Кварцевые обогреватели – новое направление обогревательных технологий

К категории кварцевых обогревателей (далее – КО) относят электрические устройства с рабочими элементами из кварцевого материала, использующими инфракрасное излучение для обогрева помещения целиком или его локального участка. На рисунке ниже показаны модификации КО, иллюстрирующие разнообразие конструктивных вариантов кварцевых электроприборов.

Обогреватели
Модели кварцевых обогревателей

Инфракрасный обогрев

Чувство тепла возникает у человека при воздействии на его организм электромагнитного излучения волнами из инфракрасной области спектра. Поэтому инфракрасное излучение (ИК-излучение) принято называть тепловым, а тепло от него – инфракрасным теплом.

С незапамятных времен человек научился обходиться без солнечного тепла, используя в своем жилище разнообразные отопительные устройства. Столь привычные для нас радиаторы водяного отопления создают домашний микроклимат посредством конвективного и радиационного теплообменов с окружающей обстановкой. Воздушные массы с более высокой температурой устремляются кверху и там скапливаются, внося определенный температурный дисбаланс в распределение тепла в жилом пространстве:

  • под потолком температура воздуха составляет 22º С;
  • нижняя часть помещения (в которой находятся люди) выше 18 градусов не прогревается.

В случае инфракрасного обогрева тепловое излучение КО обеспечивает равномерное распределение тепла в объеме помещения. На рис. ниже дана сравнительная картина распределения температурного поля для конвективного обогрева с применением батарей водяного отопления  и инфракрасного способа отопления с применением КО потолочного типа.

Температурные поля
Сравнение температурных полей для конвективного и инфракрасного способов отопления

По аналогии с солнечным светом прогрев помещения искусственным инфракрасным излучением происходит путем теплообмена между предметами обстановки и окружающим воздухом. Сам воздух ИК-волнами не нагревается, он для них прозрачен и пропускает волны беспрепятственно.

Нагреваются только предметы, на которые попадают ИК-волны. Это их теплом нагревается окружающий воздух. Данное свойство ИК-излучения используется для локального нагрева отдельных участков в жилой комнате с применением переносных КО.

Свойства кварца в КО

Основным функциональным элементом кварцевого обогревателя является теплоизлучающий элемент, генерирующий тепловое излучение при нагреве сетевым электрическим током. В зависимости от типа излучателя, материала его изготовления и способа размещения в корпусе КО приборы разделены на два технологических класса:

  1. Кварцевые инфракрасные обогреватели, в конструкции которых используется вакуумная колба, нередко называемая кварцевой трубкой, с вольфрамовой или карбоновой нитью в качестве излучателя.
  2. Монолитные кварцевые плиты, называемые МКТЭН, в которых излучатель выполнен из хромоникелевого сплава и «замоноличен» внутри плиты, изготовленной на основе кварцевого песка.

Общими базовыми принципами функционирования, объединяющими столь отличающиеся друг от друга классы аппаратуры, являются два фактора:

  • нагрев электрическим током токопроводящих нитей/спиралей с высоким сопротивлением в целях генерации теплового излучения (рис. ниже);
Схема
Упрощенная схема спиралевидного ИК-излучателя в кварцевой трубке
  • наличие конструктивных элементов из кварцевого материала, физико-оптические свойства которого обеспечивают работу КО в тепловом диапазоне излучения.

На рис. ниже показан обогревающий прибор с раскаленным докрасна ИК-излучателем, помещенным в кварцевой трубке.

ИК-обогреватель
Кварцевый ИК-обогреватель с инфракрасным излучателем, находящимся в кварцевой трубке

Производителями кварцевой обогревающей аппаратуры используются следующие физико-оптические свойства природного кварца:

  1. Кварц не препятствует прохождению электромагнитных волн в видимом и инфракрасном диапазонах. Это означает, что стенка кварцевой трубки или плита монолитного кварцевого обогревателя типа теплоплита или теплэко пропускают тепловое излучение без изменения его мощности и спектральных характеристик.
  2. Кварц является отличным диэлектриком, поэтому его можно применять для изготовления корпусов или трубок, в которых будут размещаться ИК-излучатели под нагрузкой сетевым электротоком.
  3. У кварца низкая теплопроводность, что позволяет достигать высоких температур разогрева теплоизлучателей (свыше 1000º С), не нагревая при этом корпуса приборов.
  4. Кварцевое стекло, используемое в инфракрасных обогревателях, способно выдерживать тепловые удары при резких температурных перепадах без разрушения конструкции благодаря низкому значению коэффициента линейного термического расширения.
  5. Высокая тепловая инертность кварца способствует долгому остыванию обогревателя при прекращении подачи электропитания на излучатель.

