб передачі тепла? Інфрачервоне випромінювання дуже слабо взаємодіє з повітрям, що відкриває цілий ряд можливостей:

• Інфрачервоні обігрівачі дають відчутний результат практично відразу ж після включення (тобто мають низьку інертністю) - не потрібно чекати, поки все повітря в кімнаті прогріється. Досить включити обігрівач і направити потік випромінювання до місця призначення - і ефект не змусить себе чекати протягом лічених хвилин.
• Інфрачервоні обігрівачі мають зональностью дії - можна створити теплу зону потрібного розміру, не витрачаючи енергію даремно.
• Обігрів за допомогою інфрачервоного випромінювання абсолютно не чутливий до теплоізоляції приміщення. Всі знають, як важливо щільно закривати двері і заклеювати вікна в опалювальному приміщенні. В іншому випадку ми будемо «опалювати вулицю» - повітря, за допомогою якого передається тепло при традиційних способах обігріву, буде залишати приміщення, «несучи тепло» разом з собою. Але до інфрачервоних обігрівачів це не відноситься. За допомогою «випромінювача тепла» можна швидко зігрітися взагалі під відкритим небом - наприклад, в альтанці або на веранді.

Звичайно, у інфрачервоних обігрівачів є і недоліки, які, як це зазвичай буває, є зворотною стороною переваг. Так зональність дії не дозволяє використовувати інфрачервоний обігрівач в якості основного джерела опалення. А низька інертність призводить до того, що ефект нагрівання зникає практично миттєво після виключення приладу.

Регулювання роботи інфрачервоного обігрівача

Термостат для регулювання режиму роботи

Однією з особливостей інфрачервоного обігріву є висока потреба в енергії. Тим більш актуальним стає питання регулювання роботи променевих обігрівачів. Існуючі терморегулятори можна розділити на два основних види:

• Електромеханічні (термостати).
• Електронні.

Термостати бувають різних типів, але суть роботи одна - відключення обігрівача після досягнення певної (зазвичай жорстко заданої) температури. Найчастіше використовуються біметалічні термостати. Інфрачервоні обігрівачі з термостатом працюють просто.

Зверніть увагу! Біметалічний термостат є спаяні разом пластини металів, що володіють різним коефіцієнтом теплового розширення. Внаслідок цього спаяна пластина згинається при нагріванні.

Для регулювання температури досить вбудувати таку пластину в електричний ланцюг. Після досягнення певної температури пластина зігнеться і розімкне контакти, відключивши обігрівач. Через деякий час відбудеться охолодження, деформація біметалічною смужки зменшиться, і ланцюг знову замкнеться.

АОКС 2500

Електронний терморегулятор влаштований складніше, але і можливостей користувачеві дає набагато більше. Серцем такого обігрівача є мікропроцесор, який одержує інформацію про температуру від датчика. Залежно від програми такий терморегулятор може підтримувати різну, гнучко настроюється температуру. У режимі таймера можливий нагрів приміщення до певного часу або динамічний зміна температури з плином часу.

Для того щоб інфрачервоний обігрівач з терморегулятором електронного типу працював правильно, велике значення набуває точність вимірювання температури. Для цього застосовують датчики на термоелектричних перетворювачах, які для стислості зазвичай називають термопарами. Термопара складається з з`єднаних провідників з різними потенціалами. Часто використовується пара алюміній-хром плюс нікель-хром.

У місці контакту провідників при нагріванні виникає електричний струм, сила якого безпосередньо залежить від ступеня нагріву. Знаючи цю залежність, нескладно скласти програму для процесора, яка буде автоматично визначати температуру в залежності від струму, що виробляється датчиком - термопарою.

висновок

Специфіка роботи інфрачервоних обігрівачів передбачає певні вимоги до розміщення датчиків терморегулятора. Датчик, вбудований безпосередньо в обігрівач, практично не потрібен - він або взагалі не покаже нагрів, або вкаже температуру корпусу приладу. Однак розміщувати датчик безпосередньо в потоці випромінювання теж не можна - прямий потік інфрачервоних променів призведе до інтенсивного нагріву самого датчика і спотворення даних. Висновок - датчик терморегулятора слід розташовувати поруч із зоною нагріву, при цьому він повинен бути надійно екранований від потоку випромінювання.