Как известно, все способы отопления основаны на физических законах передачи тепла от более теплого тела к более холодному. Можно выделить три основных типа теплообмена: теплопроводность (внутри твёрдого тела), конвекция (подразумевает наличие между объектами газообразной или жидкой среды) и лучистый теплообмен. Последний, в отличие от остальных видов, не требует непосредственного контакта или наличия проводящей среды: тепловое излучение (электромагнитные волны инфракрасного диапазона длиной от 0,77 до 340 мкм) может переносить энергию даже через вакуум.
Любой предмет с температурой, отличной от абсолютного нуля, излучает инфракрасные волны, будь то чайник или электрическая лампа. То же можно сказать и о традиционном радиаторе отопления, хотя в этом случае основная доля тепла будет передаваться все же путем конвекции (~80%) и только малая часть - посредством излучения (~20%). Но если установить отопительный прибор под потолком, оборудовать его отражающими и изоляционными поверхностями, то конвективная составляющая минимизируется (~20-25%). Именно такой принцип заложен в концепции потолочных инфракрасных (ИК) обогревателей – самых эффективных излучателях тепла.

Основными преимуществами использования инфракрасных отопительных потолочных приборов являются:
- экономия энергии при отоплении помещений с высокими потолками (>3,5м) до 40 % по сравнению с другими системами отопления;
- возможность обогрева локальных рабочих зон;
- малая тепловая инерционность и короткое время реагирования (“мгновенный нагрев”);

- отсутствие необходимости в выделении части эффективной площади помещения для размещения отопительных устройств;
- бесшумность работы, экологичность (отсутствие пылевых циркулирующих потоков, сквозняков), простота монтажа и высокий КПД (>90%).

ИК-обогреватели принято классифицировать по температуре (Т) излучающей поверхности (и соответствующей длине волны (l)) на три категории:
- низкотемпературные (длинноволновые) с Т = 45ø300°С (при l = 100ø340 мкм);
- среднетемпературные (средневолновые) с Т = 300ø750°С (при l = 15ø100 мкм);
- высокотемпературные (коротковолновые) с Т > 750°С (при l = 0,77ø15 мкм).

Кроме того, часто можно встретить разделение приборов лучистого отопления на «темные» и «светлые». Дело в том, что при сильном нагреве (накаливании) предмет меняет свой цвет, т. к. испускаемые им волны перемещаются в видимую область спектра. Низкотемпературные обогреватели не светятся, их излучение полностью находится в ИК-диапазоне. Поэтому они получили название «темные». «Светлыми» являются соответственно средне- и коротковолновые отопительные приборы.
Источником энергии для потолочных ИК-панелей могут служить газ, электричество и вода. Газовые панели могут относиться к средне- и высокотемпературным обогревателям. В «светлых» коротковолновых газовых ИК-приборах основным нагревательным элементом является керамическая пластина (толщиной порядка 12 мм), внутри которой происходит сжигание газа. При этом температура поверхности керамики может достигать 1000°С, однако особенности ее конструкции и хорошие теплоизоляционные показатели пористой керамики обеспечивают высокий нагрев только на излучающей (рабочей) стороне, тыльная часть панели не прогревается более ~100°С.
В среднетемпературных газовых ИК-панелях излучателями являются металлические трубки, каждая из которых обеспечивается системами подвода газа и электроэнергии, а также отвода продуктов горения. Воздух и газ поступают в специальную камеру, где образуют горючую смесь, которая в свою очередь сжигается в керамической пластине. Продукты сгорания равномерно распределяются внутри трубок, излучающих тепло.Электрические потолочные ИК-излучатели в основном представлены длинно- и средневолновыми приборами. Их основным компонентом, преобразователем электрической энергии в тепловую, как правило, является стальной трубчатый электронагреватель (ТЭН). Реже используется пленочный нагреватель, который имеет трехслойную конструкцию (между двумя полимерными пленками размещается угольно-графитовый порошок). Преобразователь устанавливается в корпусе из оцинкованной стали. В нем же находится отражатель из полированного алюминия. Задняя стенка корпуса защищена теплоизоляционным материалом (в основном минеральной ватой). При подаче тока ТЭН нагревается и тепло (в виде электромагнитных волн) с помощью отражателя излучается в зоны обогрева.Ещё один тип приборов лучистого отопления – это водяные потолочные ИК-панели. В отличие от уже рассмотренных газовых и электрических обогревателей им свойственна высокая взрыво- и пожаробезопасность. Так, по словам Ольги Третьяковой, руководителя направления потолочного отопления и охлаждения российского представительства швейцарского концерна Zehnder, потолочные водяные ИК-системы могут применяться на предприятиях химической, деревообрабатывающей, бумажной промышленности, а также в складских помещениях. Источником нагрева в данных приборах служит теплая или горячая вода (температурой от 40 до 120°С). Поэтому они относятся к группе низкотемпературных (длинноволновых) обогревателей. Конструкция водяных потолочных ИК-обогревателей представляет собой панель, нижняя часть которой является излучающим экраном, а верхняя снабжена изоляцией с отражающим слоем, направляющим всё излучение вниз. Внутри панели расположены трубки (диаметром от 15 до 28 мм), проводящие воду. От них тепло передается экрану, который излучает волны, нагревая находящиеся в помещении предметы. Также необходимо отметить, что в летнее время водяные панели могут быть использованы в качестве приборов охлаждения, которые, в отличие от кондиционеров, не создают сквозняков, пылевых потоков, не несут бактериальной опасности, а также не допускают пересушивания воздуха.
Область применения потолочных ИК-обогревателей весьма широка. Главным образом, они предназначены для отопления помещений высотой от 2,5 до 30 м. Торговые залы, производственные цеха, склады, различные промышленные и сельскохозяйственные объекты, спортзалы, терминалы аэропортов, автосалоны, офисы – вот лишь краткий перечень объектов, где могут применяться данные отопительные приборы.
Кроме того, модульная компоновка некоторых изделий (например, потолочных водяных ИК-панелей Zehnder ZIP) позволяет собирать конструкции необходимых типоразмеров исходя из исключительных пространственных характеристик того или иного помещения. Для зданий с повышенной влажностью (автомоек, бассейнов и т.д.) существуют коррозионно-устойчивые варианты исполнения приборов, для медицинских учреждений - высокогигиеничные решения ИК-отопления.
Стоит заметить, что, по оценкам экспертов, на человеческий организм наиболее благоприятное влияние оказывают именно длинные волны, которые испускаются объектами с температурой поверхности менее 90°С. Таким образом, в помещениях с высотой потолка 2,5ø3,5 м оптимальным решением представляются ИК-панели с нагревом источника 35-40°С, дающие безопасное и мягкое излучение.

Итак, по своим теплофизическим свойствам потолочные технологии лучистого излучения идеально подходят для отопления объемных площадей. Главное – энергия практически не тратится впустую. В России, в отличие от западных стран, такие системы пока еще применяются редко, но в последнее время ситуация постепенно изменяется. Так, по прогнозам многих специалистов, потолочные технологии ИК-отопления, в частности, водяные, получат широкое внедрение уже в самой ближайшей перспективе.


Подготовлено пресс-службой российского
представительства концерна Zehnder Group