Согласно отзывам специалистов и пользователей инертность кварцевого материала имеет и негативный аспект, ведь для нагрева до рабочей температуры кварцевого монолита КО теплоплит или теплэко должен «разгоняться» до 25 минут.

Преимущества и недостатки КО

К преимуществам кварцевой обогревающей аппаратуры относят следующие позитивные факторы:

  • в процессе работы не происходит сжигания кислорода из окружающего воздуха, не пересушивается и сам воздух;
  • для кварцевых монолитных систем характерно наличие ИК и конвективной составляющих, что благотворно сказывается на равномерности обогрева жилого пространства (рис. ниже);
Схема
Схема обогрева помещения электрическими кварцевыми монолитными обогревателями
  • пожаробезопасность кварцевых обогревателей;
  • универсальность дизайна, возможность установки в помещениях с разнообразными интерьерными решениями;
  • высокий КПД (до 95%);
  • экономичность приборов, оснащенных терморегулятором;
  • длительный срок эксплуатации;
  • простота монтажа и обслуживания.

Из негатива, согласно отзывам на форумах, отмечают:

  • большой вес монолитов обогревателя теплэко или теплоплита (в пределах 10 кг);
  • необходимость использования решеток для защиты от соприкосновений с нагретыми кварцевыми поверхностями КО;
  • в отдельных отзывах указывают на наличие непрогретых участков помещения, не попавших в зону действия ИК-излучения. Этот дефект присущ приборам вытянутой линейной формы.

Инфракрасные КО

Конструктивную основу инфракрасного КО составляют:

  • трубки диаметром 8-10 мм, изготовленные из кварцевого стекла (кварцевые трубки);
  • нить накала, изготовленная из вольфрама или карбона. Она является теплоизлучающим элементом, называемым также ИК-излучателем.

В зависимости от материала изготовления и состава среды, в которой размещен ИК-излучатель, инфракрасные КО подразделяют на следующие виды:

  • кварцевые обогреватели, объединившие под этим названием класс приборов с вольфрамовой спиралью в качестве нити накала. Во избежание окисления вольфрама спираль помещается в вакуумной среде, поскольку при нагреве электрическим током излучатель раскаляется до температуры свыше 2000º С;
  • галогенные обогреватели, у которых вольфрамовый ИК-излучатель помещен в кварцевой трубке, заполненной инертными газами (галогенами). В галогенных КО нить накаляется еще сильнее – до 2800º С;

У галогенных приборов отмечается чересчур яркое свечение, поэтому их не рекомендуют для обогрева спальни в ночное время.

  • карбоновые обогреватели, оснащенные ИК-излучателем из карбоновой (углеродной) нити накала. Воздух из кварцевых трубок откачан, что позволило существенно удлинить срок эксплуатации.

По способу размещения модели инфракрасных КО разделены на три типа:

  1. Напольные конструкции, прельщающие пользователей своей мобильностью;
ИК-обогреватели
Модельный ряд карбоновых ИК-обогревателей напольного исполнения
  1. Настенные модели, экономящие место в небольших помещениях;
  2. Потолочные конструкции различной мощности, способные отапливать помещения большой площади.

Плиты МКТЭН

В конструкции греющих кварцевых монолитов теплэко и теплоплит соблюдена базовая концепция кварцевого обогревателя – токопроводящий резистивный элемент окружен кварцевым материалом. Отличие заключается в совершенно ином подходе к реализации этой концепции:

  • вместо вольфрамовых или карбоновых нитей накала используется нагревательная нихромовая (из хромоникелевого сплава) спираль;
  • трубки из кварцевого стекла заменены композитной плитой толщиной в пределах 25 мм, изготовленной из специальной смеси кварцевого песка с другими наполняющими компонентами;
  • отпала необходимость обеспечения безвоздушной или галогенной газовой среды, окружающей нагревательный элемент – в обогревателе теплэко нихромовая спираль просто укладывается внутри кварцевой плиты в процессе подготовки смеси к формованию изделия.

На рис. ниже представлен модельный ряд плит МКТЭН наиболее популярных на российском рынке брендов теплэко и теплоплит.

