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Systèmes de chauffage infrarouge
Comment la chaleur est-elle transférée
Le processus physique de transfert de chaleur d'un corps physique à un autre est appelé transfert de chaleur. La chaleur est transférée d'un corps physique chaud à un corps froid soit par contact direct, soit à travers une cloison.
L'énergie thermique sera transférée jusqu'à ce que les températures des corps physiques soient égales. En physique, cette condition est appelée équilibre thermodynamique. Le transfert de chaleur se produit généralement d'un corps chaud à un corps froid, ce qui est parfaitement cohérent la deuxième loi de la thermodynamique. Selon cette loi, tout le monde travaille systèmes de chauffage.
En termes de physique, il y a trois types élémentaires de transfert de chaleur: conductivité thermique, convection et rayonnement thermique. Mais dans leur forme pure, individuellement, ils ne se produisent pratiquement pas, en général, la chaleur est transmise par une combinaison de types simples. On distingue principalement trois types de transfert de chaleur: le transfert de chaleur, le transfert de chaleur et la méthode de transfert de chaleur par faisceau convectif.
Fonctionnement des systèmes de chauffage traditionnels
Les systèmes de chauffage traditionnels incluent les systèmes qui utilisent une sorte de combustible. Actuellement, le gaz est le plus souvent utilisé, bien que des combustibles liquides et solides soient utilisés dans certains cas. Mais quel que soit le type de carburant, le principe de fonctionnement de tous les systèmes traditionnels est le même. La chaleur de la combustion du carburant se réchauffe liquide de refroidissementqui vient radiateurs de chauffage et chauffe l'air dans la pièce. L'eau est utilisée comme vecteur de chaleur dans les systèmes de chauffage traditionnels; par conséquent, ces systèmes sont appelés de l'eau.
Selon toutes les lois de la physique, l'air chaud monte et l'air froid descend naturellement. Un tel mouvement d'air n'est autre que celui mentionné ci-dessus. convection. Cet air froid ne fait que créer des sols froids, qui doivent être éliminés par le dispositif des "sols chauds". Si la pièce est suffisamment haute (bâtiment industriel, auditorium ou salle de sport, etc.), alors le chauffage de tout le volume dure assez longtemps, une stratification de l'air est créée.
L'air chaud qui monte crée un courant d'air dans la pièce, en outre, les pertes de chaleur à travers le toit et les murs augmentent, la chaleur quitte simplement le bâtiment. Dans ce cas, ils disent que nous chauffons la rue. Les gens ci-dessous sont dans une zone d'air froid.
La figure 1 montre schématiquement la distribution de chaleur pendant le fonctionnement d'un système de chauffage traditionnel.
Figure 1. Répartition de la chaleur pendant le fonctionnement d'un système de chauffage traditionnel
Comment sont les systèmes de chauffe-eau traditionnels
Le dispositif principal du système de refroidissement par eau est la chaudière, le plus souvent du gaz. L'eau chauffée dans la chaudière est acheminée vers les radiateurs - radiateurs. Pour la circulation de l'eau dans le système est installé la pompesi la circulation est forcée, bien que la circulation puisse être naturelle. Dans ce cas, vous pouvez vous passer d'une pompe.
En plus de ces appareils et pièces de base, le système de chauffage de l'eau comprend également de nombreuses pièces "auxiliaires", mais nécessaires. Tout d'abord, c'est un vase d'expansion pour compenser la dilatation thermique de l'eau, des raccords pour le raccordement des tuyaux, des vannes d'air et bien plus encore, nécessaires au fonctionnement normal de l'ensemble du système.
Dans une maison individuelle pour l'installation d'une chaudière à gaz, une pièce supplémentaire est nécessaire, équipée d'un système de ventilation et d'une cheminée, sans oublier le système d'alimentation en gaz. Dans le cas du chauffage urbain, la construction d'une grande chaufferie et la pose de tout un réseau de canalisations sont nécessaires. L'ensemble du système est coûteux et compliqué.Mais dans certains cas, par exemple, pour une petite maison de campagne, et s'il n'y a pas de gaz à proximité, vous devez faire un système de chauffage électrique.
Les plus courants dans de tels cas sont chaudières électriques pour le chauffage de l'eau ou divers radiateurs électriques. Il s'agit tout d'abord de radiateurs à huile, de foyers électriques et de radiateurs soufflants de différentes conceptions. Le principe de fonctionnement de ces appareils est également la convection, comme dans les systèmes de chauffage à eau: d'abord l'air est chauffé, puis seulement les murs, les meubles, les personnes. Un tel système est inefficace et inefficace.
