Главная задача любой системы обогрева - поддерживать внутри помещения заданную достаточно высокую температуру. При этом температура окружающей среды (уличная) может значительно меняться в зависимости от географического расположения и сезона года. И обогреватель должен возмещать погодные потери тепла, которые непременно возникают при разнице температур в связи с притоком холодного воздуха с улицы и оттоком теплого из помещения и через элементы здания. Обогревать помещение можно несколькими разными способами. По крайней мере, основных видов обогревательных систем - три, которые отличающиеся способами обогрева:
- Системы, которые обогревают с помощью подачи теплого воздуха: тепловентиляторы стационарные (водяные и электрические) и переносные (электрические); тепловые завесы (водяные и электрические); системы воздушного обогрева (газовые, водяные и электрические).
- Системы конвекционные, к которым относятся: конвекторы (водяные и электрические), радиаторы конвекторного типа. Конвекция - это процесс перемешивания потоков воздуха, которое происходим из-за разной плотности теплого и холодного воздуха (холодный воздух тяжелее).
- Системы, которые передают тепло при помощи излучения (инфракрасные системы): камины и печи, лампы, теплые полы, галогеновые инфракрасные обогреватели.
Рассмотрим принципы работы самых распространенных типов обогревателей.
Принцип действия масляного радиатора
Масляный обогреватель имеет металлический корпус, внутри которого располагаются ТЭНы. Они залиты специальным маслом, которое после нагрева достаточно долго держит тепло, поскольку обладает большой теплоемкостью.
Вследствие перемешивания теплых и холодных потоков воздуха, воздух, нагретый масляным радиатором, распределяется по комнате. Интенсивность и скорость прогрева помещения в первую очередь зависит от мощности радиатора, хотя и его конструкция тоже играет роль. Чтобы повысить эффективность работы радиатора, иногда к нему подключают вентилятор, работа которого способствует быстрому обогреву и перемешиванию воздуха.
Принцип действия тепловентилятора
В основе работы тепловентилятора - нагревательный элемент (керамические пластины и спираль), через который вентилятор продувает воздух. Таким образом, в помещении воздух нагревается тепловентилятором очень быстро. Нужную степень нагрева воздуха можно подстраивать благодаря регулятору мощности.
Во многих тепловентиляторы есть прибор антифриз. Он при минимальном потреблении энергии автоматически поддерживает в помещении температуру на уровне +5°С и таким образом предотвращает замерзание.
Наиболее безопасны и удобны тепловентиляторы с нагревательным элементом в виде керамических пластин. Эти пластины сравнительно не сильно нагреваются и это, в первую очередь, предотвращает лишнее "сжигание" кислорода в помещении, а также повышает срок их службы.
Принцип действия инфракрасного обогревателя
Инфракрасные обогреватели отличаются от большинства других обогревателей самим принципом их действия - они греют не воздух, а предметы. Изначально тепловую энергию, которую излучает инфракрасный обогреватель, поглощают окружающие обогреватель поверхности: мебель, стены, пол и т.п. Таким образом они нагреваются и потом отдают тепло воздуху.
Как и обычный свет, тепловое излучение не может быть поглощено воздухом. Потому без каких-либо потерь вся энергия инфракрасного обогревателя достигает людей и все обогреваемые поверхности в зоне его действия. Благодаря этому можно выравнивать температуру воздуха по вертикали помещения локально в определенном месте и снизить среднюю температуру во всем помещении, ведь человек будет чувствовать необходимое тепло, поглощая энергию непосредственно от инфракрасного нагревателя.
Принцип действия тепловой пушки
Электрическими тепловыми пушками называются достаточно мощные тепловентиляторы. Среди их отличительных черт - достаточно крепкий корпус, хорошо защищенный от различных повреждений. Потому принцип действия тепловых пушек такой же как и у тепловентиляторов – они обогревают помещение при помощи потока теплого воздуха. Также бывают тепловые пушки, которые работают на дизельном топливе и на газе - с дымоходом и прямого нагрева.
Пушка с дымоходом, из которой выводятся продукты сгорания, имеет замкнутую камеру сгорания с выхлопной трубой. В ней насосом подается топливо через подогреваемый фильтр на форсунку, и там же, в камере сгорания, топливо распыляется и поджигается. Вентилятор, который расположен в заднем торце пушки, внутрь нее нагнетает воздух. Через задние отверстия часть воздуха попадает в камеру сгорания и там поддерживает процесс горения топлива. Основная часть воздуха нагревается благодаря тому, что проходит между стенками камеры сгорания и внешним корпусом пушки.
Таким образом, продукты сгорания не попадают в обогреваемое помещение, а выводятся через дымоход. Благодаря этому такой тип пушек можно использовать для обогрева закрытых помещений с людьми. Хотя в таких помещениях должна быть дополнительно обеспечена достаточная вентиляция, которая сможет компенсировать потерю воздуха, который используется в процессе горения.
В тепловую пушку прямого нагрева встроен топливный бак. Топливо из него поступает в подогреваемый фильтр-отстойник, а из него - через компрессор или насос - в форсунку. В камеру сгорания нагнетает воздух вентилятор, расположенный у заднего торца пушки, в которую распыляется топливо из форсунки. Топливо воспламеняется электрическим разрядником или свечой зажигания. Покинуть камеру сгорания пламени не дает специальный экран. Горячий воздух подается в обогреваемый объем вместе с продуктами сгорания. Такую пушку можно использовать только на открытых площадках или в больших помещениях, имеющих отличную вентиляционную систему и в отсутствие людей.
Принцип действия тепловой завесы
Строго говоря тепловая воздушная завеса не является обогревателем. На самом деле это энергосберегающий прибор. Задача таких воздушных завес – четко разграничить зоны с разной температурой по обе стороны открытых ворот, входных дверей или рабочих окон.
Тепловая воздушная завеса выглядит как продолговатый тепловентилятор, который производит мощный и узконаправленный «плоский» поток воздуха. Она устанавливается над оконным или дверным проемом или сбоку от него.
Воздушная завеса предотвращает нежелательный расход воздуха, создавая в открытом проеме двери барьер для проникновения холодного воздуха в помещение. При этом должна быть достаточно большая скорость потока воздуха, который создается воздушной завесой, для того, чтобы воздух достигал самого пола. При этом основная часть воздуха выдувается в помещение, но и некоторая часть неизменно выбрасывается на улицу. Внутри помещения остается теплый воздух, а наружный холодный воздух отсекается потоком, который создает воздушная завеса.
Иногда воздушные завесы применяются с противоположной целью - сохранить холод в специальном помещении. Такие завесы воздух не нагревают, а просто создают мощный поток воздуха, который перекрывает проем и разделяет помещения на разные температурные режимы.