МКТЭН
Кварцевые монолитные обогреватели марок Теплэко и Теплоплит

На форумах пользователей обогревателями Теплэко или их аналогами под названием Теплоплит многочисленные отзывы в основном благожелательно комментируют продукцию российских компаний ООО «ТД ТеплЭко» и «ТеплоПлит» (обе – г. Санкт-Петербург), выпускающих монолитные кварцевые обогревающие системы. В обиходной речи названия производителей трансформировались в брендовые названия самой продукции, то есть просто обогреватель «Теплэко» или обогреватель «Теплоплит».

Производство приборов Теплоплит и Теплэко началось уже в нашем 21 веке, но их не относят к разряду высокотехнологичных разработок. Просто пришло время внедрения энергосберегающих отопительных технологий, призванных экономно расходовать топливные ресурсы при обогреве жилища.

К категории обогревателей нового поколения относятся и электрообогреватели Теплоплит и Теплэко, способные преобразовать электроэнергию в тепловую, аккумулировать ее в кварцевом монолите специального состава и длительное время излучать тепло уже при отключенном сетевом электрическом питании (по аналогии с эффектом «горячего кирпича»). Эффективность и экономичность работы МКТЭН обеспечивается терморегулятором, отключающим подачу электричества при достижении заданной температуры. Только после охлаждения прибора до нижней пороговой температуры происходит его автоматическое включение. При длительном отсутствии можно выставить режим нагрева на небольшой температуре.

Поверхность приборов МКТЭН Теплоплит и Теплэко разогревается до температуры, не превышающей 95º С, что не может служить источником возгорания. Поэтому кварцевые монолиты можно оставлять без присмотра, не опасаясь возникновения пожара со стороны обогревателя.

Кварцевые монолиты производят в двух исполнениях:

  • настенном с использованием специальных фиксирующих кронштейнов;
  • напольном с применением подставок.

Чтобы обезопасить членов семьи и домашних животных от ожога при случайном соприкосновении с горячей поверхностью обогревателя, нередко используются декоративные защитные решетки. На рис. ниже показан настенный вариант КО Теплэко с защитной решеткой.

Обогреватель
Кварцевый обогреватель Теплэко с защитной решеткой

Технические характеристики КО

Для инфракрасных КО диапазон параметров технических характеристик моделей довольно широк, но у всех сравнительно небольшой вес – до 3 кг. Модификации инфракрасных КО различаются следующими параметрами:

  • мощность потребления – от 1 до 3 кВт;
  • длина волны при рабочей температуре нагрева излучателя до 600º С – 50 мкм;
  • длина волны при рабочей температуре нагрева излучателя свыше 800º С – от 0,7 до 2,5 мкм.

У монолитных КО технические характеристики несколько иные:

  • вес прибора от 10 до 12 кг;
  • мощность потребления – 0,4-0,5 кВт;
  • температура нихромового нагревателя в рабочем режиме – 120º С;
  • температура внешней поверхности монолитной плиты в рабочем режиме – 95º С;
  • габаритные размеры – в пределах 600 (610) х 350 х 25 мм. Размеры моделей иногда отличаются на 5-10 мм по длине или ширине.
Упаковка
Внешний вид упаковки теплэко

Видео про обогреватели

Кварцевые обогреватели позволяют экономить на отоплении дома, более подробно об этом рассказывается в видео ниже.

Кварцевые электрообогревающие приборы и системы – это аппаратура нового поколения, способная существенно повысить энергосбережение в условиях отдельного пользователя. Могут возразить, например, что инфракрасные КО мощностью 3 кВт не создают предпосылок для экономии энергоресурсов. С этим можно согласиться, если бездумно транжирить электроэнергию на обогрев большого зала или оставлять включенным трехкиловаттник на неделю без присмотра. Кварцевые приборы требуют дифференцированного подхода к своему использованию, тогда будет обеспечена их максимальная эффективность.

КО
КО эксклюзивного исполнения

Кварцевые трубки уместнее применять для локальных обогревов и в случаях эпизодических кратковременных включений. Но для полноценной замены водяной радиаторной системы уже нужно переходить на монолитные панели.

Также эффективны КО для квартир в межсезонье при отключенной центральной системе отопления или в зимние холода, когда центральное отопление не справляется с поставкой тепла в нужном объеме.  Отзывы на форумах в соцсетях отмечают надежную работу МКТЭН в помещениях с повышенной влажностью (ванная, баня), поскольку кварцевое наполнение плиты гарантирует изолированность нихромой спирали. К тому же монолитные панели могут стать эксклюзивным украшением домашнего интерьера.

Добавить комментарий