Radiateurs infrarouges
Divers appareils de chauffage infrarougequi fournissent un chauffage rationnel et économique des locaux dans une grande variété de conditions. Ensuite seront considérés certains de ces appareils, les principes de leur fonctionnement.
D'un point de vue naturel, les systèmes de chauffage traditionnels ne fonctionnent pas correctement. D'abord, l'air se réchauffe, puis tout le reste. Dans des conditions naturelles, tout se passe dans l'autre sens.
La source naturelle de chaleur sur Terre est le soleil. Les rayons du soleil ont un spectre très large, mais c'est sa composante infrarouge qui chauffe la Terre, les gens, les plantes et tous les objets, et de là l'air se réchauffe et crée des conditions confortables pour la vie humaine.
C'est sur ce principe qu'ils travaillent radiateurs infrarouges. L'air pour le rayonnement infrarouge est absolument transparent, donc les rayons infrarouges atteignent librement les surfaces et les objets chauffés.
La figure 2 montre schématiquement la distribution de chaleur lors de l'utilisation d'un radiateur infrarouge.
Figure 2. Distribution de chaleur à l'aide d'un radiateur infrarouge
Rayonnement infrarouge représente des ondes électromagnétiques avec une longueur d'onde dans la gamme de 1 * 10-6 ... 1 * 10-3 microns. L'intensité du rayonnement thermique dépend de la longueur d'onde du rayonnement infrarouge: les rayons à ondes courtes sont obtenus à une température du corps rayonnant supérieure à 750 ° C. Selon l'application et la conception, la température de l'élément émetteur du radiateur infrarouge peut être comprise entre 100 et 950 ° C.
Radiateurs infrarouges extérieurs
Dans une pièce assez haute, les systèmes de chauffage à eau, comme mentionné ci-dessus, sont inefficaces, car tout l'air chaud monte.
Avec une hauteur de plafond de 2,5 ... 3,6 m, les radiateurs extérieurs infrarouges à basse température avec une température d'émetteur dans la plage de 100 ... 120 ° C seront assez efficaces et économiques.
Pour obtenir un chauffage uniforme de la pièce, pour éviter l'apparition de zones chaudes et froides, il est nécessaire d'effectuer le chauffage par plusieurs radiateurs, dont la puissance totale doit correspondre à la perte de chaleur du bâtiment. Si la hauteur du plafond est de 4 m ou plus, il est tout à fait acceptable et sûr d'utiliser des radiateurs avec une température de surface rayonnante allant jusqu'à 200 ° C et plus. Ces appareils de chauffage sont appelés haute température.
La conception et le principe de fonctionnement des émetteurs sont tels que leur installation est possible à n'importe quelle hauteur. Si la pièce est très grande, comme un entrepôt ou un hangar, les chauffages infrarouges ne peuvent être installés qu'au-dessus des chantiers, dans des endroits où se trouvent des personnes, ce qui économise de l'énergie.
Système de chauffage rayonnant à panneaux:
Chauffage basse température Il s'agit d'une boîte métallique avec un radiateur distribué placé à l'intérieur. La surface rayonnante est traitée avec des matériaux spéciaux fournissant l'intensité maximale du rayonnement thermique, l'émission d'énergie thermique rayonnante. Le coefficient d'émission thermique des appareils de chauffage les plus avancés atteint 90%. Dans une large mesure, la surface rayonnante est favorisée par le fait que la surface rayonnante devient gaufrée, bosselée. Cela vous permet d'augmenter sa surface d'au moins 2,5 ... 3 fois.
Réchauffeurs haute température représentent également un boîtier en forme de boîte, à l'intérieur duquel se trouvent un ou plusieurs éléments chauffants. La chaleur de ces éléments est transférée au profilé en aluminium dont la surface rayonnante est revêtue de céramiques spéciales, ce qui permet de réduire la température de la surface rayonnante en augmentant le coefficient d'émission du flux de rayonnement.
L'espace entre le boîtier et les éléments chauffants est rempli d'un isolant thermique de haute qualité résistant à la chaleur, atteignant ainsi une pleine sécurité incendie l'ensemble de l'appareil dans son ensemble. Une telle isolation thermique est caractéristique des réchauffeurs à haute et à basse température.
Certaines sociétés, par exemple Thermatex, Armh5, Rockfon, produisent des radiateurs infrarouges pour une installation dans des plafonds à cassettes, ce qui indique encore une fois radiateurs infrarouges de sécurité incendie.
L'un des nouveaux produits sur le marché est le miroir émetteur de chaleur. Leur couche réfléchissante est également un élément chauffant. La température de surface maximale du miroir ne dépasse pas 75 ° C, ce qui est totalement sûr pour les autres. Dans le sauna ou dans la salle de bain, un tel miroir ne s'embue pas, ne modifie pas le niveau d'humidité naturel et s'intègre parfaitement dans le design de la pièce, il est respectueux de l'environnement.
Comme l'ont montré diverses études, le spectre de fréquences thermiques du chauffage infrarouge est absolument sans danger pour l'homme. Cela est confirmé par des études non seulement sur les fabricants, mais aussi sur les résultats d'examens indépendants. La sécurité des appareils infrarouges est également confirmée par des certificats de conformité délivrés par les services sanitaires russes et étrangers.
Diverses entreprises produisent des radiateurs infrarouges principalement de type plafond, adaptés à une utilisation dans tous les locaux: industriel, résidentiel, agricole, humide et même explosif.
De nombreuses entreprises produisent également des radiateurs muraux, au sol et portables, montés sur des supports. Des chauffages infrarouges dans lesquels du gaz est utilisé sont connus.
Radiateurs infrarouges
Récemment, en tant que radiateurs locaux supplémentaires, divers éléments de l'intérieur deviennent de plus en plus populaires: radiateurs à peinture, plinthes, panneaux muraux chauds.
De tels éléments chauffants sont constitués de fibres de carbone connectées en parallèle les unes aux autres. Il n'y a pas un ou même deux cents fils de ce type dans les réchauffeurs, grâce auxquels chaque fil fonctionne sans surcharge, la puissance allouée par celui-ci est très faible. Par conséquent, l'occurrence de surcharges et de surchauffes est exclue, la fiabilité de ces appareils de chauffage est très élevée, la durée de vie atteint 10 ans ou plus.
Les avantages des radiateurs infrarouges
L'un des avantages des radiateurs infrarouges est que la chaleur, créant des courants d'air et soulevant des nuages de poussière, ne passe pas sous le plafond, comme dans le cas des systèmes de chauffage par convection. Le niveau des champs électromagnétiques des systèmes infrarouges est bien inférieur à celui de nombreux appareils électroménagers, l'oxygène n'est pas brûlé, l'humidité de l'air dans la pièce ne diminue pas, elle reste à un niveau naturel.
La chaleur dans la pièce est ressentie immédiatement après la mise en marche, les surfaces des objets environnants deviennent presque immédiatement chaudes. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de chauffer uniformément toute la pièce, il est possible de créer des zones confortables séparées, par exemple, près d'un téléviseur ou au-dessus d'un bureau ou d'un bureau d'ordinateur.
L'avantage incontestable de l'équipement infrarouge est sa petite taille et sa mobilité. En raison de ces paramètres, la surface utilisable est économisée, l'équipement est facilement déplacé, installé et démonté. Les radiateurs infrarouges sont très efficaces dans les bâtiments avec une mauvaise isolation thermique et de hauts plafonds, peu d'effet sur la ventilation.
L'installation de radiateurs infrarouges de puissance appropriée est possible même dans les zones ouvertes. Par exemple, sur des tables dans un café d'été.Contrairement à un système de chauffage à eau traditionnel, l'installation d'équipements complexes et coûteux n'est pas nécessaire: tuyaux, chaudières, pompes, etc. Lors de l'installation du chauffage infrarouge, les problèmes tels que le dégivrage des tuyaux lorsque le système est éteint disparaissent. Lorsque vous rallumez l'électricité, le chauffage infrarouge fonctionne à nouveau, comme si de rien n'était.
À l'aide de thermostats programmables modernes, il est possible de maintenir la température dans une plage de 5 ... 30 ° C, en la réglant séparément pour chaque pièce.
Par rapport aux radiateurs à convection, les appareils infrarouges sont 20 à 25% plus économiques et, dans le cas d'un paiement d'électricité à deux tarifs, les économies peuvent atteindre 40 à 45%.
Boris Aladyshkin
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